導電高分子材料大全

導電高分子材料導電高分子介紹導電高分子的分類導電高分子的研究進展導電高分子材料的導電機理高分子材料導電能力的影響因素導電高分子材料的應用結構型導電高分子材料的發(fā)展趨勢總結一.導電高分子介紹

高分子導電材料(conductivepolymericmaterial)一類具有導電功能(包括半導電性﹑金屬導電性和超導電性)﹑電導率在10-6S/m以上的聚合物材料。高分子導電材料具有密度小﹑易加工﹑耐腐蝕﹑可大面積成膜以及電導率可在十多個數(shù)量級的范圍內進行調節(jié)等特點﹐不僅可作為多種金屬材料和無機導電材料的代用品﹐而且已成為許多先進工業(yè)部門和尖端技術領域不可缺少的一類材料。

導電高分子材料分為結構型和復合型兩種。二.導電高分子的分類結構型導電高分子材料：是指其具有共軛∏-鍵，其本身或是經過“參雜”后，具有導電性的一類高分子材料。復合型導電高分子材料：復合型導電高分子是在本身不具備導電性的高分子材料中摻混入大量導電物質，性的高分子材料中摻混入大量導電物質，如如碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維、如碳黑、石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維、金屬氧化物等

其他種類與聚乙炔相比，他們在空氣中更加穩(wěn)定，可以直接摻雜聚合，電導率在左右，可以滿足實際需要三.導電高分子的研究進展導電高分子材料的發(fā)現(xiàn)1974年日本筑波大學H.Shirakawa在合成聚乙炔的實驗中投入過量1000倍的催化劑，合成出令人興奮的有銅的順式聚乙炔膜與銀白色的反式聚乙炔。

1000倍催化劑

溫度三.導電高分子的研究進展聚乙炔的參雜反應

1975年，G.MacDiarmid、J.Heeger與H.shirakawa合作進行研究，他們發(fā)現(xiàn)當聚乙炔暴露于碘蒸氣中進行摻雜氧化反應后，其導電率令人吃驚地達到3000S/m三.導電高分子的研究進展1862年lethebi----聚苯胺1977年白川和MacDiarmid---摻雜聚乙炔1986年，ElsenbaumerR.L.等人得到了可溶性聚噻吩四.導電高分子材料的導電機理導電高分子材料的共同特征－交替的單鍵、雙鍵共軛結

半導體到導體的實現(xiàn)途徑－摻雜(doping)在共軛有機分子中σ電子是無法沿主鏈移動的，而π電子雖較易移動，但也相當定域化，因此必需移去主鏈上部分電子(氧化)或注入數(shù)個電子(還原)，這些空穴或額外電子可以在分子鏈上移動，使此高分子成為導電體。

五.高分子材料導電能力的影響因素導電高分子材料聚乙炔的電導率

摻雜率對導電高分子材料導電能力的影響

摻雜率小時，電導率隨著摻雜率的增加而迅速增加，當達到一定值后，變化很小，此時為飽和摻雜率。共軛鏈長度對導電高分子材料導電能力的影響

π電子運動的波函數(shù)在沿著分子鏈方向有較大的電子云密度，并且隨著共軛鏈長度的增加，這種趨勢更加明顯，導致聚合物電導率的增加。

五.高分子材料導電能力的影響因素溫度對導電高分子材料導電能力的影響

對金屬晶體，溫度升高引起的晶格振動阻礙其在晶體中的自由運動；而對于聚乙炔，溫度的升高有利于電子從分子熱振動中獲得能量，克服其能帶間隙，實現(xiàn)導電過程。六.導電高分子材料的應用－半導體/導體/可逆摻雜

半導體特性的應用－半導體特性的應用－發(fā)光二極管

利用導電高分子與金屬線圈當電極，半導體高分子在中間，當兩電極接上電源時，半導體高分子將會開始發(fā)光。比傳統(tǒng)的燈泡更節(jié)省能源，而且產生較少的熱，具體應用包括平面電視機屏幕、交通信息標志等。半導體特性的應用－半導體特性的應用－太陽能電池

導電高分子可制成太陽電池，結構與發(fā)光二極管相近，但機制卻相反，它是將光能轉換成電能。優(yōu)勢在于廉價的制備成本，迅速的制備工藝，具有塑料的拉伸性、彈性和柔韌性。

導體特性的應用

抗靜電理想的電磁屏蔽材料，可以應用在計算機、電視機、起搏器等電磁波遮蔽涂布能夠吸收微波，因此可以做隱身飛機的涂料防蝕涂料能夠防腐蝕，可以用在火箭、船舶、石油管道等

六.導電高分子材料的應用電化學摻雜/去摻雜之可逆性的應用－電變色組件

共軛高分子在電化學氧化還原時都會產生變色現(xiàn)象。電變色性在汽車防眩后視鏡、光信息儲存組件、太陽眼鏡、軍事用途護目鏡、飛機駕駛艙遮篷及智能窗等可控制電變色性質的應用上具有極大的發(fā)展?jié)摿ΑＡ?導電高分子材料的應用電化學摻雜/去摻雜之可逆性的應用－可反復充放電電池

導電高分子電極與對應電極及電解質構成一個蓄有電能的電池，若加電場而摻雜充電，加負載而去摻雜放電，該充電/放電過程為可逆反應。具有價廉、能量密度高、循環(huán)壽命長、和低自身放電等優(yōu)點。

高分子摻雜態(tài)儲存電能、脫摻雜過程中釋放電能?！茈姵亓?導電高分子材料的應用電化學摻雜/去摻雜之可逆性的應用－電化學摻雜去摻雜之可逆性的應用－氣體檢測器

檢測的氣體包括氧化性氣體與還原性氣體，氧化性氣體在高分子膜內將導電高分子氧化，形成陰離子摻雜，增加導電度；還原性氣體在高分子薄膜內則會將導電高分子還原，形成陽離子摻雜，降低導電度因為其對電信號的變化非常敏感，因此可以用做檢測器。

葡萄糖傳感器

葡萄糖傳感器、尿素傳器、乳酸傳感器、器、乳酸傳感器、膽固醇傳感器七.結構型導電高分子材料的發(fā)展趨勢

高分子材料替代金屬材料是今后材料學科領域的發(fā)展趨勢，由此帶來導電性高分子的市場需求也將日益增長，其應用領域也會逐步擴大，這就必然對導電性高分子提出更高的要求，其發(fā)展趨勢主要集中在以下幾個方面：(1)具有與金屬相同的電導率：摻雜聚乙炔的電導率從最初的10的3次方S/cm增加到10的5次方S/cm，與銅的電導率差不多，其它導電高分子的電導率水平也在提高。(2)在空氣中的穩(wěn)定性：導電性高分子中氧原子對水是極不穩(wěn)定的，這是妨礙其實用化的最大問題。七.結構型導電高分子材料的發(fā)展趨勢

(3)具有高功能：支化和樹枝狀聚苯、環(huán)狀聚苯和環(huán)狀聚苯乙烯、環(huán)番(cyclophane，環(huán)狀苯環(huán)化合物)等，這些大分子在分子自組裝形成特殊的分子結構排列，分子器件和分子電路材料以及特殊功能方面具有很多優(yōu)點。(4)具有良好的加工成型性：導電高分子主鏈中的共軛結構使分子鏈僵硬，不溶不熔，從而給自由地成型加工帶來困難。(5)摻雜劑無毒：摻雜劑多是有毒的，如等(6)經濟性：其價格比金屬及普通塑料高，難以實用化。七.總結導電高分子材料的優(yōu)越性

具有半導體及導體雙重特性，可低溫加工、可大面積化、具有半導體及導體雙重特性，具有塑料的拉伸