聚(3?己基噻吩)（Poly(3?hexylthiophene)，簡(jiǎn)稱?P3HT）是一種規(guī)整的共軛聚合物，分子式?(C??H??S)?，主鏈由噻吩環(huán)交替連接，側(cè)鏈為六碳烷基（C?H??），賦予其良好的溶解性和加工性。在中性狀態(tài)下呈疏水性，具有寬帶隙（≈1.9?eV）和空穴遷移率10?3–10?1?cm2·V?1·s?1，因π?π堆積而表現(xiàn)出優(yōu)異的空穴傳輸能力。P3HT是一種經(jīng)典的p型半導(dǎo)體聚合物，由3-己基噻吩單體通過聚合反應(yīng)制備而成。其分子鏈由噻吩單元組成，側(cè)鏈連接己基烷基，這種結(jié)構(gòu)賦予了P3HT優(yōu)異的光電性能、良好的加工性和生物相容性。
主要應(yīng)用領(lǐng)域
1、有機(jī)光伏（OPV）與鈣鈦礦太陽能電池
P3HT作為電子給體材料，配合受體（如PCBM、Y6等）構(gòu)成活性層，實(shí)現(xiàn)光生激子分離并高效空穴傳輸。其在有機(jī)太陽能電池中可實(shí)現(xiàn)短路電流11?mA·cm?2、開路電壓0.64?V、功率轉(zhuǎn)換效率約5?%（規(guī)整度高的材料可達(dá)7–8?%）；在鈣鈦礦電池中作為空穴傳輸層（HTL），可提升器件效率與穩(wěn)定性，已在多種鈣鈦礦/有機(jī)串聯(lián)結(jié)構(gòu)中取得25?%以上的認(rèn)證效率。
2、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（OFET）?
由于其端對(duì)端規(guī)整排列和高空穴遷移率（最高可達(dá)0.12?cm2·V?1·s?1），P3HT被廣泛用于柔性薄膜晶體管，支撐低成本、可卷曲的電子電路。憑借穩(wěn)定的空穴傳輸性能，P3HT是有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的常用溝道材料，尤其適用于柔性O(shè)FET器件。
3、有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）與光電探測(cè)器
P3HT 的高光吸收系數(shù)和可調(diào)發(fā)光特性使其在OLED發(fā)光層和光電探測(cè)器的空穴注入層中得到應(yīng)用，能夠提升器件亮度和響應(yīng)速度。
4、柔性電子與傳感器
其柔韌性、可溶液加工和空氣相對(duì)穩(wěn)定性使P3HT成為柔性電子皮膚、可穿戴傳感器以及電化學(xué)傳感平臺(tái)的理想材料，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械柔性與電學(xué)功能的耦合。
5、生物醫(yī)學(xué)與光遺傳學(xué)
近年研究表明，P3HT具備良好的生物相容性和光電響應(yīng)，可用于光遺傳學(xué)刺激、組織工程以及光藥學(xué)（opto?ceutics）等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，提供光驅(qū)動(dòng)的電信號(hào)或藥物釋放。
發(fā)展前景
1、產(chǎn)業(yè)化規(guī)模：P3HT已實(shí)現(xiàn)公斤級(jí)商業(yè)生產(chǎn)，成本僅為傳統(tǒng)有機(jī)半導(dǎo)體的約1/25，2025年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)突破20?億元，支撐光伏、柔性顯示和智能紡織等多元化需求。
2、性能提升：通過端基功能化、分子量調(diào)控和摻雜（如F?TCNQ）可進(jìn)一步提升空穴遷移率和能級(jí)匹配，推動(dòng)有機(jī)/鈣鈦礦光伏效率突破30?%以上的目標(biāo)。
3、多功能復(fù)合：將P3HT與石墨烯、金屬納米線或生物活性分子復(fù)合，可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電、光電、抗菌或可降解等多重功能，拓展至柔性能源、可穿戴醫(yī)療和環(huán)境傳感等新興場(chǎng)景。
P3HT以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、加工友好和優(yōu)異的空穴傳輸特性，已在光伏、晶體管、發(fā)光、柔性電子和生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域形成成熟應(yīng)用，并正通過材料設(shè)計(jì)與規(guī)?；a(chǎn)向更高效率、更低成本和多功能化方向快速發(fā)展。
https://doi.org/10.1007/s11664-023-10527-2
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