導(dǎo)電高分子ConductingPolymers課件

導(dǎo)電高分子ConductingPolymersppt課件導(dǎo)電高分子ConductingPolymers一、導(dǎo)電高分子分類二、本征型導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)三、本征型導(dǎo)電高分子的特性四、本征型導(dǎo)電高分子的應(yīng)用五、導(dǎo)電高分子聚苯胺六、導(dǎo)電高分子材料發(fā)展與展望七、離子導(dǎo)體高分子遼寧石油化工大學(xué)

導(dǎo)電高分子ConductingPolymers2.本征型導(dǎo)電高分子

本征型導(dǎo)電高分子本身具有導(dǎo)電性，即

聚合物結(jié)構(gòu)本身提供導(dǎo)電載流子3.離子導(dǎo)體高分子

高分子固體電解質(zhì)遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers遼寧石油化工大學(xué)第二節(jié)本征型導(dǎo)電高分子的發(fā)現(xiàn)1974年筑波大學(xué)H.Shirakawa研究小組在實(shí)驗(yàn)中偶然合成出具有金屬光澤的聚乙炔。

白川英樹，1961年?yáng)|京工業(yè)大學(xué)，畢業(yè)并后留校任教，1976年賓夕法尼亞大學(xué)留學(xué)。1979年筑波大學(xué)任副教授，1982年升為教授。遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers

麥克迪爾米德（AlanG.MacDiarmid，1929～）1927年，新西蘭出生。先后于新西蘭大學(xué)、威斯康星大學(xué)、英國(guó)劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)。1955年賓夕法尼亞大學(xué)任教?；瘜W(xué)家，發(fā)表六百多篇學(xué)術(shù)論文、二十項(xiàng)專利。

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers黑格（AlanJ.Heeger）1936年生于美國(guó)，1961年加州大學(xué)伯克利分校物理博士學(xué)位。1962年至1982年賓夕法尼亞大學(xué)教授。1983年加州大學(xué)圣芭芭拉分校任高分子及有機(jī)固體研究所所長(zhǎng)。專利40余項(xiàng)．發(fā)表論文600余篇。1990年創(chuàng)立UNIAX公司。（UNIAX，發(fā)光二極管，現(xiàn)屬杜邦）遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers

1977年，美國(guó)化學(xué)家MacDiarmid，物理學(xué)家Heeger和日本化學(xué)家Shirakawa首次發(fā)現(xiàn)摻雜碘的聚乙炔具有金屬的特性。并因此獲得2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers聚乙炔聚吡咯聚噻吩聚苯胺聚苯nnnn聚對(duì)苯乙烯典型導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子ConductingPolymers遼寧石油化工大學(xué)第三節(jié)本征型導(dǎo)電高分子的特性1、主鏈共軛結(jié)構(gòu)

共軛π鍵主鏈結(jié)構(gòu)

電子離域分子軌道重疊共軛碳鏈越長(zhǎng)，π電子數(shù)越多，電子離域越大，導(dǎo)電性越好。

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers2、導(dǎo)電性

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers3、參雜

純凈共軛聚合物電導(dǎo)率并不高，當(dāng)聚乙炔曝露于碘蒸氣中進(jìn)行氧化反應(yīng)后，電導(dǎo)率提高10多個(gè)數(shù)量級(jí)達(dá)到103S/cm。

這種現(xiàn)象稱為摻雜（doping）氧化還原摻雜：可通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)子酸摻雜：一般通過(guò)化學(xué)反應(yīng)來(lái)完成

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers

導(dǎo)電高分子摻雜是一種分子內(nèi)的氧化還原過(guò)程，摻雜量一般在百分之幾到百分之幾十之間，參雜劑不參與導(dǎo)電，僅作為對(duì)離子存在，摻雜過(guò)程完全可逆。

常規(guī)半導(dǎo)體摻雜是原子的替代，摻雜量?jī)H有萬(wàn)分之幾，摻雜劑參與導(dǎo)電，摻雜不可逆。

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers聚乙炔電導(dǎo)率與摻雜劑濃度的關(guān)系摻雜方法和條件影響導(dǎo)電性能

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers絕緣體—半導(dǎo)體—金屬態(tài)10-9－－－－－105s/cm載流子：孤立子、極化子、雙極化子導(dǎo)電性：極化子或孤立子的移動(dòng)和躍遷4、載流子遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers5、電致變色

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers6、可加工行和穩(wěn)定性

可加工性高度共軛的剛性聚合物，不溶、不熔

穩(wěn)定性暴露于空氣中，電導(dǎo)率逐漸下降改進(jìn)方法

通過(guò)改進(jìn)摻雜劑品種和摻雜技術(shù)（增塑），采用共聚或共混的方法，克服導(dǎo)電高分子的不穩(wěn)定性，改善其加工性。導(dǎo)電高分子ConductingPolymers遼寧石油化工大學(xué)第四節(jié)本征型導(dǎo)電高分子的應(yīng)用本征型導(dǎo)電聚合物的特異性能，使其在二次電池、光電器件、傳感器、電磁屏蔽、隱身技術(shù)等方面都得到應(yīng)用。

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers1、二次電池已實(shí)現(xiàn)商品化：聚苯胺為陽(yáng)極、Li-Al為陰極的聚合物二次電池。充放電壽命達(dá)千次以上、可長(zhǎng)期保存

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers2、防腐蝕涂料研究表明聚苯胺防腐涂料對(duì)金屬表面具有陽(yáng)極鈍化的作用，在金屬表面形成致密的Fe2O3從而對(duì)金屬起到保護(hù)作用。聚苯胺防腐涂料已商品化。

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers3、發(fā)光二極管用導(dǎo)電聚合物制作的發(fā)光二極管產(chǎn)生較少的熱量、節(jié)省能源，可應(yīng)用于顯示屏幕、交通信息標(biāo)志等。

高分子發(fā)光二極管顏色可調(diào)、可彎曲、大面積、低成本。遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers4、隱身材料優(yōu)良的微波特性使導(dǎo)電高分子如聚苯胺、聚吡咯可用做屏蔽材料。有報(bào)道稱國(guó)外公司已將聚吡咯纖維經(jīng)復(fù)合制備出商品化導(dǎo)電纖維，該材料可用作戰(zhàn)斗機(jī)的隱身涂料。5、電顯示材料聚合物顏色隨電位、環(huán)境pH、摻雜率等變化而改變。遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers6、其它應(yīng)用單分子導(dǎo)線：用于高靈敏度檢測(cè)、超大規(guī)模集成技術(shù)等，也可通過(guò)模板聚合等方法制備分子束。

屏蔽材料：電磁屏蔽材料傳感器：氣體檢測(cè)、生物傳感器

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers第五節(jié)導(dǎo)電高分子聚苯胺聚苯胺原料價(jià)廉、合成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好，具有較高電導(dǎo)率和潛在的溶液、熔融加工可能性，更受到廣泛重視。1、聚苯胺的合成

化學(xué)法合成

電化學(xué)法合成可溶性聚苯胺合成

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers2、氧化還原反應(yīng)

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers3、參雜反應(yīng)遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers4、電化學(xué)性質(zhì)

聚苯胺循環(huán)伏安曲線

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers性能應(yīng)用導(dǎo)電性抗靜電材料、電磁屏蔽材料、電加熱元件等

電極二次電池、燃料電池、傳感器

電子學(xué)發(fā)光二極管、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、聚合物場(chǎng)效應(yīng)管光學(xué)電致變色顯示器、非線性光學(xué)材料、傳感器氧化還原防腐材料5、聚苯胺的應(yīng)用

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers第六節(jié)導(dǎo)電高分子材料發(fā)展及展望導(dǎo)電聚合物為21世紀(jì)化學(xué)研究的重要內(nèi)容已經(jīng)取得大量成績(jī)，但性能還有待提高。

可加工性化學(xué)穩(wěn)定性(電學(xué)性能力學(xué)性能光學(xué)性能等)

主要研究領(lǐng)域：

共聚共混復(fù)合新品種應(yīng)用遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers第七節(jié)離子導(dǎo)體高分子

高分子固體電解質(zhì)，能夠傳導(dǎo)離子。1、幾種離子導(dǎo)電聚合物：聚醚聚酯聚亞胺聚硅氧烷遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers離子導(dǎo)體高分子

傳導(dǎo)離子

聚環(huán)氧乙烷大多數(shù)陽(yáng)離子一價(jià)陰離子聚環(huán)氧丙烷大多數(shù)陽(yáng)離子一價(jià)陰離子聚丁二酸乙二醇酯LiBF4聚癸二酸乙二醇酯LiCF3SO3聚乙烯亞胺NaI

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers2、離子導(dǎo)電聚合物的分子特點(diǎn)低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）極性

離子化能力

遼寧石油化工大學(xué)導(dǎo)電高分子ConductingPolymers3、離子導(dǎo)電機(jī)理

自由體積理論

絡(luò)合理論