《高分子物理課程論文》

高分子物理導(dǎo)電高分子簡介及其應(yīng)用簡介高分子材料由于其質(zhì)量輕、易加工、耐熱、耐腐蝕及良好的機(jī)械性能，作為結(jié)構(gòu)材料在眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著信息化的不斷發(fā)展，各種功能性高分子材料應(yīng)運(yùn)而生，其中以導(dǎo)電高分子材料的發(fā)展最為突出。人們一直利用高分子材料的介電性作為絕緣性優(yōu)良的絕緣材料，比如廣泛使用酚醛樹脂材料作為電器開關(guān)的外殼。直到1977年，Shirakawa.H等人發(fā)現(xiàn)了聚乙炔，在利用碘離子摻雜后聚乙炔電導(dǎo)率從原來的10-9S/cm上升到103S/cm，電導(dǎo)率提高了12個數(shù)量級。隨后，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界都積極開始對導(dǎo)電高分子材料進(jìn)行研究，隨之產(chǎn)生了如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等結(jié)構(gòu)各異的導(dǎo)電高分子材料。導(dǎo)電高分子的分類與導(dǎo)電機(jī)制電子型導(dǎo)電高分子2.1.1概念闡述通常情況下，導(dǎo)電高分子是指由具有共軛π鍵的高分子經(jīng)化學(xué)或電學(xué)“摻雜”使其電導(dǎo)率由絕緣體范圍轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體范圍的一類高分子材料。由于它是因摻雜而引起的高分子鏈π電子能量狀態(tài)變化而產(chǎn)生的本質(zhì)導(dǎo)電性能，因此又把這類導(dǎo)電高分子稱作電子型導(dǎo)電高分子或本征型導(dǎo)電高分子。圖1部分電子導(dǎo)電聚合物的分子結(jié)構(gòu)2.1.2導(dǎo)電機(jī)制電子導(dǎo)電聚合物：載流子為自由電子，其結(jié)構(gòu)特征是分子內(nèi)含有大量的共軛電子體系，為載流子自由電子的離域提供條件。電子型導(dǎo)電高分子材料中，主體高分子聚合物大多數(shù)為共軛體系，長鏈中的π鍵電子活性較大，尤其是與摻雜劑形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物之后，很容易就會從軌道上逃逸出來而形成自由電子。大分子鏈內(nèi)以及鏈間的π電子由于軌道重疊交蓋可以形成導(dǎo)帶，這樣就可以為載流子的轉(zhuǎn)移和躍遷提供通道，在外加能量以及大分子鏈振動的推動下就可以傳導(dǎo)電流了。離子型導(dǎo)電高分子2.2.1概念闡述在這類導(dǎo)電高分子中，離子遷移速率異?？?，因而有相對較高的離子電導(dǎo)率，可達(dá)10-4S·cm-1。在其體系中，大分子主鏈呈螺旋體空間結(jié)構(gòu)，與其配位絡(luò)合的陽離子在大分子鏈段運(yùn)動作用下，就能夠在螺旋孔道內(nèi)通過空位遷移；或與被大分子“溶劑化”了的陰陽離子同時在大分子鏈的空隙間躍遷擴(kuò)散。常見的離子型導(dǎo)電高分子主要是聚硅氧烷、聚醚、聚酯類的高分子與金屬化合物的絡(luò)合物。圖2一種離子型導(dǎo)電高分子的空間結(jié)構(gòu)2.2.2導(dǎo)電機(jī)制離子導(dǎo)電聚合物：載流子是能在聚合物分子間遷移的正負(fù)離子，其分子親水性好，柔性好，在一定溫度下有類似液體的特性，允許相對體積較大的正負(fù)離子在電場作用下載聚合物中遷移。離子型導(dǎo)電高分子材料中，像聚醚、聚酯這樣的大分子鏈會形成螺旋體的空間結(jié)構(gòu)，陽離子與其配位絡(luò)合，并且在大分子鏈段運(yùn)動促進(jìn)下在其螺旋孔道內(nèi)通過空位進(jìn)行遷移，或者是被大分子“溶劑化”了的陰陽離子在大分子鏈的空隙間進(jìn)行躍遷擴(kuò)散。電子型與離子型導(dǎo)電高分子的區(qū)分結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物是指高分子聚合物本身或經(jīng)少量摻雜后具有導(dǎo)電性的高分子物質(zhì)，一般用電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過適當(dāng)電子給體或受體進(jìn)行摻雜后制得。從導(dǎo)電時載流子的種類來看，結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子聚合物又被分為離子型和電子型兩類。離子型導(dǎo)電高分子通常又叫高分子固體電解質(zhì)，其導(dǎo)電時的載流子主要是離子。電子型導(dǎo)電高分子指的是以共軛高分子為主體的導(dǎo)電高分子材料，導(dǎo)電的載流子是電子或空穴。這類材料是目前世界導(dǎo)電高分子材料研究開發(fā)的重點(diǎn)。電子導(dǎo)電聚合物由大共軛結(jié)構(gòu)組成，因此導(dǎo)電聚合物的制備圍繞著如何形成這種共軛結(jié)構(gòu)。從制備方法劃分，可以分成化學(xué)聚合和電化學(xué)聚合兩大類。化學(xué)聚合法還可進(jìn)一步分成直接法和間接法。直接法是直接以單體為原料，一步合成大共軛結(jié)構(gòu)；而間接法在得到聚合物后需要經(jīng)歷一個或多個轉(zhuǎn)化步驟，在聚合物鏈上形成共軛結(jié)構(gòu)。離子型導(dǎo)電聚合物的合成方法，例如PEO與PPO的制備，主要以環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷為原料，發(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)，生成聚醚類聚合物。而聚酯類聚合物一般采用縮聚反應(yīng)制得。導(dǎo)電聚合物的性能改進(jìn)采用共聚方法降低材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶性能；采用交聯(lián)方法降低材料結(jié)晶性；采用共混方法提高導(dǎo)電性；采用增塑方法降低材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和結(jié)晶性能。導(dǎo)電高分子的選擇和應(yīng)用電子型導(dǎo)電高分子的應(yīng)用（1）導(dǎo)電性能，應(yīng)用于電極材料及吸波材料等；（2）電致變色性能，應(yīng)用于制備無視角限制的顯示器件及智能窗的研究等；（3）電致發(fā)光性能，應(yīng)用于電致發(fā)光器件；（4）化學(xué)催化性能，應(yīng)用于分析化學(xué)、催化和化學(xué)敏感器的制作等方面。離子型導(dǎo)電高分子的應(yīng)用離子導(dǎo)電聚合物最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是作為固體電解質(zhì)在各種化學(xué)器件中代替液體或半固體電解質(zhì)使用。離子導(dǎo)電聚合物在全固態(tài)電池、高性能電容器、化學(xué)敏感裝置和新型電顯示裝置研究方面具有應(yīng)用潛力。5結(jié)論我們常說人盡其才，物盡其用。對于導(dǎo)電高分子我們不一定要求它的電學(xué)性能完全與銅一樣，只要能夠利用它的特色，在一些特殊的場合發(fā)揮其作用就夠了。因此，在導(dǎo)電高分子未完全金屬態(tài)之前，只要能夠在輕質(zhì)、可塑性、高彈性、柔韌性尤其是在導(dǎo)電性、摻雜和脫摻雜性、抗靜電性、電信息敏感性、吸收微波性、防腐性等方面積極開發(fā)研究，就不難找到導(dǎo)電聚合物的用武之地。參考文獻(xiàn)[1]高玲玲,周馨我,范廣裕.導(dǎo)電高分子應(yīng)用研究的若干進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào),1995(04):56-61.[2]李春和,劉靖波,張鷗,etal.新型導(dǎo)電聚合物應(yīng)用研究

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