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High-Performance, Flexible NO2 Chemiresistors Achieved by Design of Imine-Incorporated n-Type Conjugated Polymers
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2022-03-20 , DOI: 10.1002/advs.202200270
Hyeonjung Park 1 , Dong-Ha Kim 2 , Boo Soo Ma 3 , Euichul Shin 2 , Youngkwon Kim 1 , Taek-Soo Kim 3 , Felix Sunjoo Kim 4 , Il-Doo Kim 2 , Bumjoon J Kim 1
Advanced Science ( IF 14.3 ) Pub Date : 2022-03-20 , DOI: 10.1002/advs.202200270
Hyeonjung Park 1 , Dong-Ha Kim 2 , Boo Soo Ma 3 , Euichul Shin 2 , Youngkwon Kim 1 , Taek-Soo Kim 3 , Felix Sunjoo Kim 4 , Il-Doo Kim 2 , Bumjoon J Kim 1
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Flexible and mechanically robust gas sensors are the key technologies for wearable and implantable electronics. Herein, the authors demonstrate the high-performance, flexible nitrogen dioxide (NO2) chemiresistors using a series of n-type conjugated polymers (CPs: PNDIT2/IM-x) and a polymer dopant (poly(ethyleneimine), PEI). Imine double bonds (C = N) are incorporated into the backbones of the CPs with different imine contents (x) to facilitate strong and selective interactions with NO2. The PEI provides doping stability, enhanced electrical conductivity, and flexibility. As a result, the NO2 sensors with PNDIT2/IM-0.1 and PEI (1:1 by weight ratio) exhibit outstanding sensing performances, such as excellent sensitivity (ΔR/Rb = 240% @ 1 ppm), ultralow detection limit (0.1 ppm), high selectivity (ΔR/Rb < 8% @ 1 ppm of interfering analytes), and high stability, thereby outperforming other state-of-the-art CP-based chemiresistors. Furthermore, the thin film of PNDIT2/IM-0.1 and PEI blend is stretchable and mechanically robust, providing excellent flexibility to the NO2 sensors. Our study contributes to the rational design of high-performance flexible gas sensors.
中文翻译：
通过亚胺掺入的 n 型共轭聚合物设计实现高性能、柔性 NO2 化学电阻
灵活且机械坚固的气体传感器是可穿戴和植入式电子产品的关键技术。在此，作者展示了使用一系列 n 型共轭聚合物（CP：PNDIT2/IM- x ）和聚合物掺杂剂（聚（乙烯亚胺），PEI）的高性能、柔性二氧化氮（NO 2 ）化学电阻器。亚胺双键 (C = N) 被纳入具有不同亚胺含量 ( x ) 的 CP 的主链中，以促进与 NO 2 的强选择性相互作用。 PEI 提供掺杂稳定性、增强的导电性和灵活性。因此，采用PNDIT2/IM-0.1和PEI（重量比为1:1）的NO 2传感器表现出出色的传感性能，例如出色的灵敏度（Δ R / R b = 240% @ 1 ppm）、超低的检测限(0.1 ppm)、高选择性（Δ R / R b < 8% @ 1 ppm 干扰分析物）和高稳定性，从而优于其他最先进的基于 CP 的化学电阻器。此外，PNDIT2/IM-0.1 和 PEI 混合物的薄膜具有可拉伸性和机械强度，为 NO 2传感器提供出色的灵活性。我们的研究有助于高性能柔性气体传感器的合理设计。
更新日期：2022-03-20
中文翻译：
通过亚胺掺入的 n 型共轭聚合物设计实现高性能、柔性 NO2 化学电阻
灵活且机械坚固的气体传感器是可穿戴和植入式电子产品的关键技术。在此，作者展示了使用一系列 n 型共轭聚合物（CP：PNDIT2/IM- x ）和聚合物掺杂剂（聚（乙烯亚胺），PEI）的高性能、柔性二氧化氮（NO 2 ）化学电阻器。亚胺双键 (C = N) 被纳入具有不同亚胺含量 ( x ) 的 CP 的主链中，以促进与 NO 2 的强选择性相互作用。 PEI 提供掺杂稳定性、增强的导电性和灵活性。因此，采用PNDIT2/IM-0.1和PEI（重量比为1:1）的NO 2传感器表现出出色的传感性能，例如出色的灵敏度（Δ R / R b = 240% @ 1 ppm）、超低的检测限(0.1 ppm)、高选择性（Δ R / R b < 8% @ 1 ppm 干扰分析物）和高稳定性，从而优于其他最先进的基于 CP 的化学电阻器。此外，PNDIT2/IM-0.1 和 PEI 混合物的薄膜具有可拉伸性和机械强度，为 NO 2传感器提供出色的灵活性。我们的研究有助于高性能柔性气体传感器的合理设计。
京公网安备 11010802027423号