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Biobased Thermoset Substrate for Flexible and Sustainable Organic Photovoltaics
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2024-03-13 , DOI: 10.1002/adfm.202400547 Jingfu Tian 1 , Yang You 1 , Han Zhou 1 , Haojie Li 2 , Lin Hu 3 , Yaozhu Tian 1 , Haibo Xie 1 , Yuanpeng Xie 1 , Xiaotian Hu 2
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2024-03-13 , DOI: 10.1002/adfm.202400547 Jingfu Tian 1 , Yang You 1 , Han Zhou 1 , Haojie Li 2 , Lin Hu 3 , Yaozhu Tian 1 , Haibo Xie 1 , Yuanpeng Xie 1 , Xiaotian Hu 2
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Toward a sustainable development of the flexible electronics industry, the design and facile preparation of sustainable flexible substrates with satisfactory mechanical properties and transparency is still a challenge. Herein, taking structural advantages of biobased eugenol and vanillin, a polymerizable aromatic carbonate monomer with α,ω-diene functionality (2E), and a robust aromatic acetal monomer with α,ω-tetraene functionality (4E), are designed and prepared. Then, they are cross-linked with pentaerythritol tetrakis(2-mercaptoacetate) (4SH) via thiol-ene click reaction to generate a series of ternary poly(thioether carbonate acetal) thermosets. It is found that the introduction of 4E allows the production of thiol-ene thermosets with higher crosslink density, which can balance their mechanical, optical, and surface properties. In addition, the thermoset shows good resistance against various natural environmental conditions and can be decomposed into recyclable small molecules under harsher conditions (3 m NaOH, 80 °C). As a result, the optimal thermoset is well-suited for the fabrication of flexible organic solar cells (OSCs), yielding a power conversion efficiency of 15.41%, which is superior to polyethylene terephthalate-based OSC. The results provided significant insights for the design and preparation of sustainable polymer substrates for OSCs, even flexible electronics.
中文翻译：
用于灵活和可持续有机光伏的生物基热固性基材
为了柔性电子行业的可持续发展，设计和轻松制备具有令人满意的机械性能和透明度的可持续柔性基板仍然是一个挑战。在此，利用生物基丁子香酚和香草醛的结构优势，设计并制备了具有α，ω-二烯官能团（2E）的可聚合芳香族碳酸酯单体和具有α，ω-四烯官能团（4E）的稳健芳香族缩醛单体。然后，它们通过硫醇-烯点击反应与季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)(4SH)交联，生成一系列三元聚(硫醚碳酸酯缩醛)热固性材料。研究发现，4E的引入可以生产具有更高交联密度的硫醇-烯热固性材料，从而可以平衡其机械、光学和表面性能。此外，热固性材料对各种自然环境条件表现出良好的抵抗力，并且可以在更恶劣的条件下（3 m NaOH，80 °C）分解成可回收的小分子。因此，最佳热固性材料非常适合制造柔性有机太阳能电池（OSC），其功率转换效率为15.41%，优于基于聚对苯二甲酸乙二醇酯的OSC。研究结果为 OSC、甚至柔性电子产品的可持续聚合物基底的设计和制备提供了重要的见解。
更新日期：2024-03-13
中文翻译：
用于灵活和可持续有机光伏的生物基热固性基材
为了柔性电子行业的可持续发展，设计和轻松制备具有令人满意的机械性能和透明度的可持续柔性基板仍然是一个挑战。在此，利用生物基丁子香酚和香草醛的结构优势，设计并制备了具有α，ω-二烯官能团（2E）的可聚合芳香族碳酸酯单体和具有α，ω-四烯官能团（4E）的稳健芳香族缩醛单体。然后，它们通过硫醇-烯点击反应与季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)(4SH)交联，生成一系列三元聚(硫醚碳酸酯缩醛)热固性材料。研究发现，4E的引入可以生产具有更高交联密度的硫醇-烯热固性材料，从而可以平衡其机械、光学和表面性能。此外，热固性材料对各种自然环境条件表现出良好的抵抗力，并且可以在更恶劣的条件下（3 m NaOH，80 °C）分解成可回收的小分子。因此，最佳热固性材料非常适合制造柔性有机太阳能电池（OSC），其功率转换效率为15.41%，优于基于聚对苯二甲酸乙二醇酯的OSC。研究结果为 OSC、甚至柔性电子产品的可持续聚合物基底的设计和制备提供了重要的见解。
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