导电聚合物因其兼具柔性、可溶液加工性以及可调电学性能，在柔性电子、透明电极和热电转换等领域展现出广阔应用前景。然而，导电聚合物电导率的进一步提升长期受到两个关键因素制约：一方面，聚合物主链中的电子离域程度有限；另一方面，链间电荷传输主要依赖随机跳跃机制，效率较低。在导电聚合物中，相比链内电子传输，实现高效的链间电子传输更加困难，成为限制其电学性能提升的重要瓶颈。

近日，湖南大学材料科学与工程学院袁达飞教授课题组在这一领域取得重要进展。研究团队提出了一种双阳离子交换策略，通过以苄基紫精双阳离子（BV²⁺）取代PBFDO中的氢离子（H⁺），有效削弱了高度掺杂状态下由小尺寸质子引起的库仑束缚，从而同时提升载流子有效浓度与电荷传输效率。

该策略通过BV²⁺离子桥联增强了链间电子离域，使电子传输由一维链内扩展为二维传输通道，显著提升导电性能并诱导出金属性导电行为。研究揭示了在n型导电聚合物中通过调控对离子价态来突破链间传输瓶颈的有效路径，为低成本、高性能n型导电聚合物在透明电极、柔性电子与水凝胶等领域的应用提供了通用设计思路。

相关研究成果以“Two-dimensional electron transport in n-type conducting polymer by dication exchange”为题，发表于国际期刊《Journal of the American Chemical Society (JACS)》，并被选为封面文章。论文通讯作者为材料院袁达飞教授和许名权副教授，第一作者为材料院博士研究生曾富，材料院硕士研究生黄秋莹对本研究亦有贡献。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c17758

来源：材料院

通讯员：张伟

责任编辑：李尹汝