CN106715582A - 导电聚合物络合物以及含有此类络合物的电子设备 - Google Patents

Abstract

在此描述的是聚合物络合物，这些聚合物络合物包括聚合物凝胶和聚合物泡沫，含有导电聚合物和离子液体。在此描述的聚合物络合物作为电子设备的组分是有用的。

Description

导电聚合物络合物以及含有此类络合物的电子设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年7月11日提交的美国临时申请号62/023,222的优先权。将该申请的全部内容通过援引方式明确并入本申请。

发明领域

本发明涉及包含导电聚合物和离子液体的聚合物络合物，以及含有此类络合物的电子设备。

背景

导电聚合物如聚噻吩聚合物特别是聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)和聚(苯乙烯磺酸盐)的聚合物共混物(“PEDOT-PSS”)已作为用于在要求高导电性的各种应用中使用的金属涂层、特别是ITO涂层的可能的替代物被研究。导电聚合物的导电性典型地低于ITO的导电性，但可以通过使用导电填料(如碳纳米管)和掺杂剂来增强。然而，此类材料的性能仍然达不到ITO的性能，并且在优化包含导电聚合物的组分的导电性与优化价格、光学透明度、以及物理弹性之间存在折衷。

已经研究了PEDOT:PSS薄膜的特性，但是迄今为止一直缺乏对具有在数十至数百微米的范围内的厚度的本体凝胶和PEDOT:PSS材料的特性的研究。然而，因为与延展性结合的高导电性呈现出制造用于在各种各样的应用中使用的可变形电极和/或有机导体的可能性，此类材料是非常有前途的。此外，在本体材料中存在压阻特性是在压力传感应用中有利的。

在增加导电聚合物、更确切地PEDOT-PSS的导电性，以及使它们适应于在工业应用中使用上存在持续的未解决的兴趣。

发明概述

在第一方面，本披露涉及一种聚合物组合物，该聚合物组合物包含：

(a)至少一种导电聚合物，

(b)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(c)至少一种离子液体，

(d)液体介质，以及

(e)任选地一种或多种添加剂。

在第二方面，本披露涉及一种聚合物凝胶以及一种用于形成聚合物凝胶的方法，该方法包括：

(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，

(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(iii)离子液体，

(iv)任选地一种或多种添加剂，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，并且

(II)允许该凝胶形成。

在第三方面，本披露涉及一种聚合物泡沫以及一种用于形成聚合物泡沫的方法，该方法包括：

(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，

(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(iii)离子液体，

(iv)任选地一种或多种添加剂，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，

(II)允许该凝胶形成，并且

(III)从该凝胶中去除在该凝胶上或中剩余的任何液体。

在第四方面，本披露涉及一种压阻设备，该压阻设备包括：

(I)在此描述的聚合物泡沫或聚合物凝胶，以及

(II)第一和第二电极。

在第五方面，本披露涉及一种电子设备，该电子设备包括：

(a)阳极层，

(b)阴极层，

(c)被布置在该阳极层与该阴极层之间的电活性层，

(d)任选地，缓冲层，

(e)任选地，空穴传输层，以及

(f)任选地，电子注入层，

其中该阳极层、该阴极层和若存在的话该缓冲层中的至少一种包括在此描述的聚合物泡沫或聚合物凝胶。

在第六方面，本披露涉及一种电池组，该电池组包括：

第一电极，

至少一种电解质，以及

第二电极，

其中该第一电极、该电解质和该第二电极中的至少一种包括在此描述的聚合物泡沫或聚合物凝胶。

在第七方面，本披露涉及一种热电设备，该热电设备包括：

第一电极，

至少一种电解质，以及

第二电极；

其中该第一电极、该至少一种电解质和该第二电极中的至少一种包括在此描述的聚合物泡沫或聚合物凝胶。

附图简要说明

图1A和1B示出了在40X放大倍率下的本发明的泡沫材料的薄层的表面的光学显微镜图像。

图2示出了通过其他(Schaarschmidt等人，非绝热退火对PEDOT-PSS膜的形态和分子结构的影响(Influence of Nonadiabatic Annealing on the Morphology andMolecular Structure of PEDOT-PSS Films)，物理化学杂志B(Journal of PhysicalChemistry B)，113:9352–9355，2009)获得的PEDOT:PSS膜的拉曼光谱。虚线包围归因于在获得该光谱中使用的硅基底的峰。

图3示出了本发明的泡沫材料：漂洗的(浅色)和未漂洗的(深色)的薄层的拉曼光谱。光谱分辨率是1.5cm^-1。

图4示出了图3中示出的光谱的放大的部分。光谱分辨率是0.5cm^-1。

图5示出了本发明的各种泡沫材料的薄层的扫描电子显微镜(SEM)图像：(A)60分钟的凝胶化时间，没有漂洗形成的泡沫；(B)90分钟的凝胶化时间，没有漂洗形成的泡沫；(C)90分钟的凝胶化时间，在搅动下漂洗泡沫；(D)120分钟的凝胶化时间，没有漂洗形成的泡沫；(E)120分钟的凝胶化时间，没有搅动地漂洗泡沫；以及(F)120分钟的凝胶化时间，在搅动下漂洗泡沫。

图6示出了用于电导率的纵向测量的装置。(A)是玻璃载片、电线、以及泡沫材料样品的示意图并且(B)是照片。

图7示出了用于电导率和阻抗的全厚度测量的装置。(a)示出了使用作为电极的铜带与导电膏，(b)示出了使用可商购的电极装置，并且(c)示出了该装置的示意图。

图8示出了本发明的泡沫材料的阻抗特性：(A)是随频率变化的阻抗的波特图，并且(B)是示出随电阻变化的电抗的相图。由于测量仪器，在高频率下电抗较高。

图9示出了用于测量本发明的泡沫材料的压阻特性的装置。(A)和(B)是该装置的示意图的不同视图，并且(C)是该装置的照片。

图10示出了随应变变化的应力的曲线图。通过线性回归获得该样品的杨氏模量。

图11示出了随本发明的具体泡沫材料的应力和杨氏模量变化的该泡沫材料的电阻变化。对于样品A(60分钟的凝胶化时间)获得12.1的应变系数(gauge forctor)并且对于样品B(90分钟的凝胶化时间)获得17.1的应变系数。

图12示出了压阻设备120的示意图。

图13示出了压阻设备130的示意图。

图14示出了电子设备140的示意图。

图15示出了a)PEDOT:PSS和离子液体组合物；b)在(聚合物凝胶形成)1小时之后的PEDOT:PSS和离子液体组合物；以及c)通过冷冻干燥去除剩余的液体制备的本发明的泡沫。

发明的详细说明

如在此使用的，术语“一个/一种(a/an)”、或“该(the)”意指“一个/一种或多个/多种”或“至少一个/一种”，除非另外说明。

如在此使用的，术语“包含”囊括了“主要由……组成”和“由……组成”。术语“包含着”囊括了“主要由……组成”和“由……组成”。

如在此使用的，以下术语具有以下赋予的含义：

“酸性基团”意指能够离子化以贡献氢离子的基团，

“阳极”意指与给定的阴极相比对于注入空穴更有效的电极，

“缓冲层”一般指的是在电子设备中具有一种或多种功能的导电或半导电的材料或结构，这些功能包括但不限于，在该设备中的相邻结构(如底层)的平坦化，电荷传输和/或电荷注入特性，杂质如氧或金属离子的清除，以及促进或改进该电子设备的性能的其他方面，

“阴极”意指对于注入电子或负电荷载流子特别有效的电极，

“约束层”意指阻止或防止在层界面处的淬灭反应的层，

如在此关于导电聚合物所使用的“掺杂的”意指导电聚合物已与用于该导电聚合物的聚合物抗衡离子结合，该聚合物抗衡离子在此被称为“掺杂剂”，并且典型地为聚合物酸，在此被称为“聚合物酸掺杂剂”，

“掺杂的导电聚合物”意指包含导电聚合物和用于该导电聚合物的聚合物抗衡离子的聚合物共混物，

“导电聚合物”意指在不添加导电填料(如炭黑或导电金属颗粒)的情况下固有地或本质上能够导电的任何聚合物或聚合物共混物，更典型地为展现出大于或等于10^-7西门子/厘米(“S/cm”)的松装比电导(bulk specific conductance)的任何聚合物或低聚物，除非另外指明，否则在此对“导电聚合物”的提及包括任何任选的聚合物酸掺杂剂，

“导电”包括导电和半导电，

当在此关于材料或结构使用时的“电活性的”意指该材料或结构表现出电子或电辐射特性，如发出辐射或当接收辐射时表现出电子空穴对的浓度的变化，

“电子设备”意指包括包含一种或多种半导体材料的一个或多个层并且利用电子穿过该一个或多个层的受控运动的设备，

如在此关于材料或结构使用的“电子注入/传输”意指此种材料或结构促进或有助于负电荷通过此种材料或结构迁移到另一种材料或结构中，

“高沸点溶剂”指的是在室温下是液体并且具有大于100℃的沸点的有机化合物，

当在此当提及材料或结构时使用时的“空穴传输”意指此种材料或结构以相对效率和小的电荷损失有助于正电荷迁移通过此种材料或结构的厚度，

如在此关于电子设备所使用的“层”意指覆盖该设备的所希望的区域的涂层，其中该区域不受尺寸限制，也就是说，由该层所覆盖的区域可以例如与整个设备一样大，与该设备的特定功能区域一样大(如实际视觉显示)，或与单个子像素一样小，

“聚合物”包括均聚物和共聚物，并且

“聚合物共混物”意指两种或更多种聚合物的共混物。

如在此使用的，术语“聚合物络合物”指的是任选地与一种或多种非聚合物材料组合的一种或多种聚合物，其中该一种或多种聚合物和该任选的一种或多种非聚合物材料通过不同于共价键的手段(例如像，物理缠结、氢键、或离子键)或者通过共价键并且通过不同于共价键的手段两者互相连接。聚合物络合物包括，但不限于，聚合物凝胶、聚合物泡沫、以及类似物。

如在此使用的，术语“聚合物凝胶”、“凝胶”或“凝胶材料”指的是以固体和连续的液相为特征的聚合物络合物。

如在此使用的，术语“聚合物泡沫”、“泡沫”或“泡沫材料”指的是以固体和连续的气相为特征的聚合物络合物。

如在此使用的，关于有机基团的术语“(C_x-C_y)”，其中x和y各自为整数，意指该基团每个基团可以含有从x个碳原子至y个碳原子。

如在此使用的，术语“卤”意指卤素或卤化物基团，并且包括，例如，氟化物(F)、氯化物(Cl)、溴化物(Br)、碘化物(I)、以及砹化物(At)。

如在此使用的，术语“烷基”意指单价直链、支链或环状的饱和烃基，更典型地，单价直链或支链的饱和(C₁-C₄₀)烃基，例如像甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、己基、辛基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、二十二烷基、三十烷基(tricontyl)、以及四十烷基。如在此使用的，术语“环烷基”意指包括一个或多个环状烷基环的饱和烃基，更典型地为饱和(C₅-C₂₂)烃基，该饱和烃基在环的一个或多个碳原子上可以任选地被每个碳原子一个或两个(C₁-C₆)烷基取代，例如像环戊基、环庚基、环辛基。

术语“杂烷基”意指其中烷基内的一个或多个碳原子已被杂原子例如像氮、氧或硫替代的烷基。

术语“卤烷基”意指被一个或多个卤素原子(如，氟、氯、溴、以及碘)取代的烷基，更典型地为(C₁-C₂₂)烷基。卤烷基的实例包括，例如，三氟甲基、1H,1H,2H,2H-全氟辛基、全氟乙基。

如在此使用的，术语“羟烷基”意指被一个或多个羟基取代的烷基，更典型地为(C₁-C₂₂)烷基，包括，例如，羟甲基、羟乙基、羟丙基以及羟癸基。

如在此使用的，术语“烷氧基烷基”意指被一个或多个烷氧基取代基取代的烷基，更典型地为(C₁-C₂₂)烷氧基-(C₁-C₆)烷基，包括，例如，甲氧基甲基、乙氧基乙基、以及乙氧基丁基。

如在此使用的，术语“烯基”意指含有一个或多个碳-碳双键的不饱和的直链或支链烃基，更典型地为不饱和的直链、支链(C₂-C₂₂)烃基，包括，例如，乙烯基(ethenyl)(乙烯基(vinyl))、正丙烯基、以及异丙烯基、以及烯丙基。

如在此使用的，术语“环烯基”意指含有一个或多个环状烯基环并且可以任选地在该环的一个或多个碳原子上被每个碳原子一个或两个(C₁-C₆)烷基取代的不饱和烃基，典型地为不饱和(C₅-C₂₂)烃基，包括，例如，环己烯基和环庚烯基。

如在此使用的，术语“炔基”意指含有一个或多个碳-碳三键的不饱和的直链或支链烃基，更典型地为不饱和的直链、支链(C₂-C₂₂)烃基，包括，例如，乙炔基、丙炔基以及丁炔基。

如在此使用的，术语“芳基”意指包含一个或多个六元碳环的单价不饱和烃基，其中不饱和度可以由三个共轭双键表示。芳基包括单环芳基以及多环芳基。“多环芳基”指的是含有多于一个六元碳环的单价不饱和烃基，其中不饱和度可以由三个共轭双键表示其中相邻环可通过一个或多个键或二价桥连基团彼此连接或可以稠合在一起。芳基可以在该一个或多个环的一个或多个碳处被羟基、氰基、烷基、烷氧基、烯基、卤素、卤烷基、单环芳基、氨基、-(C＝O)-烷基、-(C＝O)O-烷基、-(C＝O)-卤烷基、或-(C＝O)-(单环芳基)取代。芳基的实例包括，但不限于，苯基、甲基苯基、异丙基苯基、叔丁基苯基、甲氧基苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、氯苯基、三氯甲基苯基、三异丁基苯基、蒽基、萘基、菲基、芴基、以及芘基。

如在此使用的，术语“芳烷基”意指被一个或多个芳基取代的烷基，更典型地为被一个或多个(C₆-C₁₄)芳基取代基取代的(C₁-C₁₈)烷基，包括，例如，苯基甲基(苄基)、苯基乙基、以及三苯基甲基。

如在此使用的，术语“杂环”或“杂环的”指的是在环中包括一个或多个杂原子的具有饱和的或部分不饱和的环状环结构的化合物。术语“杂环基”指的是在环中包括一个或多个杂原子的具有饱和的或部分不饱和的环状环结构的单价基团。杂环基的实例包括，但不限于，吗啉基、哌啶基(piperadinyl)、哌嗪基、吡咯啉基、吡唑基、以及吡咯烷基。

如在此使用的，术语“杂芳基”意指在环中包括至少一个杂原子的具有至少一个芳香族环的单价基团，其可以在该环的一个或多个原子处被羟基、烷基、烷氧基、烯基、卤素、卤烷基、单环芳基、或氨基取代。杂芳基的实例包括，但不限于，噻吩基、吡咯基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、哒嗪基、四唑基、以及咪唑基。术语“多环杂芳基”指的是具有多于一个芳香族环的单价基团，该多于一个芳香族环中的至少一个在该环中包括至少一个杂原子，其中相邻环可通过一个或多个键或二价桥连基团彼此连接或可以稠合在一起。多环杂芳基的实例包括，但不限于，吲哚基和喹啉基。

在此描述的任何烷基、卤烷基、羟烷基、烷氧基烷基、烷氧基、烯基、环烯基、炔基、芳基、芳烷基、杂环基、或杂芳基可以任选地在一个或多个碳原子处被羟基、氰基、烷基、烷氧基、烯基、卤素、卤烷基、单环芳基、氨基、-(C＝O)-烷基、-(C＝O)O-烷基、-(C＝O)-卤烷基、或-(C＝O)-(单环芳基)取代。

如在此使用的，以下术语指的是相应的取代基：

“酰胺基”是-R¹-C(O)N(R⁶)R⁶，

“酰胺基磺酸盐(酯)”是--R¹-C(O)N(R⁴)R²-SO₃Z，

“苄基”是-CH₂-C₆H₅，

“羧酸盐(酯)”是-R¹-C(O)O-Z或-R¹-O-C(O)-Z，

“醚”是-R¹-(O-R³)_p-O-R³，

“醚羧酸盐(酯)”是-R¹-O-R²-C(O)O-Z或-R¹-O-R²-O-C(O)-Z，

“醚磺酸盐(酯)”是-R¹-O-R²-SO₃Z，

“酯磺酸盐(酯)”是-R¹-O-C(O)R²-SO₃Z，并且

“氨基甲酸盐(酯)(urethane)”是-R¹-O-C(O)-N(R⁴)₂，

其中：

每个R¹是不存在的或是亚烷基，

每个R²是亚烷基，

每个R³是烷基，

每个R⁴是H或烷基，

p是0或者从1至20的整数，并且

每个Z是H、碱金属、碱土金属、N(R³)₄或R³，

其中以上基团中的任一个可以是未取代的或取代的，并且任何基团可具有对于一个或多个氢取代的氟，包括全氟化的基团。

本发明的聚合物络合物的导电聚合物组分和/或电子设备的聚合物络合物组分可各自包括一种或多种均聚物、两种或更多种对应单体的一种或多种共聚物、或者一种或多种均聚物和一种或多种共聚物的混合物。本发明的对应的导电聚合物络合物、和/或电子设备的聚合物络合物组分可各自包括单一聚合物或可包括两种或更多种聚合物的共混物，所述两种或更多种聚合物在下述一些方面彼此不同，例如关于组成、结构或分子量。

在实施例中，这些聚合物络合物的导电聚合物组分和/或该电子设备的聚合物络合物组分包括一种或多种导电聚合物，该一种或多种导电聚合物选自导电聚噻吩聚合物、导电聚(硒吩)聚合物、导电聚(碲吩)聚合物、导电聚吡咯聚合物、导电聚苯胺聚合物、导电稠合多环杂芳香族聚合物、以及任何此类聚合物的共混物。

在一个实施例中，该导电聚合物包括一种或多种聚合物，该一种或多种聚合物选自导电聚噻吩聚合物、导电聚(硒吩)聚合物、导电聚(碲吩)聚合物、以及其混合物。适合的聚噻吩聚合物、聚(硒吩)聚合物、聚(碲吩)聚合物以及用于制造此类聚合物的方法总体上是已知的。在一个实施例中，该导电聚合物包括每分子的该聚合物至少一种包含2个或更多个、更典型地4个或更多个根据结构(I)的单体单元的导电聚噻吩聚合物、导电聚(硒吩)聚合物、或导电聚(碲吩)聚合物：

其中：

Q是S、SE、或Te，并且

R¹¹的每次出现和R¹²的每次出现独立地是H、烷基、烯基、烷氧基、烷酰基、烷硫基、芳氧基、烷硫基烷基、烷基芳基、芳基烷基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、烷基亚磺酰基、烷氧基烷基、烷基磺酰基、芳硫基、芳基亚磺酰基、烷氧基羰基、芳基磺酰基、丙烯酸、磷酸、膦酸、卤素、硝基、氰基、羟基、环氧基、硅烷、硅氧烷、羟基、羟烷基、苄基、羧酸盐(酯)、醚、醚羧酸盐(酯)、酰胺基磺酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、酯磺酸盐(酯)、以及氨基甲酸盐(酯)，或给定单体单元的R¹¹基团和R¹²基团两者与它们所附接的碳原子一起稠合形成亚烷基或亚烯基链，从而构成3、4、5、6、或7-元芳香族环或脂环族环，该环可任选地包含一个或多个二价氮、硒、碲、硫或氧原子。

在一个实施例中，Q是S，根据结构(I)的单体单元的R¹¹和R¹²是稠合的，并且该导电聚合物包括每分子的该聚合物包含2个或更多个、更典型地4个或更多个根据结构(I.a)的单体单元的聚二氧噻吩(polydioxythiopene)聚合物：

其中：

R¹³的每次出现独立地是H、烷基、羟基、杂烷基、烯基、杂烯基、羟烷基、酰胺基磺酸盐(酯)、苄基、羧酸盐(酯)、醚、醚羧酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、酯磺酸盐(酯)、或氨基甲酸盐(酯)，并且

m'是2或3。

在一个实施例中，根据结构(I.a)的单体单元的所有R¹³基团各自是H、烷基、或烯基。在一个实施例中，根据结构(I.a)的单体单元的R¹³基团不是每个都是H。在一个实施例中，根据结构(I.a)的单体单元的每个R¹³基团是H。

在一个实施例中，该导电聚合物包括根据结构(I.a)的单体单元的导电聚噻吩均聚物，其中每个R¹³是H并且m'是2，被称为聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)，更典型地被称为“PEDOT”。

在一个实施例中，该导电聚合物包括一种或多种导电聚吡咯聚合物。适合的导电聚吡咯聚合物以及用于制造此类聚合物的方法总体上是已知的。在一个实施例中，该导电聚合物包括每分子的该聚合物包含2个或更多个、更典型地4个或更多个根据结构(II)的单体单元的聚吡咯聚合物：

其中：

R²¹的每次出现和R²²的每次出现独立地是H、烷基、烯基、烷氧基、烷酰基、烷硫基、芳氧基、烷硫基烷基、烷基芳基、芳基烷基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、烷基亚磺酰基、烷氧基烷基、烷基磺酰基、芳硫基、芳基亚磺酰基、烷氧基羰基、芳基磺酰基、丙烯酸、磷酸、膦酸、卤素、硝基、氰基、羟基、环氧基、硅烷、硅氧烷、羟基、羟烷基、苄基、羧酸盐(酯)、醚、酰胺基磺酸盐(酯)、醚羧酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、酯磺酸盐(酯)、以及氨基甲酸盐(酯)，或给定吡咯单元的R²¹和R²²与它们所附接的碳原子一起稠合形成亚烷基或亚烯基链，从而构成3、4、5、6、或7-元芳香族环或脂环族环，该环可任选地包含一个或多个二价氮、硫或氧原子，并且

R²³的每次出现独立地被选择以便在每次出现时是相同或不同的，并且选自氢、烷基、烯基、芳基、烷酰基、烷硫基烷基、烷基芳基、芳基烷基、氨基、环氧基、硅烷、硅氧烷、羟基、羟烷基、苄基、羧酸盐(酯)、醚、醚羧酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、酯磺酸盐(酯)、以及氨基甲酸盐(酯)。

在一个实施例中，R²¹的每次出现和R²²的每次出现独立地是H、烷基、烯基、烷氧基、环烷基、环烯基、羟基、羟烷基、苄基、羧酸盐(酯)、醚、酰胺基磺酸盐(酯)、醚羧酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、酯磺酸盐(酯)、氨基甲酸盐(酯)、环氧基、硅烷、硅氧烷、或烷基，其中该烷基可以任选地被磺酸、羧酸、丙烯酸、磷酸、膦酸、卤素、硝基、氰基、羟基、环氧基、硅烷、或硅氧烷部分中的一个或多个取代。

在一个实施例中，R²³的每次出现独立地是H，烷基，以及被磺酸、羧酸、丙烯酸、磷酸、膦酸、卤素、氰基、羟基、环氧基、硅烷、或硅氧烷部分中的一个或多个取代的烷基。

在一个实施例中，R²¹、R²²、和R²³的每次出现是H。

在一个实施例中，R²¹和R²²与它们所附接的碳原子一起稠合形成6-或7-元脂环族环，其进一步被选自烷基、杂烷基、羟基、羟烷基、苄基、羧酸盐(酯)、醚、醚羧酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、酯磺酸盐(酯)、以及氨基甲酸盐(酯)的基团取代。在一个实施例中，并且R²²与它们所附接的碳原子一起稠合形成6-或7-元脂环族环，其进一步被烷基取代。在一个实施例中，R²¹和R²²与它们所附接的碳原子一起稠合形成6-或7-元脂环族环，其进一步被具有至少1个碳原子的烷基取代。

在一个实施例中，R²¹和R²²与它们所附接的碳原子一起稠合形成-O-(CHR²⁴)n'-O-基团，其中

R²⁴的每次出现独立地是H、烷基、羟基、羟烷基、苄基、羧酸盐(酯)、酰胺基磺酸盐(酯)、醚、醚羧酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、酯磺酸盐(酯)、以及氨基甲酸盐(酯)，并且

n'是2或3。

在一个实施例中，至少一个R²⁴基团不是氢。在一个实施例中，至少一个R²⁴基团是具有对于至少一个氢取代的F的取代基。在一个实施例中，至少一个Y基团是全氟化的。

在一个实施例中，该导电聚合物包括一种或多种导电聚苯胺聚合物。适合的导电聚苯胺聚合物以及制造此类聚合物的方法总体上是已知的。在一个实施例中，该导电聚合物包括每分子的该聚合物包含2个或更多个、更典型地4个或更多个选自根据结构(III)的单体单元和根据结构(III.a)的单体单元的单体单元的聚苯胺聚合物：

其中：

R³¹和R³²的每次出现独立地是烷基、烯基、烷氧基、环烷基、环烯基、烷酰基、烷硫基、芳氧基、烷硫基烷基、烷基芳基、芳基烷基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、烷基亚磺酰基、烷氧基烷基、烷基磺酰基、芳硫基、芳基亚磺酰基、烷氧基羰基、芳基磺酰基、羧酸、卤素、氰基、或烷基(其是被磺酸、羧酸、卤素、硝基、氰基或环氧基部分中的一个或多个取代的)，或者在同一个环上的两个R³¹或R³²基团可以与它们所附接的碳原子一起稠合形成3、4、5、6、或7-元芳香族环或脂环族环，该环可任选地包含一个或多个二价氮、硫或氧原子；并且

每个a和a'独立地是从0至4的整数，

每个b和b'是从1至4的整数，其中，对于每个环，该环的a和b系数或者该环的a’和b'系数的总和是4。

在一个实施例中，a或a'＝0并且该聚苯胺聚合物是未取代的聚苯胺聚合物(在此被称为“PANI”聚合物)。

在一个实施例中，该导电聚合物包括一种或多种导电多环杂芳香族聚合物。适合的导电多环杂芳香族聚合物以及用于制造此类聚合物的方法总体上是已知的。在一个实施例中，该导电聚合物包括每分子一种或多种包含2个或更多个、更典型地4个或更多个单体单元的多环杂芳香族聚合物，这些单体单元衍生自一种或多种杂芳香族单体，这些杂芳香族单体中的每一种独立地根据式(IV)：

其中：

Q是S或NH，

R⁴¹、R⁴²、R⁴³、以及R⁴⁴各自独立地是H、烷基、烯基、烷氧基、烷酰基、烷硫基、芳氧基、烷硫基烷基、烷基芳基、芳基烷基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、烷基亚磺酰基、烷氧基烷基、烷基磺酰基、芳硫基、芳基亚磺酰基、烷氧基羰基、芳基磺酰基、丙烯酸、磷酸、膦酸、卤素、硝基、氰基、羟基、环氧基、硅烷、硅氧烷、羟基、羟烷基、苄基、羧酸盐(酯)、醚、醚羧酸盐(酯)、酰胺基磺酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、酯磺酸盐(酯)、或氨基甲酸盐(酯)，其条件是至少一对相邻的取代基R⁴¹和R⁴²，R⁴²和R⁴³，或R⁴³和R⁴⁴与它们所附接的碳原子一起稠合形成5或6-元芳香族环，该环可任选地包含一个或多个杂原子作为环成员，这些杂原子更典型地选自二价氮、硫和氧原子。

在一个实施例中，这些多环杂芳香族聚合物每分子包含2个或更多个、更典型地4个或更多个单体单元，这些单体单元衍生自一种或多种杂芳香族单体，这些杂芳香族单体中的每一种独立地根据结构(V)：

其中：

Q是S、Se、Te、或NR⁵⁵，

T是S、Se、Te、NR⁵⁵、O、Si(R⁵⁵)₂、或PR⁵⁵，

E是亚烯基、亚芳基和杂亚芳基，

R⁵⁵是氢或烷基，

R⁵¹、R⁵²、R⁵³、以及R⁵⁴各自独立地是H、烷基、烯基、烷氧基、烷酰基、烷硫基、芳氧基、烷硫基烷基、烷基芳基、芳基烷基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、芳基、烷基亚磺酰基、烷氧基烷基、烷基磺酰基、芳硫基、芳基亚磺酰基、烷氧基羰基、芳基磺酰基、丙烯酸、磷酸、膦酸、卤素、硝基、腈、氰基、羟基、环氧基、硅烷、硅氧烷、羟基、羟烷基、苄基、羧酸盐(酯)、醚、醚羧酸盐(酯)、酰胺基磺酸盐(酯)、醚磺酸盐(酯)、以及氨基甲酸盐(酯)，或其中每对相邻的取代基R⁵¹和R⁵²以及相邻的取代基R⁵³和R⁵⁴可以独立地与它们所附接的碳原子一起形成3、4、5、6、或7-元芳香族环或脂环族环，该环可任选地包含一个或多个杂原子作为环成员，这些杂原子更典型地选自二价氮、硫和氧原子。

在一个实施例中，该导电聚合物包括这样的导电共聚物，该导电共聚物每分子包含至少一种根据式(I)、(I.a)、(II)、(III)、或(III.a)或者衍生自根据结构(IV)或(V)的杂芳香族单体的第一单体单元并且每分子进一步包含一种或多种在结构和/或组成上与这些第一单体单元不同的第二单体单元。可以使用任何类型的第二单体单元，只要它不有害地影响该共聚物的所希望的特性。在一个实施例中，该共聚物包含，基于该共聚物的单体单元的总数，小于或等于50％、更典型地小于或等于25％、甚至更典型地小于或等于10％的第二单体单元。

示例性类型的第二单体单元包括，但不限于，衍生自烯基、炔基、亚芳基、和杂亚芳基单体的那些，例如像，芴、噁二唑、噻二唑、苯并噻二唑、亚苯基亚乙烯基、亚苯基亚乙炔基、吡啶、二嗪、以及三嗪，所有这些可以进一步被取代，这些单体与衍生出这些第一单体单元的单体可共聚。

在一个实施例中，这些导电共聚物是通过首先形成具有结构A-B-C的中间体低聚物制成的，其中A和C表示第一单体单元(其可以是相同或不同的)，并且B表示第二单体单元。该A-B-C中间体低聚物可以使用标准合成有机技术(如Yamamoto偶联、Stille偶联、格氏置换(Grignard metathesis)偶联、Suzuki偶联和Negishi偶联)制备。然后通过单独地该中间体低聚物的氧化聚合、或者通过该中间体低聚物与一种或多种附加的单体的共聚形成该导电共聚物。

在一个实施例中，该导电聚合物包括两种或更多种单体的导电共聚物。在一个实施例中，这些单体包括至少一种选自噻吩单体、吡咯单体、苯胺单体、以及多环芳香族单体的单体。

在一个实施例中，该导电聚合物的重均分子量是从约1000至约2,000,000克/摩尔、更典型地从约5,000至约1,000,000克/摩尔、并且甚至更典型地从约10,000至约500,000克/摩尔。

在一个实施例中，本发明的聚合物络合物的导电聚合物，和/或电子设备的聚合物络合物进一步包含掺杂剂。适合的掺杂剂包括，但不限于，磺酸根阴离子，例如，对-甲苯磺酸根阴离子；聚合物酸掺杂剂，以及类似物。

在一个实施例中，本发明的聚合物络合物的导电聚合物，和/或电子设备的聚合物络合物进一步包含聚合物酸掺杂剂，典型地(特别地当该聚合物组合物的液体介质是水性介质时)水溶性聚合物酸掺杂剂。在一个实施例中，这些新组合物和方法中使用的导电聚合物是通过氧化聚合在含有水溶性酸(典型地水溶性聚合物酸)的水溶液中的相应单体制备的。在一个实施例中，该酸是聚合物磺酸。这些酸的一些非限制性实例是聚(苯乙烯磺酸)(“PSSA”)、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)(“PAAMPSA”)、以及其混合物。该酸阴离子提供了用于该导电聚合物的掺杂剂。使用氧化剂如过硫酸铵、过硫酸钠、以及其混合物进行该氧化聚合。因此，例如，当苯胺在PMMPSA的存在下进行氧化聚合时，形成掺杂的导电聚合物共混物PANI/PAAMPSA。当亚乙基二氧噻吩(EDOT)在PSSA的存在下进行氧化聚合时，形成掺杂的导电聚合物共混物PEDOT/PSS。PEDOT的共轭骨架是部分氧化的并且带正电的。氧化聚合的吡咯和噻吩并噻吩也具有通过该酸阴离子平衡的正电荷。

在一个实施例中，该水溶性聚合物酸选自聚磺酸，更典型地，聚(苯乙烯磺酸)或聚(丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷-磺酸)，或聚羧酸，如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、或聚马来酸。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分包含离子液体组分。

离子液体是具有小于或等于100℃的熔点的盐。在一个实施例中，该离子液体具有小于或等于75℃、更典型地小于或等于50℃并且甚至更典型地小于或等于25℃的熔点。

在一个实施例中，该离子液体包含一种或多种有机或无机盐并且具有小于或等于100℃的熔点。

在一个实施例中，该离子液体完全由阳离子和阴离子物种组成。

适合的离子液体化合物的典型的阳离子包括，例如：

铵或四烷基铵阳离子，例如像四甲基铵、四丁基铵、四己基铵、丁基三甲基铵、以及甲基三辛基铵阳离子；

胍鎓阳离子，例如像，N,N,N',N'-四己基-N”,N”-二甲基胍鎓阳离子；

咪唑鎓阳离子，更典型地，每个硼原子用从1至3、更典型地2至3个烷基、羟烷基和/或芳基取代基取代的咪唑鎓阳离子，例如像1,3-二甲基-咪唑鎓、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓、1-己基-3-甲基-咪唑鎓、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓、1-甲基-3-苯基-咪唑鎓、1,2,3-三甲基-咪唑鎓、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓阳离子；

吗啉鎓阳离子，例如像N-甲基-吗啉鎓以及N-乙基-吗啉鎓阳离子；

磷鎓阳离子，例如像四丁基磷鎓以及三丁基甲基磷鎓阳离子；

哌啶鎓阳离子，例如像1-丁基-1-甲基-哌啶鎓以及1-甲基-1-丙基-哌啶鎓阳离子；

哒嗪鎓(pyradazinium)阳离子；

吡嗪鎓阳离子，例如像1-乙基-4-甲基-吡嗪鎓、1-辛基-4-丙基-吡嗪鎓阳离子；

吡唑鎓阳离子，例如像1-乙基-2,3,5-吡唑啉鎓阳离子；

吡啶鎓阳离子，例如像N-丁基-吡啶鎓、以及N-己基-吡啶鎓阳离子；

嘧啶鎓阳离子，例如像1-己基-3-丙基-嘧啶鎓、1-乙基-3-甲基-嘧啶鎓阳离子；

吡咯烷鎓阳离子，例如像1-丁基-1-甲基-吡咯烷鎓以及1-甲基-1-丙基-吡咯烷鎓阳离子；

吡咯鎓(pyrrolium)阳离子，例如像1,1,-二甲基-吡咯鎓、1-甲基-1-戊基-吡咯鎓阳离子；

吡咯啉鎓阳离子；

硫鎓阳离子，例如像三甲基硫鎓阳离子；

噻唑鎓阳离子；

噁唑鎓阳离子；

三唑鎓阳离子；以及

无机阳离子，例如像，钠(Na⁺)、锂(Li⁺)、钾(K⁺)、铷(Rb⁺)、铯(Cs⁺)、镁(Mg²⁺)、钙(Ca²⁺)、锶(Sr²⁺)、钡(Ba²⁺)、铁(III)(Fe³⁺)、铜(II)(Cu²⁺)、银(I)(Ag⁺)、锌(II)(Zn²⁺)、钇(III)(Y^{3 +})、钴(II)(Co²⁺)、钨(III)(W³⁺)、锆(IV)(Zr⁴⁺)、钛(IV)(Ti⁴⁺)、镧(III)(La³⁺)、铈(III)(Ce^{3 +})、铕(III)(Eu³⁺)、铝(III)(Al³⁺)、镓(III)(Ga³⁺)、锡(II)(Sn²⁺)、锡(IV)(Sn⁴⁺)、铋(III)(Bi³⁺)以及锑(III)(Sb³⁺)。

适合的离子液体化合物的典型的阴离子包括，例如：

硼酸根阴离子，例如像四氟硼酸根、四氰基硼酸根、四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸根、烷基三氟硼酸根、全氟烷基三氟硼酸根、以及烯基三氟硼酸根阴离子；

碳酸根阴离子，例如像碳酸氢根以及甲基碳酸根阴离子；

羧酸根阴离子，例如像水杨酸根、硫代水杨酸根、L-乳酸根、乙酸根、三氟乙酸根、以及甲酸根阴离子；

氯酸根阴离子；

氰酸根阴离子，例如像硫氰酸根、二氰胺、以及三氰甲烷阴离子；

卤化物阴离子，例如像氟化物、氯化物、溴化物、以及碘化物阴离子；

酰亚胺阴离子，例如像酰亚胺、双(氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子、以及双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子，

硝酸根阴离子；

磷酸根阴离子，例如像磷酸二氢根、六氟磷酸根、二(三氟甲基)四氟磷酸根、三(三氟甲基)三氟磷酸根、三(全氟烷基)三氟磷酸根、四(三氟甲基)二氟磷酸根、五(三氟甲基)氟磷酸根、以及六(三氟甲基)磷酸根阴离子；

硫酸根和磺酸根阴离子，例如像三氟甲磺酸根、硫酸氢根、甲苯磺酸根、(C₁-C₁₂)烷基硫酸根、以及(C₁-C₁₂)烷基磺酸根阴离子；

全氟烷基β-二酮酸根(diketonate)阴离子，例如像6,6,7,7,8,8,8-七氟-2,2-二甲基-3,5-辛烷二酮酸根、1,1,1,5,5,5-六氟-2,4-戊烷二酮酸根、以及4,4,4-三氟-1-(2-噻吩基)-1,3-丁烷二酮酸根阴离子；

氟氢化物阴离子，例如像聚(氟化氢)氟化物阴离子；

氟代金属酸根(fluorometallate)阴离子，例如像氧代五氟钨(VI)阴离子，以及

多金属氧酸根阴离子。

该离子液体可以包括离子液体化合物的混合物，以及因此两种或更多种此类阳离子和/或两种或更多种此类阴离子的混合物。

在一个实施例中，该离子液体包括一种或多种具有咪唑鎓阳离子的化合物。在一个实施例中，该咪唑鎓阳离子选自：1,3-二甲基咪唑鎓、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓、1-己基-3-甲基-咪唑鎓、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓、1-甲基-3-苯基咪唑鎓、1,2,3-三甲基-咪唑鎓、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓阳离子。

在一个实施例中，该离子液体包含磺酸根阴离子、硫酸根阴离子、羧酸根阴离子、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子、硝酸根阴离子、硝基阴离子、卤素阴离子、六氟磷酸根(PF₆ ^-)阴离子、或四氟硼酸根阴离子。

在一个实施例中，该离子液体包含对-甲苯磺酸根阴离子、(CF₃SO₃)^-阴离子、(CH₃CH₂CH₂CH₂SO₃)^-阴离子、(CHF₂CF₂CF₂CF₂CH₂SO₃)^-阴离子、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子、或四氟硼酸根阴离子。

在一个实施例中，该离子液体包括烷基-、羟烷基-和/或芳基-取代的咪唑鎓阳离子和四氟硼酸根阴离子的盐，例如像，1,3-二甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-己基-3-甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-甲基-3-苯基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1,2,3-三甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、以及其混合物。

在一个实施例中，该离子液体包括烷基-、羟烷基-和/或芳基-取代的咪唑鎓阳离子和双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺阴离子的盐，例如像，1,3-二甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-己基-3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-甲基-3-苯基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1,2,3-三甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺、以及其混合物。

在一个实施例中，该离子液体可以是具有小于25℃的熔点、在20℃下小于或等于约100厘泊的粘度、以及离子电导率的离子化合物。

在一个实施例中，该离子液体是具有小于或等于25℃的熔点的离子化合物，例如像，1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四氯铝酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓四氯铝酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓乙酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓乙酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓乙基硫酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓甲基硫酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓硫氰酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-丁基-1-甲基-吡咯烷鎓二氰胺、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓三氟乙酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓双(氟甲基磺酰基)酰亚胺、以及其混合物。

在一个实施例中，该离子液体包括烷基-、羟烷基-和/或芳基-取代的咪唑鎓阳离子和氰酸根阴离子的盐，例如像，1,3-二甲基-咪唑鎓二氰酸盐、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓硫氰酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓三氰甲烷、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓二氰酸盐、1-己基-3-甲基-咪唑鎓硫氰酸盐、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓三氰甲烷、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓二氰酸盐、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓硫氰酸盐、1-甲基-3-苯基-咪唑鎓二氰酸盐、1,2,3-三甲基-咪唑鎓硫氰酸盐、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓三氰甲烷、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓二氰酸盐、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓硫氰酸盐、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓三氰甲烷、以及其混合物。

在一个实施例中，该离子液体包括一种或多种化合物，该一种或多种化合物包含：(i)咪唑鎓阳离子、和(ii)四氰基硼酸根阴离子。

在一个实施例中，该离子液体包括烷基-、羟烷基-和/或芳基-取代的咪唑鎓阳离子和四氰基硼酸根阴离子的盐，例如像，1,3-二甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-己基-3-甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-甲基-3-苯基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1,2,3-三甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐、以及其混合物。

在一个实施例中，该离子液体包括烷基-、羟烷基-和/或芳基-取代的咪唑鎓阳离子和四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸根阴离子的盐，例如像，1,3-二甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-己基-3-甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-甲基-3-苯基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1,2,3-三甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓四-(对-(二甲基(1H,1H,2H,2H-全氟辛基)甲硅烷基)苯基)硼酸盐、以及其混合物。

在一个实施例中，该离子液体包括烷基-、羟烷基-和/或芳基-取代的咪唑鎓阳离子和六氟磷酸根阴离子的盐，例如像，1,3-二甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-己基-3-甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-甲基-3-苯基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1,2,3-三甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓六氟磷酸盐、以及其混合物。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分可任选地进一步包含一种或多种附加的组分，例如像，聚合物、染料、涂覆助剂、导电颗粒、导电油墨、导电膏、电荷传输材料、交联剂、无机材料(例如像，氧化锌、氧化铈、氧化钛)、以及其组合中的一种或多种。

在一些实施例中，本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分可任选地进一步包含导电纳米结构。如在此使用的，术语“纳米结构”通常是指纳米尺寸的结构，这些结构的至少一个维度小于或等于500nm、更典型地小于或等于250nm、或小于或等于100nm、或小于或等于50nm、或小于或等于25nm。

这些导电纳米结构可以具有任何形状或几何形状，更典型地具有各向异性的几何形状。典型的各向异性纳米结构包括纳米纤维、纳米线和纳米管。

这些导电纳米结构可以由任何导电材料(例如像，金属材料或非金属材料，如碳或石墨)形成，并且可包括由不同的导电材料(如碳纤维和银纳米线的混合物)形成的纳米结构的混合物。

在一个实施例中，本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分进一步包含一种或多种金属导电纳米结构，例如像，银纳米线或银纳米管。

在一个实施例中，本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分可各自任选地进一步包含一种或多种导电添加剂，例如像，金属颗粒(包括金属纳米颗粒和金属纳米线)、石墨颗粒(包括石墨纤维)、或碳颗粒(包括碳富勒烯和碳纳米管)、和以及任何此类添加剂的组合。适合的富勒烯包括例如，C60、C70、和C84富勒烯，其中每一种可以例如用(3-甲氧基羰基)-丙基-苯基(“PCBM”)基团衍生，如C60-PCBM、C-70-PCBM和C-84PCBM衍生的富勒烯。适合的碳纳米管包括具有椅式、之字形或手性结构的单壁碳纳米管，以及多壁碳纳米管(包括双壁碳纳米管)，以及其混合物。

在一个实施例中，本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分可各自任选地包含，基于该聚合物络合物的100wt％，最高达约65wt％、更典型地从约12wt％至约62wt％的碳颗粒、更典型地碳纳米管、并且甚至更典型地多壁碳纳米管。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分是由聚合物组合物制备的。

本发明的聚合物组合物包含：

(a)至少一种导电聚合物，

(b)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(c)至少一种离子液体，

(d)液体介质，以及

(e)任选地一种或多种添加剂。

在实施例中，基于该聚合物组合物的100wt％，本发明的聚合物组合物包含：

(a)从约0.1wt％至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的导电聚合物，

(b)从约0至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的聚合物酸掺杂剂，

(c)从约0.1wt％至约70.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约10.0wt％、并且甚至更典型地从约0.2wt％至约5.0wt％的离子液体，

(d)从约1.0wt％至约99.0wt％、更典型地从约50.0wt％至约99.0wt％、并且甚至更典型地从约80.0wt％至约99.0wt％的液体介质。

在该聚合物组合物的实施例中，该离子液体的按重量计的总量与该导电聚合物的按重量计的总量的比率典型地是从约1:1至约45:1、更典型地从1.5:1至20:1、甚至更典型地从约2:1至约10:1。

在一个实施例中，基于该聚合物组合物的100wt％，本发明的聚合物组合物包含：

(a)从约0.1wt％至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的导电聚合物，

(b)从约0至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的聚合物酸掺杂剂，

(c)从约0.1wt％至约70.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约10.0wt％、并且甚至更典型地从约0.2wt％至约5.0wt％的离子液体，

(d)从约1.0wt％至约99.0wt％、更典型地从约50.0wt％至约99.0wt％、并且甚至更典型地从约80.0wt％至约99.0wt％的液体介质，并且

该离子液体的按重量计的总量与该导电聚合物的按重量计的总量的比率典型地是从约1:1至约45:1、更典型地从1.5:1至20:1、甚至更典型地从约2:1至约10:1。

在一个实施例中，基于该聚合物组合物的100wt％，本发明的聚合物组合物包含：

(a)从约0.1wt％至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的包含根据结构(I.a)的单体单元的导电聚合物，更典型地至少一种包含根据结构(I.a)且其中Q是S的单体单元的聚噻吩聚合物，并且甚至更典型地至少一种包含聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)的导电聚合物，

(b)从约0至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的水溶性聚合物酸掺杂剂，更典型地至少一种包含聚(苯乙烯磺酸)掺杂剂的水溶性聚合物酸掺杂剂，

(c)从约0.1wt％至约70.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约10.0wt％、并且甚至更典型地从约0.2wt％至约5.0wt％的包括1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐的离子液体，

(d)从约1.0wt％至约99.0wt％、更典型地从约50.0wt％至约99.0wt％、并且甚至更典型地从约80.0wt％至约99.0wt％的液体介质，并且

该离子液体的按重量计的总量与该导电聚合物的按重量计的总量的比率典型地是从约1:1至约45:1、更典型地从1.5:1至20:1、甚至更典型地从约2:1至约10:1。

在一个实施例中，该液体介质是包含水的水性介质。在一个实施例中，该液体介质是主要由水组成的水性介质。在一个实施例中，该液体介质是由水组成的水性介质。在一个实施例中，该液体介质是非水性介质，该非水性介质包含一种或多种水可混溶的有机液体。在一个实施例中，该液体介质是水性介质，该水性介质包含水以及任选地一种或多种水可混溶的有机液体。适合的水可混溶的有机液体包括极性非质子有机溶剂，例如像，二甲亚砜和二甲基2-甲基戊二酸酯(作为IRIS销售的)，极性质子有机溶剂，例如像甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、和丙二醇，以及其混合物。在一个实施例中，基于该液体介质的100wt％，该液体介质包含从约10wt％至100wt％、更典型地从约50wt％至100wt％、并且甚至更典型地从约90wt％至100wt％的水，以及从0至约90wt％、更典型地从0pbw至约50wt％、并且甚至更典型地从0至约10wt％的一种或多种水可混溶的有机液体。

在一个实施例中，该液体介质可以是其中该导电聚合物络合物是可溶的任何液体。在一个实施例中，该液体介质是非水性液体介质并且该导电聚合物络合物可溶于该非水性液体介质中。适合的非水性液体介质包括具有小于120℃、更典型地小于或等于约100℃的沸点的有机液体，这些有机液体基于导电聚合物络合物的选择选自：非极性有机溶剂，如己烷、环己烷、苯、甲苯、氯仿、和二乙醚，极性非质子有机溶剂，如二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮、和四氢呋喃，极性质子有机溶剂，如甲醇、乙醇、和丙醇，以及此类溶剂的混合物。

在一个实施例中，该液体介质可以任选地进一步包含，基于该液体介质的100wt％，从大于0至约15wt％、更典型地从约1wt％至约10wt％的有机液体，该有机液体选自典型地具有至少120℃的沸点的高沸点极性有机液体，更典型地选自二乙二醇、内消旋-赤藻糖醇、1,2,3,4,-四羟丁烷、2-硝基乙醇、丙三醇、山梨糖醇、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、以及其混合物。

在一个实施例中，本发明的聚合物络合物包括在该导电聚合物与该离子液体之间的相互作用。在一个实施例中，该聚合物络合物、凝胶和泡沫材料具有多孔结构、高的强度与重量之比以及表面积与体积之比、以及高的导电性。在一个实施例中，在从约0.01至约100弧度/秒的范围内的任何角频率下，该聚合物泡沫的储能模量(G')超过该聚合物络合物的损耗模量(G”)，如通过使用动态力学分析仪器(例如像，AR-G2)的动态振动测量确定的。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分是通过以下方式制成的：通过包括在液体介质中使导电聚合物和离子液体接触的方法形成聚合物组合物。

在一个实施例中，该形成的聚合物组合物是在此描述的聚合物组合物。

在一个实施例中，本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分可以是聚合物凝胶。

在一个实施例中，本发明的聚合物凝胶材料和/或电子设备的聚合物凝胶组分是通过包括以下项的方法制成的：

(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，

(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(iii)离子液体，

(iv)任选地一种或多种添加剂，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，并且

(II)允许该凝胶形成。

在一个实施例中，本发明的聚合物凝胶材料和/或电子设备的聚合物凝胶组分是通过包括以下项的方法制成的：

(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，

(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(iii)离子液体，

(iv)任选地一种或多种添加剂，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，并且

(II)允许该凝胶形成，

(III)用漂洗液体漂洗在步骤(II)中形成的该凝胶。

在一个实施例中，本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分可以是聚合物泡沫。

在一个实施例中，本发明的聚合物泡沫和/或电子设备的聚合物泡沫组分是通过包括以下项的方法制成的：

(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，

(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(iii)离子液体，

(iv)任选地一种或多种添加剂，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，

(II)允许该凝胶形成，并且

(III)从在步骤(II)中形成的该凝胶中去除在该凝胶上或中剩余的任何液体。

在一个实施例中，本发明的聚合物泡沫和/或电子设备的聚合物泡沫组分是通过包括以下项的方法制成的：

(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，

(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(iii)离子液体，

(iv)任选地一种或多种添加剂，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，

(II)允许该凝胶形成，

(III)用漂洗液体漂洗在步骤(II)中形成的该凝胶，并且

(IV)从在步骤(III)中漂洗的该凝胶中去除在该凝胶上或中剩余的任何液体。

在一个实施例中，该导电聚合物包含根据结构(I.a)的单体单元，更典型地至少一种包含根据结构(I.a)，其中Q为S的单体单元的聚噻吩聚合物，并且甚至更典型地至少一种包含聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)的导电聚合物；并且该聚合物酸掺杂剂包括至少一种水溶性聚合物酸掺杂剂，更典型地至少一种包含聚(苯乙烯磺酸)掺杂剂的水溶性聚合物酸掺杂剂。

在该方法的一个实施例中，步骤(I)包括：

通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物，基于该聚合物组合物的100wt％：

(a)从约0.1wt％至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的导电聚合物，

(b)从约0至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的聚合物酸掺杂剂，

(c)从约0.1wt％至约70.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约10.0wt％、并且甚至更典型地从约0.2wt％至约5.0wt％的离子液体，

(d)从约1.0wt％至约99.0wt％、更典型地从约50.0wt％至约99.0wt％、并且甚至更典型地从约80.0wt％至约99.0wt％的液体介质。

在实施例中，该离子液体的按重量计的总量与该导电聚合物的按重量计的总量的比率典型地是从约1:1至约45:1、更典型地从1.5:1至20:1、甚至更典型地从约2:1至约10:1。

在该方法的一个实施例中，步骤(I)包括：

通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物，基于该聚合物组合物的100wt％：

(a)从约0.1wt％至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的导电聚合物，

(b)从约0至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的聚合物酸掺杂剂，

(c)从约0.1wt％至约70.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约10.0wt％、并且甚至更典型地从约0.2wt％至约5.0wt％的离子液体，

(d)从约1.0wt％至约99.0wt％、更典型地从约50.0wt％至约99.0wt％、并且甚至更典型地从约80.0wt％至约99.0wt％的液体介质，并且

该离子液体的按重量计的总量与该导电聚合物的按重量计的总量的比率典型地是从约1:1至约45:1、更典型地从1.5:1至20:1、甚至更典型地从约2:1至约10:1。

在该方法的一个实施例中，步骤(I)包括：

通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物，基于该聚合物组合物的100wt％：

(a)从约0.1wt％至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的包含根据结构(I.a)的单体单元的导电聚合物，更典型地至少一种包含根据结构(I.a)且其中Q是S的单体单元的聚噻吩聚合物，并且甚至更典型地至少一种包含聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)的导电聚合物，

(b)从约0至约10.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约5.0wt％、并且甚至更典型地从约0.1wt％至约3.0wt％的水溶性聚合物酸掺杂剂，更典型地至少一种包含聚(苯乙烯磺酸)掺杂剂的水溶性聚合物酸掺杂剂，

(c)从约0.1wt％至约70.0wt％、更典型地从约0.1wt％至约10.0wt％、并且甚至更典型地从约0.2wt％至约5.0wt％的包括1-乙基-3-甲基-咪唑鎓四氰基硼酸盐的离子液体，

(d)从约1.0wt％至约99.0wt％、更典型地从约50.0wt％至约99.0wt％、并且甚至更典型地从约80.0wt％至约99.0wt％的液体介质，并且

该离子液体的按重量计的总量与该导电聚合物的按重量计的总量的比率典型地是从约1:1至约45:1、更典型地从1.5:1至20:1、甚至更典型地从约2:1至约10:1。

在一个实施例中，该导电聚合物可溶于液体介质中并且该离子液体可溶于该液体介质中。在一个实施例中，提供了导电聚合物在液体介质中的分散体，并且该离子液体可溶于该导电聚合物的分散体中并且将该离子液体添加至该液体介质中。

一旦该导电聚合物和离子液体在该液体介质中接触，所得聚合物组合物可以任选地被机械搅拌。在搅拌下或者没有搅拌，凝胶化发生，只要使用对于胶化该导电聚合物有效的离子液体量。

如在此使用的，术语“对于胶化该导电聚合物有效的离子液体量”意指与该导电聚合物组合以引起该导电聚合物的凝胶化所要求的离子液体的最小量。胶化该导电聚合物所要求的离子液体的有效量将取决于该聚合物和该离子液体的特性，并且可以如对于具体应用所希望的由本领域的普通技术人员确定，例如通过将不同量的离子液体与导电聚合物组合并且观察所得聚合物组合物。

本发明的聚合物络合物的形成可被表征为两步反应。在第一步骤中，在将该离子液体与该导电聚合物组合之后的一些时间，所得组合物变成粘性的。在第二步骤中，该聚合物组合物可见地在该液体介质中收缩，产生被液相包围的凝胶。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分具有三维结构并且总体上不存在对于这些聚合物络合物的每个维度的限制。适当的维度将取决于这些聚合物络合物的具体用途或应用。在实施例中，该聚合物络合物具有至少10μm、典型地至少50μm、更典型地至少100μm、甚至更典型地至少500μm的至少一个维度。在实施例中，该聚合物络合物具有至少10μm、典型地至少50μm、更典型地至少100μm、甚至更典型地至少500μm的至少两个维度。在实施例中，该聚合物络合物具有至少10μm、典型地至少50μm、更典型地至少100μm、甚至更典型地至少500μm的三个维度。

本发明的聚合物络合物可以被模制成任何所希望的形状。当该离子液体和导电聚合物混合时，但在凝胶化发生之前，可以将所得混合物转移到任意形状的模具中，在该模具中允许凝胶化进行而没有干扰以形成呈现该模具的形状的凝胶。在一个实施例中，该聚合物络合物被模制成圆柱形状。在一个实施例中，该聚合物络合物被模制成平行六面体形状。还可以将该混合物沉积在基底上以形成三维扁平结构。在其上形成该聚合物络合物的基底可以是刚性的或柔性的，并且可以包括，例如金属；聚合物，如塑料片材；玻璃，纸，或陶瓷材料。

可以改变凝胶化时间，即，在将该离子液体与该导电聚合物结合与形成该粘性络合物之间的时间。该凝胶化时间典型地是从约1分钟至约150分钟。更典型地，该凝胶化时间是从约2分钟至约120分钟。甚至更典型地，该凝胶化时间是从约5分钟至约60分钟。

通过使该离子液体与该导电聚合物接触形成的聚合物凝胶可任选地被漂洗。在实施例中，用漂洗液体漂洗该聚合物凝胶。该漂洗液体可以是其中该凝胶是不可溶的任何溶剂。在实施例中，该漂洗液体是包含水的水性介质。在一个实施例中，该漂洗液体是主要由水组成的水性介质。在一个实施例中，该漂洗液体是由水组成的水性介质。在一个实施例中，该漂洗液体是水性介质，该水性介质包含水以及任选地一种或多种水可混溶的有机液体。适合的水可混溶的有机液体包括极性非质子有机溶剂，例如像，二甲亚砜和二甲基2-甲基戊二酸酯(作为IRIS销售的)，极性质子有机溶剂，例如像甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、和丙二醇，以及其混合物。在一个实施例中，基于该液体介质的100wt％，该液体介质包含从约10wt％至100wt％、更典型地从约50wt％至100wt％、并且甚至更典型地从约90wt％至100wt％的水，以及从0至约90wt％、更典型地从0pbw至约50wt％、并且甚至更典型地从0至约10wt％的一种或多种水可混溶的有机液体。

通过使该离子液体与该导电聚合物接触形成的聚合物凝胶的漂洗可以通过本领域的普通技术人员已知的任何方法来实现。例如，可以将该凝胶浸入过量的漂洗液体中。典型地，所使用的漂洗液体的量是有待被漂洗的所形成的凝胶的重量的至少约500倍。更典型地，所使用的漂洗液体的量是有待被漂洗的所形成的凝胶的重量的从约500倍至2000倍。甚至更典型地，所使用的漂洗液体的量是有待被漂洗的所形成的凝胶的重量的从约800倍至1200倍。

可以改变漂洗时间，即，所形成的凝胶与该漂洗液体接触的时间量。发现的是，所形成的凝胶与该漂洗液体接触的时间量影响最终聚合物泡沫材料的电导率。典型地，该漂洗时间是从约1分钟至约24小时。更典型地，该漂洗时间是从约2分钟至约120分钟。甚至更典型地，该漂洗时间是从约5分钟至约60分钟。

通过使该离子液体与该导电聚合物接触形成的聚合物凝胶的漂洗还可以在搅动下或者没有搅动地进行。搅动可以使用本领域的普通技术人员已知的任何方法(例如像，使用磁力搅拌器搅拌、使用涡旋在高速下搅拌等)来完成。

可以从该聚合物凝胶中去除在该聚合物凝胶上或中剩余的任何液体，例如像，液体介质、漂洗液体、或其混合物。可以使用对于从该聚合物凝胶中去除任何液体有效的本领域的普通技术人员已知的任何方法，例如像，冷冻干燥(冻干)、在红外线灯下加热等。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分的电导率可以使用本领域的普通技术人员已知的方法测量。例如，该聚合物络合物的电导率可以是以纵向方式测量的。对于纵向测量，适合的装置是由刚性支持件构成的装置，在该刚性支持件上附接了充当电极的两条导线。这些导线可以由任何导电材料(例如像，铜、银、铝，锡等)制成。该刚性支持件可以是不导电的任何材料，例如像，玻璃、塑料、硬橡胶等。将该有待分析的聚合物络合物压靠在这些电极上，这些电极总体上与该聚合物络合物的末端接触。为了良好接触，经由夹具将该络合物压靠在这些电极上，该夹具是绝缘的以便不使测量失真。然后将这些电极连接到测量设备(例如像，万用表或阻抗分析器)上。该聚合物络合物的电导率还可以沿着其厚度进行测量，其中使用具有较大表面积的电极。该有待分析的聚合物络合物被“夹”在这些电极之间。对于沿着该聚合物络合物的厚度的测量，适合的装置是由两个扁平电极组成的装置。导电膏(例如像，银膏或导电环氧胶)可以用于使该聚合物络合物的粗糙表面与这些电极的表面贴合，由此改进接触。适合的电极包括，但不限于，铜带、银带、铝带、以及可商购的平台电极。然后该有待分析的聚合物络合物被“夹”在这些电极之间。当使用导电膏时，必不可少的是验证该导电膏不绕开样品泡沫并且不使样品泡沫短路。照例将这些电极连接到适合的测量设备(例如像，万用表或阻抗分析器)上。

这些聚合物络合物的电导率可以根据以下等式来确定：

ρ＝L/RS

其中ρ表示以S/cm计的电导率，L表示这些电极之间的距离，R表示所测量的电阻，并且S表示在这些电极之间的聚合物络合物的截面积。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分具有从约10S/cm至约120S/cm的电导率。典型地，本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分具有从约50S/cm至约110S/cm的电导率。更典型地，本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分具有从约70S/cm至约100S/cm的电导率。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分的阻抗可以使用在此描述的或本领域的普通技术人员已知的装置和方法进行分析。该络合物的阻抗是由该络合物对交流电的流动所呈现的总抵抗，并且被认为是电阻和电抗的总和作用，其中电抗随频率可以改变或者可以不改变。在实施例中，该聚合物络合物在从约1Hz至约10⁵Hz的频率范围内是纯电阻性的。

本领域的普通技术人员已知的各种分析技术可以用于验证本发明的聚合物络合物的结构。振动光谱学，例如像，拉曼光谱学，可以用于验证这些络合物的分子结构。显微镜技术，例如像，电子显微镜和光学显微镜也可以被利用来验证本发明的络合物的分子结构。材料是否具有结晶或无定形的结构可以通过光学显微镜来确定。在实施例中，本发明的聚合物络合物具有无定形结构。

本发明的聚合物络合物和/或电子设备的聚合物络合物组分表现出压阻效应。压阻效应指的是随机械应变的施加(例如像，压力的施加)的电阻率的变化。压阻效应通过应变系数(通常表示为K)进行描述。通过以下等式给出应变系数(K)：

K＝(ΔR/R)(e/Δe)

其中R是电阻，ΔR是电阻的变化，e是泡沫的厚度，并且Δe是厚度的变化。总体上，“e/Δe”的确定是困难的。幸运地，根据以下关系“e/Δe”与杨氏模量有关：

e/Δe＝E/P

其中E是杨氏模量并且P是所施加的压强。

本领域的普通技术人员已知的任何方法可以用于确定“ΔR/R”和“P”。例如，适合的装置是由计重秤或天平和刚性支持件组成的装置，在该刚性支持件上放置该泡沫。将充当电极的两条导线通过由绝缘夹具提供的压力(在此被称为接触压力)压靠在该聚合物络合物的末端上。通过连接到万用表或阻抗分析器上完成电路。可以使用在该刚性支持件下面放置的附加的支持件。这些导线可以由任何导电材料(例如像，铜、银、铝，锡等)制成。该刚性支持件和附加的支持件可以是不导电的任何材料，例如像，玻璃、塑料、硬橡胶等。

在该样品聚合物络合物上施加的质量允许确定压强P(在此被称为施加的压强或压电有关的压强)，根据等式该压强与所施加的质量有关：

P＝mg/(施加的表面积)

其中m是质量并且g是由于重力的加速度。R和ΔR的值从电测量设备中读出并且P是从由天平或计重秤读出的质量计算的。

通过以下等式给出杨氏模量(E)：

E＝σ/ε，ε＝Δl/l

其中σ表示以帕斯卡(Pa)计的应力，并且ε表示泡沫的变形或应变(长度的变化与长度的比率)。使用本领域的普通技术人员已知的任何装置可以各自确定应力和变形。通过绘制随变形变化的应力，所得图的斜率、或其线性近似给出杨氏模量的近似值。本领域的普通技术人员已知的任何适合的装置可以用于测量杨氏模量。用已知泡沫的杨氏模量，通过绘制随“P/E”变化的“ΔR/R”确定应变系数K，其中该图的斜率给出了该应变系数。

本发明的聚合物络合物的杨氏模量是从约0.01GPa至约0.2GPa。典型地，该杨氏模量是从约0.05GPa至约0.1GPa。

本发明的聚合物络合物和/或聚合物络合物组分的应变系数是从约5至约20。典型地，该应变系数是从约10至约18。更典型地，该应变系数是从约12至约17。

本发明的电子设备可以是包含一个或多个半导体材料层并且利用电子或离子穿过此一个或多个层的受控运动的任何设备，例如像：

将机械扰动转化成导电性的变化的设备，例如像压阻设备；

将电能转化成辐射的设备，例如像发光二极管、发光二极管显示器、二极管激光器、液晶显示器、或照明面板；

通过电子过程检测信号的设备，例如像光检测器、光导电池、光敏电阻器、光控开关、光晶体管、光电管、红外(“IR”)检测器、生物传感器、或触摸屏显示设备；

将辐射转化成电能的设备，例如像光伏设备或太阳能电池；

将温度梯度(例如，热流)转化成电能或将电能转化成温度梯度的设备，如热电设备，包括但不限于，热电冷却器、热电加热器、或热电发电机；

存储和/或提供电的设备，例如像，电池组；以及

包括一种或多种具有一个或多个半导体层的电子元件的设备，例如像，晶体管或二极管。

在实施例中，该电子设备是压阻设备。压阻设备基于以下原理操作：当一种或多种材料被机械应变(例如，通过拉伸或通过压缩)时，该一种或多种包含在其中的材料表现出电阻的变化。压阻设备包括，但不限于，压力传感器、触觉传感器、生物传感器等。

本发明提供了一种压阻设备，该压阻设备包括：

(I)根据本发明的聚合物络合物；以及

(II)第一和第二电极。

在一个实施例中，该压阻设备包括：

(I)通过一种方法制成的聚合物凝胶，该方法包括：

(a)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，以及

(ii)离子液体，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，并且

(b)允许该凝胶形成；以及

(II)第一和第二电极。

在一个实施例中，该压阻设备包括：

(I)通过一种方法制成的聚合物凝胶，该方法包括：

(a)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，以及

(ii)离子液体，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，

(b)允许该凝胶形成，并且

(c)用漂洗液体漂洗在步骤(b)中形成的该凝胶；以及

(II)第一和第二电极。

在实施例中，该压阻设备包括：

(I)根据一种方法制成的聚合物泡沫，该方法包括：

(a)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成聚合物组合物：

(i)导电聚合物，以及

(ii)离子液体，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，

(b)允许该凝胶形成，

(c)用漂洗液体漂洗在步骤(b)中形成的该凝胶，并且

(d)从该凝胶中去除该漂洗液体，由此形成该聚合物泡沫；以及

(II)第一和第二电极。

该第一和第二电极可以被定位为使得它们物理上彼此隔离但维持与该泡沫电接触。

该第一和第二电极可以选自相同或不同的材料，只要它们是足够导电的。

本发明的压阻设备可以进一步包括欧姆表以测量在第一电极与第二电极之间的电阻。例如，该压阻设备中的泡沫的电阻将改变，由此引起来自所联接的欧姆表的响应。这种电阻测量可以被校准至所施加的压力并且用于产生标准化的数据集。然后这些数据集能够用于提供在设备上施加的压力的直接读出。

在实施例中，本发明的压阻设备是压阻设备120，如在图12中示出的，该压阻设备具有压阻层122、第一电极121、和第二电极123，其中该设备的压阻层122是根据本发明的聚合物络合物。设备120可进一步包括与第一电极121相邻的支持件或基底(在图12B中作为支持层124示出的)和/或与第二电极123相邻的支持件或基底(在图12B中作为支持层125示出的)。该支持件或基底可以是柔性的或刚性的，有机的或无机的。典型地，该支持件或基底是不导电的。适合的支持件材料包括，例如，玻璃、陶瓷、以及塑料。

在实施例中，本发明的压阻设备是压阻设备130，如在图13中示出的，该压阻设备具有压阻层132、第一电极131、第二电极133、以及支持层134，其中该设备的压阻层132是根据本发明的聚合物络合物。设备130可进一步包括与压阻层132相邻的支持件。该支持件或基底可以是柔性的或刚性的，有机的或无机的。典型地，该支持件或基底是不导电的。适合的支持件材料包括，例如，玻璃、陶瓷、以及塑料。第一和第二电极131和132被压缩在压阻层132与支持层134之间，使得这些电极与压阻层132接触但不与彼此接触。

本发明的压阻设备在例如像生物传感、智能纺织品、触觉传感和压力传感的领域中的宽范围应用中是有用的。

在一个实施例中，本发明的电子设备是电子设备140，如在图14中示出的，该电子设备具有阳极层141、电活性层144、以及阴极层146，并且任选地进一步具有缓冲层142、空穴传输层143、和/或电子注入/传输层或约束层145，其中该设备的这些层中的至少一个是根据本发明的聚合物络合物。设备140可进一步包括支持件或基底(没有示出)，该支持件或基底可以与阳极层141或阴极层146相邻，更典型地与阳极层141相邻。该支持件可以是柔性的或刚性的，有机的或无机的。适合的支持件材料包括，例如，玻璃、陶瓷、金属、以及塑料膜。

在一些实施例中，任选的空穴传输层143或者存在于阳极层141与电活性层144之间，或者在包括缓冲层142的那些实施例中，存在于缓冲层142与电活性层144之间。空穴传输层143可以包括一种或多种空穴传输分子和/或聚合物。通常使用的空穴传输分子包括，但不限于：4,4',4”-三(N,N-二苯基-氨基)-三苯胺、4,4',4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基-氨基)-三苯胺、N,N'-二苯基-N,N'-双(3-甲基苯基)-(1,1'-联苯基)-4,4'-二胺、1,1-双((二-4-甲苯基氨基)苯基)环己烷、N,N'-双(4-甲基苯基)-N,N'-双(4-乙基苯基)-(1,1'-(3,3'-二甲基)联苯基)-4,4'-二胺、四-(3-甲基苯基)-N,N,N',N'-2,5-亚苯基二胺、α-苯基-4-N,N-二苯基氨基苯乙烯、对-(二乙基氨基)苯甲醛二苯腙、三苯胺、双(4-(N,N-二乙基氨基)-2-甲基苯基)(4-甲基苯基)甲烷、1-苯基-3-(对-(二乙基氨基苯乙烯基)-5-(对-(二乙基氨基)苯基)吡唑啉、1,2-反式-双(9H-咔唑-9-基)环丁烷、N,N,N',N'-四(4-甲基苯基)-(1,1'-联苯基)-4,4'-二胺、N,N'-双(萘-1-基)-N,N'-双-(苯基)联苯胺、以及卟啉化合物(如酞菁铜)。通常使用的空穴传输聚合物包括，但不限于，聚乙烯基咔唑、(苯基甲基)聚硅烷、聚(二氧噻吩)、聚苯胺、以及聚吡咯。还可能通过将空穴输运分子(如以上提及的那些)掺杂至聚合物(如聚苯乙烯和聚碳酸酯)中获得空穴传输聚合物。

电活性层144的组成取决于设备140的预期功能，例如，电活性层144可以是由施加的电压活化的发光层(如在发光二极管或发光电化学电池中)，或者响应于辐射能并在有或没有施加的偏电压下产生信号的材料的层(如在光检测器中)。在一个实施例中，电活性层144包括有机电致发光(“EL”)材料，例如像，电致发光小分子有机化合物、电致发光金属络合物、和电致发光共轭聚合物、以及其混合物。适合的EL小分子有机化合物包括，例如，芘、苝、红荧烯、和香豆素、以及其衍生物和其混合物。适合的EL金属络合物包括，例如，金属螯合的喔星类(oxinoid)化合物，如三(8-羟基喹啉)铝，环金属化的铱和铂电致发光化合物，如铱与苯基吡啶、苯基喹啉、或苯基嘧啶配体的络合物(如在Petrov等人，美国专利号6,670,645中披露的)，以及有机金属络合物，如在例如公开的PCT申请WO 03/008424中描述的那些，以及此类EL金属络合物的任何混合物。EL共轭聚合物的实例包括，但不限于聚(亚苯基亚乙烯基)、聚芴、聚(螺二芴)、聚噻吩、和聚(对-亚苯基)、以及其共聚物和其混合物。

任选的层145可以起电子注入/传输层和/或约束层的作用。更确切地，层145可以提高电子迁移率并且减少淬灭反应的可能性，如果层104和106原本处于直接接触。适合于任选的层105的材料的实例包括，例如，金属螯合的喔星类化合物，如双(2-甲基-8-喹啉)(对-苯基-酚基)铝(III)和三(8-羟基喹啉)铝、四(8-羟基喹啉)锆，唑化合物，如2-(4-联苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1,3,4-噁二唑、3-(4-联苯基)-4-苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1,2,4-三唑、和1,3,5-三(苯基-2-苯并咪唑)苯，喹喔啉衍生物，如2,3-双(4-氟苯基)喹喔啉，菲咯啉衍生物，如9,10-二苯基菲咯啉和2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉，和以及其混合物。可替代地，任选的层145可包括无机材料，例如像，BaO、LiF、Li₂O。

阴极层146可以是具有比阳极层141更低的功函数的任何金属或非金属。在一个实施例中，阳极层141具有大于或等于约4.4eV的功函数并且阴极层146具有小于约4.4eV的功函数。适合于用作阴极层146的材料在本领域中是已知的，并且包括，例如，第1族的碱金属，如Li、Na、K、Rb、和Cs，第2族金属，如Mg、Ca、Ba，第12族金属，镧系元素如Ce、Sm、和Eu，和锕系元素，以及铝、铟、钇，以及任何此类材料的组合。适合于阴极层146的材料的特定非限制性实例包括，但不限于，钡、锂、铈、铯、铕、铷、钇、镁、钐、以及其合金和组合。阴极层146典型地是通过化学或物理气相沉积方法形成的。在一些实施例中，该阴极层将是图案化的，如关于阳极层141以上讨论的。

在一个实施例中，将封装层(未示出)沉积在阴极层146上以防止不希望的组分(如水和氧)进入至设备140内。此类组分可具有对电活性层144有害的作用。在一个实施例中，该封装层是阻挡层或膜。在一个实施例中，该封装层是玻璃盖。

虽然未在图14中示出，但是应理解的是设备140可包括附加层。可以使用本领域中已知的或未知的其他层。此外，以上描述的层中的任一个可以包括两个或更多个子层，或者可以形成层状结构。可替代地，阳极层141、缓冲层142、空穴传输层143、电子传输层145、阴极层146、以及任何附加层中的一些或所有可以被处理，尤其被表面处理，以增加这些设备的电荷载流子传输效率或其他物理特性。对于这些组分层中的每一个的材料的选择优选地是通过平衡以下目标确定的，这些目标是：提供具有高设备效率的设备，与设备操作寿命考虑、制造时间和复杂性因素以及本领域技术人员理会的其他考虑。将理会的是，确定最佳组分、组分构成和组成特性对于本领域的普通技术人员将是常规的。

该电子设备的各种层可以通过任何常规的沉积技术形成，这些沉积技术包括气相沉积、液相沉积(连续和不连续的技术)、以及热传递。连续沉积技术包括但不限于，旋涂、凹版涂覆、幕式涂覆、浸涂、狭缝式模具涂覆、喷涂、以及连续喷嘴涂覆。不连续的沉积技术包括，但不限于，喷墨印刷、凹版印刷和丝网印刷。在该设备中的其他层可由任何材料制成，这些材料已知在考虑由此类层起到的作用时在此类层中是有用的。

在设备140的一个实施例中，不同的层具有以下厚度范围：

阳极层101，典型地500-5000埃更典型地，

任选的缓冲层102：典型地更典型地，

任选的空穴传输层103：典型地更典型地，

光活性层104：典型地，更典型地，

任选的电子传输层：典型地105、更典型地，以及

阴极层106：典型地更典型地，

如本领域中已知的，在该设备中的电子-空穴重组区域的位置以及因此该设备的发射光谱可能受每个层的相对厚度的影响。适当的层厚度比率将取决于该设备的确切性质和所使用的材料。

在一个实施例中，本发明的电子设备包括：

(a)阳极或组合的阳极和缓冲层141，

(b)阴极层146，

(c)电活性层144，被布置在阳极层141与阴极层146之间，

(d)任选地，缓冲层142，典型地被布置在阳极层141与电活性层144之间，

(e)任选地，空穴传输层145，典型地被布置在阳极层141与电活性层144之间，或者如果缓冲层142存在，被布置在缓冲层142与电活性层144之间，以及

(f)任选地，电子注入层145，典型地被布置在电活性层144与阴极层146之间，

其中该设备的层中的至少一个包括根据本发明的聚合物络合物。

在一个实施例中，本发明的电子设备是用于将辐射转化成电能的设备，并且包括包含根据本发明的聚合物泡沫的阳极141、阴极层146、电活性层144(包含能够将辐射转化成电能的材料、被布置在阳极层141层与阴极层146之间)，并且任选地进一步包括缓冲层142、空穴传输层143、和/或电子注入层145。

在设备140的一个实施例(如用于将电能转化成辐射的设备)的操作中，将来自适当电源(未描绘)的电压施加在设备140上，使得电流通过设备140的层并且电子进入电活性层144，并且被转化成辐射，如在电致发光设备的情况下，从电活性层144中释放光子。

在设备140的另一个实施例(如用于将辐射转化成电能的设备)的操作中，设备140被暴露于对电活性层144的辐射冲击，上并且被转化成穿过该设备的层的电流的流。

在一个实施例中，本发明的电子设备是热电设备。

总体上，热电设备是将温差转化成电的半导体设备，或者反之亦然。根据本发明的热电设备包括：

第一电极，

至少一种电解质，以及

第二电极；

其中该第一电极、该至少一种电解质和该第二电极中的至少一种包括在此描述的聚合物络合物。

该第一和第二电极与该至少一种电解质接触，使得在该至少一种电解质上施加的温度梯度或在这些电极上施加的电压有助于经由该至少一种电解质将离子传输至这些电极和/或从这些电极传输离子，由此促进在这些电极处的还原-氧化(氧化还原)反应。

在实施例中，该热电设备的第一和/或第二电极包括在此描述的聚合物络合物。该第一和/或第二电极可以包括在热电设备的电极中有用的本领域技术人员已知的材料。此类材料可以单独地或者组合地(如以混合物或复合物)使用。适合的电极材料包括，但不限于，具有高比表面积的碳材料，例如活性炭、碳气凝胶、碳纳米管、模板化的多孔碳、碳纳米纤维和石墨烯网络；以及金属氧化物，例如像，RuO₂、IrO₂、MnO₂、NiO、Co₂O₃、SnO₂、V₂O₅、以及MoO。

该至少一种电解质可以是在该热电设备中能够将离子从一个电极传导至另一个对置电极的任何材料。在一个实施例中，该至少一种电解质包括在此描述的聚合物络合物。

热电允许热流(温度梯度)与电荷流(电流)之间的可逆相互作用。热电效应可以是以不同方式获得的。其中热流传输电荷载流子，由此产生电压的热电效应被称为塞贝克效应。利用塞贝克效应的设备被用作电源，其总体上被称为热电发电机。相反地，存在逆效应，其中电流用于产生热流(珀尔帖效应)，由此，产生温度梯度。热电冷却器利用珀尔帖效应用于用电能泵送热。第三种热电效应是所谓的汤姆逊效应，其中温度梯度连同电流分别引起热产生和热吸收。

在实施例中，在此描述的热电设备是热电发电机。在一个实施例中，在此描述的热电设备是热电冷却器。

在一个实施例中，本发明的电子设备是电池组，即电池组电池。

总体上，电池组电池包括第一电极、至少一种电解质、以及第二电极，其中该第一和第二电极任选地含有基底金属或材料，基底金属的离子可以嵌入至该材料中和从该材料中解吸。

该第一电极、该至少一种电解质、和/或该第二电极可各自包括本发明的聚合物络合物。

在一个实施例中，该第一电极是阴极或阴极材料。在一个实施例中，该阴极或阴极材料包括金属氧化物，例如，锂镍氧化物或锂金属氧化物。在一个实施例中，所利用的阴极材料可以包括，但不限于，过渡金属、金属氧化物等。在另一个实施例中，该阴极材料包括至少铝、钛、镍、和/或这些金属的合金。在一个实施例中，该阴极或阴极材料包括本发明的聚合物络合物。

在一个实施例中，该第二电极是阳极或阳极材料。在一个实施例中，该阳极或阳极材料包括，但不限于，石墨、铜等。在一个实施例中，该阳极或阳极材料包括本发明的聚合物络合物。

该至少一种电解质可以是在电池组电池中能够将离子从一个电极传导至另一个对置电极的任何材料。在一个实施例中，该至少一种电解质包括本发明的聚合物络合物。

在一个实施例中，电子设备140是电池组电池，该电池组电池包括阳极141、阴极层146以及被布置在该阳极层与阴极层之间的电解质层144，其中该阳极层、该阴极层、以及电解质层中的至少一种包括根据本发明的聚合物络合物。包括阳极141、阴极层146以及被布置在该阳极层与阴极层之间的电解质层144，其中该阳极层、该阴极层、以及电解质层中的至少一种包括根据本发明的聚合物络合物的电池组电池可进一步包括任选的层，这些任选的层的使用可以由本领域的普通技术人员确定。

包括阳极141、阴极层146以及被布置在该阳极层与阴极层之间的电解质层144，其中该阳极层、该阴极层、以及电解质层中的至少一种包括根据本发明的聚合物络合物的电池组电池可以使用本领域普通技术人员已知的方法被制成具有任何任意形状，该任意形状是刚性的、柔性的、可弯曲的、和/或可旋扭的。例如，阳极141、阴极146、和电解质层144可以被形成为电缆类型形状，其中阳极141、阴极146、电解质层144以及任何任选的层被形成为以电缆类型形状的同心圆柱形层，该形状是柔性的、可弯曲的、和/或可旋扭的。该电池组电池的形状可适配为用于任何应用，并且该电池组电池可以被制成是可佩带的和/或防水的。

包括阳极141、阴极层146以及被布置在该阳极层与阴极层之间的电解质层144，其中该阳极层、该阴极层、以及电解质层中的至少一种包括根据本发明的聚合物络合物的电池组电池可以是包括一种或多种电池组电池的电池组包的一部分。该电池组包可以使用本领域普通技术人员已知的方法被制成具有任何任意形状，该任意形状是刚性的、柔性的、可弯曲的、和/或可旋扭的。

通过以下非限制性实例进一步说明本发明。

用于制备本发明的聚合物络合物的通用程序

将5g的PEDOT:PSS(1.3％的PEDOT:PSS水性分散体；Clevios PH1000，由贺利氏公司(Heraeus)销售)添加至反应容器内，接着添加不同量的离子液体[0.05至0.15g的1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氰基硼酸盐(EMIM TCB，由默克公司(Merck)销售)]。然后使用涡旋如Vortex-Genie 2在7000转/分钟下搅拌该分散体。在添加该离子液体之后15秒停止搅拌，并且将所得组合物无扰动静置以形成凝胶。该组合物在5至60分钟之间胶化。然后干燥所形成的凝胶。

任选地，在凝胶化之后但是在干燥之前，移除并且洗涤该凝胶。在洗涤过程中，任选地通过低速磁力搅拌器搅拌以允许良好的洗涤。将该凝胶洗涤持续5分钟至24小时。在这个任选的步骤之后，干燥该凝胶。

图15a总体上示出了包含PEDOT:PSS和离子液体的组合物。图15b示出在1小时后形成的聚合物凝胶。图15c示出了通过冷冻干燥去除剩余的液体制备的本发明的泡沫。

实例1a

根据所描述的通用程序制成泡沫材料。将5g的PEDOT:PSS分散体添加至小瓶内，接着添加0.05至0.15g的EMIM TCB。然后使用涡旋在7000转/分钟下搅拌该分散体。在添加该离子液体之后15s停止搅拌，并且将所得组合物在工作台上静置以形成凝胶。凝胶在5至60分钟之间形成。在凝胶化后，将所得凝胶移除并且放入1L水中以洗涤。将该凝胶洗涤从5分钟至24小时。使用冷冻干燥机干燥该凝胶以允许形成该泡沫。

实例1b

根据所描述的通用程序制成泡沫聚合物材料并且使用0.15g的EMIM TCB。将该混合物沉积在模具中或基底上。允许该混合物静置持续60至120分钟，在此期间发生凝胶化和随后的凝胶形成。然后通过将含有该凝胶的模具浸入在约1L水中洗涤该聚合物凝胶，将其任选地通过低速磁力搅拌器搅拌以洗涤该凝胶。将该凝胶洗涤持续60至120分钟。在该洗涤步骤之后，在100℃下在红外线灯下干燥该凝胶持续60分钟以形成该泡沫。

实例2.表征

厚度和质地

本发明的泡沫的厚度和质地取决于所使用的漂洗技术。

观察到相对于未漂洗的泡沫，漂洗的泡沫的厚度的显著减小(对于相同的初始体积和相同的模具)。当漂洗步骤的有效性增加时(在搅动下的漂洗被认为比没有搅动的漂洗更有效)，存在厚度减小的总体趋势，如在以下表1中示出的。例如，不管凝胶化时间，随着漂洗的有效性增加，该泡沫的厚度减小。

表1.

光学显微镜

使用反射光用光学显微镜观察本发明的泡沫，因为这些泡沫总体上是深色的并且不透明的。这些泡沫的光学显微照片示出于图1A和1B中。

然而，反射光学显微镜连同偏振光的使用允许确定在研究中的材料是否是结晶的或无定形的。在偏振光下的观察示出所研究的本发明的泡沫具有无定形结构。这与没有将约束(例如，流)施加至该凝胶化样品中的流体上的事实一致。

拉曼光谱学

通过拉曼光谱学、基于非弹性拉曼散射的非破坏性分析的方法表征本发明的泡沫。拉曼光谱学提供了证明材料中的化学键的性质和强度的信息。

不含有离子液体的PEDOT:PSS膜的研究已经预先地使用拉曼光谱学进行并且被描述于Antje Schaarschmidt,Abdiaziz A Farah,Arun Aby等人，非绝热退火对PEDOT-PSS膜的形态和分子结构的影响(Influence of Nonadiabatic Annealing on the Morphologyand Molecular Structure of PEDOT-PSS Films)，物理化学杂志B(Journal of PhysicalChemistry B)113:9352–9355，2009中。该出版物描述了PEDOT:PSS的拉曼光谱。PEDOT:PSS的拉曼光谱具有许多如在图2中示出的与在以下表2中汇总的连接相一致的特征振动频率。

表2.

对于Cα＝Cβ的不对称伸缩振动，1563和1532cm-1
	对于Cα＝Cβ的对称伸缩振动，1421cm-1
对于Cβ-Cβ的伸缩振动，1365cm-1，
	对于在环之间的Cα-Cα的伸缩振动，1255cm-1
对于C-O-C的变形振动，1093cm-1
	对于氧乙烯环的弯曲振动，989和577cm-1
对于C-S-C的对称变形，701cm-1
	对于PSS的SO2基团，437cm-1

这些特征振动频率主要保留在本发明的泡沫的拉曼光谱中。本发明的泡沫的拉曼光谱示出于图3和4中。确实，该光谱示出了相同的总体形状和大致相同的特征频率。

然而，更仔细的检查揭示了被漂洗的聚合物络合物与没有被漂洗的聚合物络合物之间的差异。对于C_α＝C_β的对称伸缩振动，在没有漂洗该凝胶的情况下观察到对应于1421.5cm^-1的最大值，然而在漂洗该泡沫的情况下观察到1407.5cm^-1的拉曼位移(参见图4)，指示关联键的减弱。在相同的凝胶化时间但是不同漂洗方法的样品之间观察的频率的最大变化是约15cm^-1，对于被漂洗的泡沫具有朝向较低频率的位移。还观察到关于对应于C_β-C_β的伸缩振动和在环之间的C_α-C_α的伸缩振动的峰的频率变化(最高达5cm^-1)。这些变化暗示由于漂洗在该泡沫中的键的减弱。

不希望受理论束缚，对于这些结果的可能解释可以是在被漂洗的本发明的泡沫中的PEDOT链与PSS链之间的π-堆积相互作用上存在变化，这导致在分子内键的强度的变化。

再次，不希望受理论束缚，该键(以及因此π-堆积)的强度的改变可能由于在漂洗过程中的泡沫的PSS的消除。为了测试此假设，比较对于被漂洗的泡沫和未被漂洗的泡沫，在437cm^-1处的峰的面积(基团SO₂的特征，这仅仅由于PSS的存在)。这些面积的比率直接与PSS在这些泡沫中的比率有关。发现该比率是小的。结果表明，这些键的强度的改变不可能是由于PSS从该泡沫中的消除。更可能的是漂洗引起该泡沫内的分子重排。

电子显微镜

使用扫描电子显微镜(SEM)分析本发明的泡沫，该扫描电子显微镜允许在最高达10000X的放大倍率下观察这些泡沫的结构。所获得的SEM图像示出于图5中。

本发明的泡沫的检验揭示了仅未被洗涤的泡沫具有孔。此外，当漂洗时间增加时，这些孔的平均尺寸似乎减小。相继地观看图5A、5B、然后5D(分别对应于反应的60分钟、90分钟和120分钟)，可以看出孔尺寸的减小。另一方面，观察到被漂洗并且然后通过冻干被干燥的泡沫表现出在从十几微米至一百微米尺寸上的范围的孔(未示出)。

少量漂洗的泡沫似乎具有层状结构(参见图5C)，但它既不是系统的也不与其他特性(电导率，键的强度等)有关。

实例3.电导率

本发明的泡沫的电导率沿着该泡沫的长度并且沿着该泡沫的厚度进行测量。

对于全长度测量，所用的装置被示意地描绘于图6A中。简单地说，该装置是由玻璃载片构成的，在该玻璃载片上附接了充当电极的两条导线。然后通过绝缘夹具将该有待分析的泡沫压靠在这些电极上。该泡沫和玻璃载片的照片示出于图6B中，没有夹具。然后将这些电极连接到万用表或阻抗分析器上。对于全厚度测量，使用在图7中描绘的装置。该装置由两个扁平电极(或者如在图7A中示出的铜带或者在图7B中示出的电极装置)组成，在这些电极上导电银膏用于改进在该有待被分析的泡沫与这些电极之间的接触。用这些扁平电极，必不可少的是验证该银膏不使这些电极短路。

本发明的泡沫材料的电导率取决于凝胶化时间，不论该泡沫被漂洗或不被漂洗，并且如果被漂洗搅动的存在或不存在，以及漂洗时间而变化，如在以下表3中示出的。通过纵向测量测定在表3中汇总的电导率。

表3.

表2中汇总的数据示出了取决于所选择的制备，可以实现10²S·cm^-1的数量级的电导率。对于具有超过十微米的厚度的有机导电材料，这个值比到目前为止获得的那些高得多。迄今为止，对于基于PEDOT:PSS的材料在文献中报道的最高电导率是使用超临界CO₂干燥制备的气凝胶的电导率并且具有10^-1S·cm^-1的数量级(参见Xuetong Zhang,DongwuChang,Jiren Liu等人，来自超临界CO₂干燥PEDOT-PSS水凝胶的导电聚合物气凝胶(Conducting polymer aerogels from Supercritical CO₂drying PEDOT-PSShydrogels)，材料化学杂志(J.Mater.Chem.)，20:5080–5085，2010)。附加地，当十二烷基苯磺酸(DBSA)被用作平衡离子时，对于基于聚苯胺的材料在文献中报道的最高电导率是1S·cm^-1(参见Terhi Vikki,Janne Ruokolainen,Olli T.Ikkala等人，聚苯胺的热可逆凝胶：在可熔网络结构上的粘弹性和电迹象(Thermoreversible gels of polyaniline:Viscoelastic and electrical evidence on fusible network structures)，大分子(Macromolecules)，30(14):4064–4072，1997)。这些文献值远低于用本发明的泡沫材料获得的电导率值。

根据表2，清楚的是，不管凝胶化时间为何，最导电泡沫是没有搅动地已经被漂洗持续60分钟的那些。不希望受理论束缚，据信这些未被漂洗的泡沫的较大厚度可能是由于夹带的离子液体的存在，并且据信厚度的减小是由于在形成过程中在该泡沫中夹带的一些离子液体的去除。

对于可比较的厚度，与没有搅动地被漂洗的那些相比，发现在搅动下被漂洗的本发明的泡沫具有更高的电阻(更低的电导率)。再次，不希望受理论束缚，据信搅动允许更有效的漂洗，这因而消除了增加量的离子液体。据信太多离子液体的去除导致PEDOT链的分子排列的改变(这由在此描述的拉曼光谱的变化表示并且示出于图3和4中)，这可引起电导率的减小。

由通过全厚度测量获得的数据计算的电导率提供了范围从0.03至0.47S·cm^-1的值，这些值比在纵向测量中获得的值低两个至三个数量级(参见表3)。这些泡沫的各向异性可以是可能的。

虽然这些全厚度测量证明比这些纵向测量较不可靠，但是该全厚度测量在测定随交流电频率变化的泡沫的阻抗上是有利的。

使用全厚度装置，分析随频率变化的本发明的泡沫的阻抗。该频率范围从1Hz至10⁶Hz变化。该阻抗通过其幅度和相位来表征，如分别在图8A和8B中示出的。

该阻抗的幅度随频率的变化改变非常小。就相位而言，在非常高的频率下的电抗的增加仅仅是由于所使用的测量设备，这高估了电抗。忽视通过阻抗分析器对电抗的高估，在相空间中观察到这些泡沫的行为在宽频率范围(1至10⁵Hz)内是纯电阻性的(即，对于非零电阻电抗趋于零)。

实例4.压阻效应

确定本发明的泡沫的压阻效应。

如在此讨论的，通过应变系数K描述压阻效应。通过以下等式给出应变系数(K)：

K＝(ΔR/R)(e/Δe)

其中R是电阻，ΔR是电阻的变化，e是该泡沫的厚度，并且Δe是厚度的变化。实际上，“e/Δe”的确定是困难的。幸运地，根据以下关系“e/Δe”与杨氏模量有关：

e/Δe＝E/P

其中E是杨氏模量并且P是所施加的压强。因此，可能通过确定R、ΔR、E、以及P来确定这些泡沫的应变系数。

为了测量R、ΔR以及P，使用在图9A和9B中示意地描绘的装置。将该有待分析的泡沫材料放置在玻璃载片上。电接触是用锡导线形成的，在这些锡导线上经由绝缘夹具施加压力(在此被称为接触压力)。通过连接到万用表或阻抗分析器上完成电路。需要在该玻璃载片下面的支持件以便将压力施加在这些导线上，而不扰乱这些测量。将此装置放置在计量秤或天平上。所使用的装置的照片示出于图9C中。

在该样品泡沫材料上施加的质量允许确定压强P(在此被称为压电有关的压强)，根据等式该压强与所施加的质量有关：

压强＝mg/(施加的表面积)

其中m是质量并且g是由于重力的加速度。

通过已知质量的圆的、扁平的金属物体施加该压电有关的压强，该物体通过石蜡膜与该样品泡沫中电隔离。气泡水平被用来验证施加至该样品泡沫上的压强是均匀的。通过该金属物体的直径(1cm)和该样品的宽度(1-2mm，取决于具体泡沫)确定施加的表面积。该样品的宽度比该金属物体的直径小约5倍。因此，在其上施加压强的表面积近似为1cm长度与1-2mm宽度的矩形。

材料的杨氏模量(表示为E)对应于施加至材料上以获得100％变形的应力的理论值。通过绘制随变形变化的应力确定本发明的泡沫的杨氏模量。该图的斜率、或其线性近似给出了杨氏模量的近似值。用已知泡沫的杨氏模量，通过绘制随“P/E”变化的“ΔR/R”确定应变系数K，其中所得图的斜率给出了该应变系数。

在图10中示出了随应变百分比变化的本发明的泡沫的2的应力的曲线图。

在感兴趣的图的部分(即在10⁵-10⁶Pa的范围内的应力)中，该曲线几乎是线性的。该图的这个部分的斜率给出了对于所分析的本发明的泡沫的杨氏模量的良好近似值。

本发明的泡沫的杨氏模量范围是从0.05至0.1Gpa，这具有与橡胶相同的数量级，如在以下表4中比较的。

表4.

材料	杨氏模量(Gpa)
		橡胶	0.001–0.1
本发明的泡沫材料	0.05–0.1
		纸	3–4
铁	196
		硫化橡胶	2.8

一旦该材料的杨氏模量是已知的，确定应变系数。

通过绘制随“P/E”变化的“ΔR/R”确定应变系数K，其中所得图的斜率给出了该应变系数。该曲线图示出于图11中。

所研究的本发明的泡沫是通过60或90分钟的凝胶化时间表征的并且在没有搅拌下漂洗持续60分钟的那些。它们的应变系数分别是12.1和17.1。如在以下表5中示出的，这些值比对于金属发现的那些更大，这些金属具有约2的应变系数。然而，在金属中，电导率不变化并且电阻的变化仅仅是由于所引起的应力的几何变化。应力的施加改变本发明的泡沫的电导率，尽管该变化小于现有商业压阻材料的变化，这些商业压阻材料主要由无定形硅构成并且以从35至200的应变系数为特征。

表5.

材料	应变系数
		金属	约2
本发明的泡沫材料	12.1–17.1
		无定形硅(科莱特公司(Kulite))	35-200

当经受所施加的压力时，对未被洗涤的泡沫的分析示出了以非线性方式的电阻减小。考虑到这些未被洗涤的泡沫总体上具有孔的发现，该压力的施加可引起孔的压缩，增强在这些PEDOT链之间的接触并且因此增强电导率。

实例5.应用

在此描述的这些结果使制造包含本发明的泡沫作为压阻元件的压力传感器、开关、以及其他电子设备的能力实用。

Claims (35)

1.一种聚合物组合物，包含：

(a)至少一种导电聚合物，

(b)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(c)至少一种离子液体，

(d)液体介质，以及

(e)任选地一种或多种添加剂。

2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，基于该聚合物组合物的100wt％，该聚合物组合物包含：

(a)从约0.1wt％至约10.0wt％的导电聚合物，

(b)从约0至约10.0wt％的聚合物酸掺杂剂，

(c)从约0.1wt％至约70.0wt％的离子液体，

(d)从约1.0wt％至约99.0wt％的液体介质。

3.根据权利要求1或2所述的聚合物组合物，其中该离子液体的按重量计的总量与该导电聚合物的按重量计的总量的比率是从约1:1至约45:1。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚合物组合物，其中该至少一种导电聚合物包括至少一种包含根据结构(I.a)且其中Q是S的单体单元的聚噻吩聚合物。

5.根据权利要求4所述的聚合物组合物，其中该至少一种包含根据结构(I.a)且其中Q是S的单体单元的聚噻吩聚合物包括聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚合物组合物，包括一种或多种聚合物酸掺杂剂，其中该聚合物酸掺杂剂是水溶性聚合物酸掺杂剂。

7.根据权利要求6所述的聚合物组合物，其中该水溶性聚合物酸掺杂剂包括聚(苯乙烯磺酸)掺杂剂。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的聚合物组合物，其中该至少一种离子液体包括一种或多种具有咪唑鎓阳离子的化合物。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的聚合物组合物，其中该至少一种离子液体包括一种或多种化合物，该一种或多种化合物包含：

(ⅰ)咪唑鎓阳离子，以及

(ii)四氰基硼酸根阴离子。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的聚合物组合物，其中该一种或多种化合物具有咪唑鎓阳离子，该咪唑鎓阳离子选自：1,3-二甲基咪唑鎓、1-苄基-3-甲基-咪唑鎓、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓、1-乙基-3-甲基-咪唑鎓、1-己基-3-甲基-咪唑鎓、1-甲基-3-丙基-咪唑鎓、1-甲基-3-辛基-咪唑鎓、1-甲基-3-十四烷基-咪唑鎓、1-甲基-3-苯基咪唑鎓、1,2,3-三甲基-咪唑鎓、1,2-甲基-3-辛基-咪唑鎓、1-丁基-2,3-二甲基-咪唑鎓、1-己基-2,3-甲基-咪唑鎓、以及1-(2-羟乙基)-2,3-二甲基-咪唑鎓阳离子。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的聚合物组合物，其中该至少一种离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑鎓四氰基硼酸盐。

12.一种用于形成聚合物凝胶的方法，该方法包括：

(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成根据权利要求1-11中任一项所述的聚合物组合物：

(i)导电聚合物，

(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(iii)离子液体，

(iv)任选地一种或多种添加剂，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，并且

(II)允许该凝胶形成。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

(III)用漂洗液体漂洗该凝胶。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中该凝胶化时间是从约1分钟至约150分钟。

15.通过根据权利要求12-14中任一项所述的方法制成的聚合物凝胶。

16.一种用于形成聚合物泡沫的方法，该方法包括：

(I)通过包括在液体介质中使以下项接触的方法形成根据权利要求1-11中任一项所述的聚合物组合物：

(i)导电聚合物，

(ii)任选地一种或多种聚合物酸掺杂剂，

(iii)离子液体，

(iv)任选地一种或多种添加剂，

其中该离子液体的量对于胶化该导电聚合物是有效的，

(II)允许该凝胶形成，并且

(III)从该凝胶中去除在该凝胶上或中剩余的任何液体。

17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括在从该凝胶中去除在该凝胶上或中剩余的任何液体的该步骤之前用漂洗液体漂洗该凝胶。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在搅动下或没有搅动地用漂洗液体漂洗该凝胶。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其中该漂洗时间是从约1分钟至约24小时。

20.根据权利要求16-19中任一项所述的方法，其中该凝胶化时间是从约1分钟至约150分钟。

21.根据权利要求16-20中任一项所述的方法，其中通过冷冻干燥即冻干或在红外线灯下加热进行从该凝胶中去除在该凝胶上或中剩余的任何液体的该步骤。

22.通过根据权利要求16-21中任一项所述的方法形成的聚合物泡沫。

23.根据权利要求22所述的聚合物泡沫，其中该电导率是从约10S/cm至约120S/cm。

24.根据权利要求22或23所述的聚合物泡沫，其中该聚合物泡沫在从约1Hz至约10⁵Hz的频率范围内是纯电阻性的。

25.根据权利要求22-24中任一项所述的聚合物泡沫，其中该聚合物泡沫的杨氏模量是从约0.01GPa至约0.2GPa。

26.根据权利要求22-25中任一项所述的聚合物泡沫，其中该聚合物泡沫的应变系数是从约5至约20。

27.一种压阻设备，包括：

(I)根据权利要求22-26中任一项所述的聚合物泡沫或根据权利要求15所述的聚合物凝胶；以及

(II)第一和第二电极。

28.一种电子设备，包括：

(a)阳极层，

(b)阴极层，

(c)被布置在该阳极层与该阴极层之间的电活性层，

(d)任选地，缓冲层，

(e)任选地，空穴传输层，以及

(f)任选地，电子注入层，

其中该阳极层、该阴极层和若存在的话该缓冲层中的至少一种包括根据权利要求22-26中任一项所述的聚合物泡沫或根据权利要求15所述的聚合物凝胶。

29.如权利要求28所述的电子设备，其中该阳极层包括该阳极层和该缓冲层的组合。

30.一种热电设备，包括：

第一电极，

至少一种电解质，以及

第二电极；

其中该第一电极、该至少一种电解质和该第二电极中的至少一种包括根据权利要求22-26中任一项所述的聚合物泡沫或根据权利要求15所述的聚合物凝胶。

31.如权利要求30所述的热电设备，其中该设备是热电发电机。

32.如权利要求30所述的热电设备，其中该设备是热电冷却器。

33.一种电池组，包括：

第一电极，

至少一种电解质，以及

第二电极，

其中该第一电极、该电解质和该第二电极中的至少一种包括根据权利要求22-26中任一项所述的聚合物泡沫或根据权利要求15所述的聚合物凝胶。

34.如权利要求33所述的电池组，其中该电池组具有刚性形状。

35.如权利要求33所述的电池组，其中该电池组具有柔性的、可弯曲的、和/或可旋扭的形状。