Synthesis and Self-Assembly of PTOTT and PTOTT-b-PEG

Abstract

전도성 고분자는 단일결합과 다중결합이 교대로 배열되어 콘주게이션 시스템을 이루는 고분자로, 파이 전자의 이동이 자유로워 일반적인 고분자에 비해 우수한 전도성을 가지고 있다. 또한 용액상에서 가공이 용이하여 유기태양전지, 플렉서블 광전자 디바이스, 바이오센서 등 많은 응용 분야에서 널리 연구가 되고 있다. 전도성 고분자 중에서도 polythiophene은 우수한 전기 전도성을 가지고 있기 때문에 반도체로서 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 polythiophene을 기반으로 하는 전도성 고분자에 oligo ether 사이드 체인을 붙인 PTOTT 블록과 친수성 고분자인 PEG 블록을 붙여 양친매성의 블록 공중합체를 합성하여 자기 조립 현상에 대해 연구하였다. 많은 선행 연구가 이루어진 P3HT-b-PEG가 유체계면에서 나노와이어 구조를 이루는 것과는 달리 이 블록 공중합체는 유체계면에서 자기 조립하여 벌집 모양의 구조를 이루는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 벌집 구조가 블록 공중합체에서만 나타나는지 확인하기 위해 PTOTT 동종 중합체만으로 유체계면에서의 자기 조립 구조를 관찰한 결과, 짧은 나노와이어 나노구조체가 형성되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 PTOTT은 이온과 전자의 전도체로서 일반적으로 사용되는 PVdF 바인더와 달리 전도성 고분자이기 때문에 전도도를 보완할 수 있으므로, 리튬이온 배터리의 바인더로 사용될 수 있는 가능성을 가지고 있다. 이를 확인하기 위해서 충/방전 실험, 저항성 실험, 충/방전 속도 실험을 시행하였다. 충/방전 실험과 저항성 실험을 통해 PTOTT 바인더가 PVdF 바인더보다 우수한 특성을 보였다. 그러나 충/방전 속도 실험에서 충/방전 속도를 빨리 하였을 경우에는 PVdF 바인더와 비슷한 특성 값을 보였다. 이는 PTOTT 바인더가 전해질에 녹아들어가 반응물질로서 참여하였기 때문에 나타난 결과로 예상된다. 따라서 PTOTT 바인더의 이러한 문제점을 해결하여 보완 실험을 진행하면 리튬이온 배터리에서 바인더로서 PVdF보다 더 향상된 특성을 나타낼 것으로 예상된다.;Here, we studied the synthesis and self-assembly of conducting block copolymers. Amphiphilic polymers composed of polythiophene derivatives (e.g., poly[3-(2,5,8,11-tetraoxatridecanyl)thiophene] (PTOTT)) and poly(ethylene glycol) were synthesized by the click chemistry. When PTOTT-b-PEG was self-assembled at air-water interface, PTOTT-b-PEG organized into honeycomb structures. Moreover, we investigated electro chemical test of PTOTT homopolymer as binder of lithium-ion battery, taking advantage of its electronic and ionic conductivities.