Facile synthesis of P3HT with wide range of regioregularity: fine tuning of mechanical and electrical properties

Abstract

전도성 고분자의 Regioregularity (RR) 는 고분자의 많은 특성에 큰 영향을 끼친다. 하지만 효율적인 합성방법의 부재로 인해 RR 관련 연구는 많은 한계점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 H-H 결합을 가지고 있는 새로운 이합체 형태의 분자체를 단량체와 함께 GRIM 중합을 진행하여 64%에서 98%까지의 넓은 범위의 RR을 가지는 P3HT를 합성하였다. 그 결과 기존 GRIM 중합의 장점인 잘 조절된 분자량과 PDI 를 그대로 유지하면서도 쉽게 RR을 조절된 P3HT를 합성할 수 있음을 보였다. 합성된 고분자를 이용하여 RR의 영향을 보기위해 각 고분자에 대해 결정성과 분자 패킹 구조, 전기적 성질과 기계적 성질을 측정하였다. RR이 낮아질수록 점차적으로 결정성이 낮아짐으로써 고분자가 Semi-crystalline한 성질에서 Amorphous 한 성질로 변하는 것을 확인하였다. 점점 결정성이 낮아짐에 따라 전도성 고분자의 특징인 전기적 성질이 감소하는 것을 확인하였으나 기계적 특성은 매우 크게 증가하는 것을 관찰하였다. 높은 전기적 성질을 보이는 98%의 RR을 가지는 P3HT는 필름이 1%도 늘어나지 못하고 부서지는 특성을 보였지만 RR이 낮아질수록 탄성률이 매우 크게 낮아지는 경향을 보여 고분자가 기계적으로 더 우수해짐을 보였다. 이는 RR조절을 통해 전기적, 기계적 성질을 원하는 정도로 조절할 수 있음을 보였기에 추후 유기전자소자의 특성을 결정하는 연구에 기초를 마련할 수 있다.