導(dǎo)電碳納米材料的制備實(shí)驗(yàn)

1、導(dǎo)電碳納米材料的制備實(shí)驗(yàn)講義導(dǎo)電碳基納米材料中一個(gè)重要類(lèi)型就是高分子導(dǎo)電材料，這一類(lèi)具有導(dǎo)電功能（包括半導(dǎo)電性、金屬導(dǎo)電性和超導(dǎo)電性）、電導(dǎo)率在10-6S/m以上的聚合物材料。高分子導(dǎo)電材料通常分為復(fù)合型和結(jié)構(gòu)型兩大類(lèi)：復(fù)合型高分子導(dǎo)電材料。由通用的高分子材料與各種導(dǎo)電性物質(zhì)通過(guò)填充復(fù)合、表面復(fù)合或?qū)臃e復(fù)合等方式而制得。主要品種有導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電纖維織物、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電膠粘劑以及透明導(dǎo)電薄膜等。其性能與導(dǎo)電填料的種類(lèi)、用量、粒度和狀態(tài)以及它們?cè)诟叻肿硬牧现械姆稚顟B(tài)有很大的關(guān)系。常用的導(dǎo)電填料有炭黑、金屬粉、金屬箔片、金屬纖維、碳纖維等。結(jié)構(gòu)型高分子導(dǎo)電材料。是指高分子結(jié)構(gòu)本身或經(jīng)過(guò)摻

2、雜之后具有導(dǎo)電功能的高分子材料。常見(jiàn)結(jié)構(gòu)型高分子導(dǎo)電材料主要包括聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等，根據(jù)電導(dǎo)率的大小又可分為高分子半導(dǎo)體、高分子金屬和高分子超導(dǎo)體。按照導(dǎo)電機(jī)理可分為電子導(dǎo)電高分子材料和離子導(dǎo)電高分子材料。電子導(dǎo)電高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有線(xiàn)型或面型大共軛體系，在熱或光的作用下通過(guò)共軛n電子的活化而進(jìn)行導(dǎo)電，電導(dǎo)率一般在半導(dǎo)體的范圍，采用摻雜技術(shù)可使這類(lèi)材料的導(dǎo)電性能大大提高。高分子導(dǎo)電薄膜是以高分子導(dǎo)電材料為主制成的薄膜，因其具有獨(dú)特的光學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)與氣敏特性而在重工業(yè)、輕工業(yè)、軍事、石化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。常見(jiàn)制備高分子導(dǎo)電薄膜的方法主要有旋涂法、刷涂法、浸涂法、噴

3、墨打印法及噴霧熱解法等。刷涂法是利用各種漆刷和排筆蘸取涂料在基片表面進(jìn)行涂刷，并形成均勻涂層的一種方法，是一種應(yīng)用最早、最普遍的涂裝方法。刷涂法的優(yōu)點(diǎn)是幾乎不需設(shè)備夾具投資，節(jié)省涂覆材料，一般不需要遮蓋工序。刷涂法一般具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）工具簡(jiǎn)單，使用方便，不受場(chǎng)地與環(huán)境條件限制。（2）應(yīng)用廣泛，適用性強(qiáng)，可刷涂各種形狀、各種規(guī)格尺寸的制品。（3）涂料利用率高，浪費(fèi)少。一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解高分子導(dǎo)電材料；2了解高分子導(dǎo)電材料的原理；3了解刷涂法基本操作。二實(shí)驗(yàn)原理高分子導(dǎo)電材料根據(jù)其導(dǎo)電機(jī)理可分為電子導(dǎo)電型、離子導(dǎo)電型和氧化還原導(dǎo)電型。電子導(dǎo)電型包括線(xiàn)性共軛聚合物、電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物聚合物和大環(huán)金

4、屬螯合物，主要有聚乙炔、聚芳烴和聚雜芳烴類(lèi)線(xiàn)性共軛高分子、高分子化的酞菁螯合物等；離子導(dǎo)電型也稱(chēng)為聚合電解質(zhì)，這種聚合物在結(jié)構(gòu)上具有柔性主鏈，分子內(nèi)含有極性基團(tuán)或者配位原子，使其對(duì)離子型化合物具有較強(qiáng)的溶劑化能力，離子對(duì)在其中可以解離成單獨(dú)移動(dòng)的正負(fù)離子，從而導(dǎo)電。氧化還原導(dǎo)電型是在聚合物主鏈中或者側(cè)鏈上帶有可以進(jìn)行可逆氧化還原反應(yīng)的活性基團(tuán)，當(dāng)一段聚合物的兩端加上一定電壓時(shí)，聚合物內(nèi)相鄰的活性基團(tuán)發(fā)生一系列可逆氧化還原反應(yīng)，依次傳遞產(chǎn)生的電子，完成導(dǎo)電過(guò)程。三實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)物品：燒杯、量筒、移液槍、磁力攪拌器、分析天平、涂刷實(shí)驗(yàn)試劑：導(dǎo)電高分子（聚苯胺等）、聚甲基丙烯酸甲酯基片（俗稱(chēng)有機(jī)玻璃）、苯丙乳液（固體含量50%）1量取苯丙乳液5mL；2.稱(chēng)取聚苯胺粉末約0.10.5g；,加入到苯丙乳液中，充分?jǐn)嚢?10min,得到聚苯胺苯丙乳液分散液；3用乙醇將聚甲基丙烯酸甲酯基片表面清洗干凈，烘干備用；4用涂刷蘸取配置好的聚苯胺苯丙乳液分散液，蘸取量約沾滿(mǎn)半個(gè)涂刷頭；5選取基片均勻一面為刷涂面，將蘸取好分散液的毛刷以1cm/s的速度在基片上進(jìn)行刷涂，刷涂時(shí)需用力均勻，刷涂第1層后，將基片放入60°C烘箱中烘干約15min，同時(shí)將涂刷放入乙醇中浸泡，避免涂刷自然