隨著材料科學和器件技術的發展，可拉伸元件和柔性顯示器因在下一代可穿戴和可植入式電子器件中的潛在應用而備受關注。具有單體結構可調、區域分子協同、本征柔性等特點的聚合物半導體材料，發揮著重要作用，并逐漸成為實現多功能應用的重要元件之一。特別是，具有獨特的光學、電學、機械和化學特性的多功能集成聚合物半導體的分子設計與開發，對先進和新興制造技術頗為重要。而通過多級制造實現多功能應用是有機半導體領域的重要挑戰之一。
 

　　前期，中國科學院化學研究所有機固體院重點實驗室劉云圻課題組在高遷移率聚合物半導體材料的研究中取得一系列進展。
 

　　近期，該課題組發展了集成本征可拉伸、高遷移率和強發光的新型多功能聚合物半導體的分子設計方法。該研究通過優化含有吡啶[1,2,3]三氮唑-噻吩結構的構筑單元，得到了一系列具有全骨架共平面性和偶聯反應選擇性的區域規整型四元聚合物。研究顯示，區域規整的共軛骨架有助于聚合物分子鏈的緊密堆積。動態力學測試、薄膜彈性體測試和二維掠入射廣角X射線衍射實驗表明，多功能集成四元聚合物半導體具有較低的彈性模量、超過100%的裂紋起始應變、優異的結晶度和均勻分布的短程有序聚集體。研究以玻璃作為襯底制備了頂柵底接觸型OFET器件來探討其電學性能。測試結果表明，聚合物半導體具有高的遷移率。此外，研究以聚二甲基硅氧烷作為襯底制備了全可拉伸OFET器件，證明了材料的可拉伸性，以及聚合物半導體表現出高效的載流子傳輸和高的機械可逆性。為進一步提高聚合物的發光性能，有效保持初始的機械和電學性能，研究首次提出了同源共混策略。共混材料兼具優異的遷移率和量子產率。該工作實現了將優異的光學、電學和力學的性能集成到同一分子體系中，促進了多功能聚合物半導體的發展。
 

　　相關研究成果發表在《先進材料》(Advanced Materials)上，并被選為該期插頁。研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發計劃以及中國科學院的支持。
 

集成本征可拉伸、高遷移率和強發光的多功能聚合物半導體的設計簡圖