納米導(dǎo)電聚合物材料課件

納米導(dǎo)電聚合物材料宋麗云余文鵬導(dǎo)電聚合物簡介納米聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及導(dǎo)電機(jī)理納米導(dǎo)電聚合物的發(fā)展前景導(dǎo)電聚合物微米／納米結(jié)構(gòu)的合成一導(dǎo)電聚合物簡介導(dǎo)電聚合物(conductingpolymer)又稱導(dǎo)電電高分子，是指通過摻雜等手段，能使得電導(dǎo)率在半導(dǎo)體和導(dǎo)體范圍內(nèi)的聚合物。通常指本征導(dǎo)電聚合物(intrinsicconductingpolymer)，這一類聚合物主鏈上含有交替的單鍵和雙鍵，從而形成了大的共軛π體系。π電子的流動(dòng)產(chǎn)生了導(dǎo)電的可能性。第一種導(dǎo)電聚合物（聚乙炔）的合成金屬態(tài)聚乙炔摻雜碘薄膜狀聚乙炔粉末狀聚乙炔第一種導(dǎo)電聚合物的合成2000年，諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了導(dǎo)電聚合物的三位發(fā)明者，美國賓夕法尼亞大學(xué)馬克迪爾米德教授、另一位美國科學(xué)家黑格爾教授以及日本科學(xué)家白川英樹教授。第一種導(dǎo)電聚合物-聚乙炔的發(fā)明者

導(dǎo)電聚乙炔發(fā)現(xiàn)之后，人們又相繼發(fā)現(xiàn)聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)、聚噻吩(PTh)、聚對苯(PPP)、聚對苯撐乙烯(PPV)等共軛聚合物摻雜后都具有導(dǎo)電性,從而大大拓寬了導(dǎo)電聚合物的研究范圍.導(dǎo)電聚合物的發(fā)展納米導(dǎo)電聚合物材料所謂納米結(jié)構(gòu)是指在空間有兩維或兩維以上處于納米尺度的材料。具有納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電高分子材料包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩的納米粒子、一維納米線(管)、二維平面材料以及三維納米結(jié)構(gòu)。作為具有納米結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電高分子除了具有導(dǎo)電聚合物的性質(zhì)外，還具有一些特殊的傳感能力比普通聚苯胺提高三個(gè)數(shù)量級。因此，研究導(dǎo)電聚合物的納米結(jié)構(gòu)將具有重要的意義，它將在化學(xué)、物理學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

二納米聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及導(dǎo)電機(jī)理1納米聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)電聚合物是完全不同于由金屬或碳粉末與聚合物共混而制成的導(dǎo)電塑料，它除了具有聚合物結(jié)構(gòu)外，還含有由摻雜引入的一價(jià)對陰離子(p型摻雜)或?qū)﹃栯x子(n型摻雜．所以通常導(dǎo)電聚合物的結(jié)構(gòu)分為聚合物鏈和與鏈非鍵合的一價(jià)對陰離子或?qū)﹃栯x子兩部分組成。導(dǎo)電聚合物除了具有高分子本身特性之外，還兼具了因摻雜而帶來的半導(dǎo)體或?qū)w的特性。二納米聚合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及導(dǎo)電機(jī)理導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理

各種導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理不盡相同，下面僅以碘摻雜的聚乙炔的導(dǎo)電機(jī)理為例，對導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電機(jī)理進(jìn)行分析眾所周知，π電子云結(jié)構(gòu)較松散，當(dāng)聚乙炔暴露在碘蒸氣中，易被碘氧化而失去電子，成為正離子自由基(也稱為極化子)。正離子自由基中的單個(gè)電子是不穩(wěn)定的，很容易與相鄰的雙鍵中的一個(gè)電子形成新的雙鍵，產(chǎn)生新的正離子自由基，而新的正離子自由基中的單電子又會(huì)形成新的雙鍵，產(chǎn)生新的正離子自由基，這樣沿著鏈的方向依次傳遞下去．電子就在整個(gè)共軛鏈上流動(dòng)起來。可見，正是碘的摻雜引發(fā)了電荷在整個(gè)共軛鏈上的傳遞。模板法制備的聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺納米管／納米線(a)聚吡咯納米管的透射電鏡照片；(b)聚吡咯納米線的掃描電鏡照片；(C)聚噻吩納米線的掃描電鏡照片；(d)聚苯胺納米管的掃描電鏡照片無模板法制備的(a)聚苯胺納米管(b)聚吡咯納米管／納米線

(c)聚苯胺微米球

電紡絲技術(shù)制備的聚苯胺納米纖維(平均直徑139nm)導(dǎo)電聚合物微米／納米結(jié)構(gòu)在電學(xué)、力學(xué)、氣體傳感等方面具有優(yōu)于普通導(dǎo)電聚合物的性能，并且可以與