Vapor Phase Organic Chemistry to Deposit Conjugated Polymer Films on Textiles

气相有机化学在纺织品上沉积共轭聚合物薄膜

基本信息

  • 批准号:
    1807743
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.57万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-07-01 至 2022-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Professor Trisha L. Andrew at the University of Massachusetts Amherst is supported by the Macromolecular, Supramolecular, and Nanochemistry (MSN) Program of the Division of Chemistry to develop a novel approach to fabricate textile-based electronic devices. Approaches for blending reactive vapor coating techniques with traditional textile manufacturing routines, such as sewing, weaving and knitting are explored. The aim is to transform familiar fabrics and threads into electronic circuit components by coating the fabric surface with conjugated organic polymers. Currently available methods for reactive vapor coating are difficult, and not applicable to optoelectronic devices, such as solar cells and light-emitting diodes. The project investigates the chemical processes involved in the vapor deposition of conjugated polymers on fabrics and the reaction conditions which enable the growth of a solar cell or light-emitting diode directly on prewoven fabrics, thus creating robust, solar harvesting textiles. Textiles capable of harvesting solar power can drive renewable energy into innovative new applications, such as solar-harvesting window curtains, and sewable solar energy-harvesting patches for outerwear and camping gear. Minority and underprivileged students from Springfield Technical Community College are recruited to pursue higher degrees in science, and engineering and are afforded opportunities for summer research experiences in an industrially-relevant project. The project explores the range of electronic polymer films that can be created by reactive vapor coating. The focus is on the chemical processes involved in the vapor deposition of Type II donor-acceptor heterojunctions, which is the basis of most organic solar cells (OSCs) and organic light-emitting diodes (OLEDs). The specific aims are: 1) to investigate the vapor-phase oxidative polymerization of select heterocyclic monomers that create hole- or electron-conducting polymer semiconductors, for example fused thiophenes, benzofurans, cyclopentadienones, and thienopyrazines; 2) to develop strategies for the preparation of vapor deposited donor-acceptor composite polymers with tunable band gaps across the visible wavelength region; and 3) to explore the efficacy of post-deposition functionalization reactions to achieve structure diversity and transform hole-conducting polymers into electron-conductors.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
马萨诸塞大学阿默斯特分校的Trisha L. Andrew教授在化学系大分子、超分子和纳米化学(MSN)项目的支持下,开发了一种制造基于纺织品的电子设备的新方法。探讨了反应气相涂层技术与传统纺织生产工艺,如缝纫、织造和针织相结合的方法。其目的是通过在织物表面涂覆共轭有机聚合物,将熟悉的织物和螺纹转变为电子电路元件。目前可用的反应性气相涂层方法是困难的,并且不适用于光电子器件,如太阳能电池和发光二极管。该项目研究了共轭聚合物在织物上气相沉积的化学过程,以及能够直接在预编织织物上生长太阳能电池或发光二极管的反应条件,从而创造出坚固的太阳能收集纺织品。能够收集太阳能的纺织品可以推动可再生能源进入创新的新应用领域,比如太阳能收集窗帘,以及用于外套和露营装备的可缝太阳能收集贴片。来自春田技术社区学院的少数族裔和贫困学生被招募来攻读科学和工程的更高学位,并有机会在一个与工业相关的项目中进行暑期研究。该项目探索了可通过反应性蒸汽涂层产生的电子聚合物薄膜的范围。重点是涉及II型供体-受体异质结气相沉积的化学过程,这是大多数有机太阳能电池(OSCs)和有机发光二极管(oled)的基础。具体目的是:1)研究气相氧化聚合的选择杂环单体,产生空穴或电子导电聚合物半导体,如熔融噻吩,苯并呋喃,环戊二烯酮,噻吩吡嗪;2)研究制备具有可见光波段可调带隙的气相沉积供体-受体复合聚合物的策略;3)探索沉积后功能化反应在实现结构多样性和将空穴导电聚合物转化为电子导体方面的功效。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Guaiazulene revisited: a new material for green-processed optoelectronics
  • DOI:
    10.1039/d0py01355b
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    David W. Bilger;Kwang-Won Park;Ali Abdel-Maksoud;Trisha L. Andrew
  • 通讯作者:
    David W. Bilger;Kwang-Won Park;Ali Abdel-Maksoud;Trisha L. Andrew
Solvent-Free Reactive Vapor Deposition for Functional Fabrics: Separating Oil–Water Mixtures with Fabrics
  • DOI:
    10.3390/fib7010002
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Nongyi Cheng;Kwang-Won Park;Trisha L. Andrew
  • 通讯作者:
    Nongyi Cheng;Kwang-Won Park;Trisha L. Andrew
Broadband-absorbing polycyclic aromatic hydrocarbon composite films on topologically complex substrates
拓扑复杂基底上的宽带吸收多环芳烃复合薄膜
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2020.105862
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Bilger, David;Park, Kwang-Won;Abdel-Maksoud, Ali;Andrew, Trisha L.
  • 通讯作者:
    Andrew, Trisha L.
A vapor printed electron-accepting conjugated polymer for textile optoelectronics
用于纺织光电的气相印刷电子接受共轭聚合物
  • DOI:
    10.1016/j.synthmet.2019.02.005
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Bilger, David;Park, Kwang-Won;Andrew, Trisha L.
  • 通讯作者:
    Andrew, Trisha L.
Biosensor Encapsulation via Photoinitiated Chemical Vapor Deposition (piCVD)
  • DOI:
    10.1149/1945-7111/ac1705
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ruolan Fan;Trisha L. Andrew
  • 通讯作者:
    Ruolan Fan;Trisha L. Andrew
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    2002
  • 资助金额:
    $ 33.57万
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    Standard Grant
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知道了