2.1  简介

在当今研究中，为了寻找用于光电器件性能最佳的新材料（包括OLED（有机发光二极管）^[1，2]，OPV（有机光伏器件）^[3，4]，OTFT（有机薄膜晶体管）^[5，6]），新型化合物的合成与发展成为了其中一个重要问题。ITO（氧化铟锡）这样昂贵的原材料应该由聚合物这类有机化合物取代，这样才能实现环境友好的廉价绿色电子材料^[7，8]与器件学科发展。归功于聚合物的可溶性，聚合物可以在各种有机溶剂以及常压等简单的制备条件下进行合成^[9]。另外，聚合物另外一个重要的优点就是聚合物性能可以进行设计，来满足最终器件的最佳性能，例如在聚合物主链上添加侧链，可改善其溶解性和电子亲和性^[10，11]。

需要一种快速、简单的组合式方法来研究新材料的性能，它能够反映结构与性能的关系，并且最终能够提供最佳化合物的合成路线^[12-14]。因此，组合材料研究的一个最重要的问题就是以快速、可重复的方式进行薄膜的制备。另外，薄膜物理性能上的一些平行研究对于详细认知和探索新的结构性能关系也是非常必要的^[15]。自从喷墨打印技术开发应用于聚合物、共混聚合物和复合物薄膜制备，并且能够系统改变化学组成和薄膜厚度等参数，使得喷墨打印技术成为介于聚合物合成与固态性能评价之间的桥梁。

应用于光电器件的聚合物薄膜最常见的制备工艺是旋涂法^[16，17]。尽管旋涂法可以获得均匀和光滑的薄膜表面，但有一个缺点是材料利用率低，超过99%的材料将会被浪费。同时，化合物群体的制备相当复杂，并且需要很多样品单独分开一步一步地制备表示。使用喷墨打印技术制备均匀的薄膜只需要少量的溶液，因为只有在需要的地方以及使用者要求的地方进行喷涂。另外，打印完毕后，剩余的材料可以储存起来，避免了超过99%的浪费率，也就是说，喷墨打印技术具有90%以上的生产率（除非需要一些裁减）。同时，大量的薄膜可以采用喷墨打印制备，并且以组合的方式来刻画。需要材料少，并且重复性和过程可靠性也在增加。喷墨打印技术是非接触式加工技术，适合大量的基板而不需要昂贵的模板，因此，喷墨打印技术缩短了生产时间，同时也降低了生产消耗。然而，需要开发合适的墨水，来适应干燥特征，避免形成咖啡环（coffee-ring）效应导致的干燥痕迹，最终形成均匀的干燥结构^[18]。

组合打印技术在生物学领域的应用，例如葡萄糖氧化酶功能图案的制备^[19]、薄膜药物中的蛋白质图案制备^[20-22]，已经被深入研究了。此外，喷墨打印技术已经应用于陶瓷^[23，24]、传感器^[25]等组合材料的研究中。由于具有半导体性能，因此非常有必要优化共轭聚合物，来满足有机传导聚合中的应用。因此，本章主要探讨采用高生产率的溶液、薄膜制备和材料层铺技术的聚合物薄膜群的发展。

首先讨论材料研究的一些组合步骤需求，涵盖试验如下：从溶液的制备到墨水沉积后的一些性能测试。此外，喷墨打印作为沉积技术的一种，它的优点也同时被讨论了。其次将介绍想要获得良好的打印点、均匀的线条以及均匀的薄膜所需注意的事项。接下来将会给出不同领域的一些调查，包括含PPE-PPV（聚对苯撑乙炔-聚对苯撑乙烯）共聚物和CdTe纳米晶（NC）的薄膜群体的制备。此外，聚合物层用于光电应用，例如发光二极管（LED）和太阳能电池，也同时进行了讨论。最后进行了小结以及对未来研究方向的展望。