导电高分子的发展与现状概要
导电高分子的发展与现状
高分子导电材料:一类具有导电功能(包括半导电性、金属导电性和超导电性、电导率在10S/m以上的聚合物材料。
高分子导电材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十多个数量级的范围内进行调节等特点,不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品,而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。
高分子材料长期以来被作为优良的电绝缘体,直至1977年,日本白川英树等人才发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔薄膜具有金属导电的性质,电导率达到10S/m。这是第一个导电的高分子材料。以后,相继开发出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩等能导电的高分子材料。
“导电高分子材料具有良好的导电性和电化学可逆性,可用作充电电池的电极材料。利用Ppy制作的可充电电池,经300次充放电循环后,效率无下降,已达到商业应用价值。导电性高聚物在太阳能电池上的应用也引起了广泛的关注,美国科学家Jeskocheim利用聚吡咯和聚氧化乙烯固态电介质膜试制了光电池,可产生1mA/cm2
的电流,0.35V的电压。尽管这种光电池目前还不如Si太阳能电池,但由于导电聚合物重量较轻、易成形、工艺简单,并能生成大面积膜,具有绿色环保的特点,因而发展前景十分诱人。导电高分子材料还是制作超级电容器的理想材料。如采用掺杂后的聚吡咯高分子化合物,电导率高达100 S/cm,频率特征非常出色,尤其在高频区的特性与以前电容器相比有很大改善。
导电高分子复合材料的研究工作主要有:
①复合材料导电机理的理论研究、特殊效应机理的理论研究;
②用不同方法研制新材料的实验研究;
③材料应用的实验研究.
导电高分子复合材料导电机理的理论研究工作通常又包括导电通路的形成和形成导电通路后的导电机理两方面.前者研究的是加入聚合物基体中的导电功能体在给定的加工工艺条件下,如何达到电接触而在整体上自发地形成导电通路这一宏观自组织过程;后者则主要涉及导电通路或部分导电通路形成后载流子迁移的微观过程.显然,无论是宏观过程还是微观过程,它们都受到复合体系的几何拓扑、热力学和动力学等多种因素的制约.因此,导电高分子复合材料的理论研究工作一方面呈现多样性、复杂性,另一方面又与实验结果之间存在着不同程度的差异,而且许多理论结果往往不具有普适性.新材料的实验研究工作采用的主要方法有:组分改造(改变基体种类、改变导电功能体种类;整体或组分物性改造(磁化、接枝、热处理、结晶、浸渍;结构改造(板状、叠层、发泡;导电功能体形状改造(粒状、球状、中空状、纤维状等.应用研究则包括根据应用条件和具体要求解决各种实际问题的理论和实验研究。在第一个高导电性的高分子——经碘掺杂处理的聚乙炔问世以来,其后又相继开发了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚苯胺等导电高分子材料,这些导电高分子稳定性、重现性较差,电导率分布范围较窄,成本较高,而且加工困难,尚未进入批量生产的实用阶段。而后促使人们开始向复合型导电高分子材料进行研究,并取得了不错的成绩。
我们知道一般的高分子的特征,那就是这些分子由大量一种或几种较简单结构单元组成的大型分子,其中每一结构单元都包含几个连结在一起的原子,整个高分子所含原子数目一般
在几万以上,而且这些原子是通过共价键连接起来的。那么导电高分子有什么特征呢?最主要的特征是其一般为共轭高聚物,何为共轭高聚物?主要来说就是具有π电子分子轨道,分子内的长程相互作用能使其形成能带,且禁带宽度随共轭体系长度的增加而减少的高分子。合成共轭高分有很多方法,其中几种重要的方法分别是:简单聚合法﹑电解聚合法﹑化学反应法。高分子之所以能够导电,和其共轭结构有着相当密切的关系。
掺杂是可以分为两大类的,一类是 n 型掺杂,另一类是 p 型掺杂,这种分类当然是根据掺杂植物所起的作用不一样而划分的。P 型掺杂是由于导电聚合物的部分氧化,
可由电化学或是化学方法来完成。为了维持电中性,必须在其中加入一个对负离子。另一种 n 型掺杂则是导电聚合物的部分还原,为了维持电中性,必须在其中加入一个对正离子。其四个方程式可表示为如下:
用碘或溴对典型的绝缘材料如聚乙烯进行掺杂,其导电率可增加 7 个数量级。电导的增加随掺杂的条件不同而异,而且聚合物非晶态比例大时,点导的升高,更为明显,这似乎表明掺杂对分子链间的电导有贡献。下面为碘掺杂聚乙烯的插入模式图由此我们知道碘是插入在聚乙烯的分子层当中的。
当然,对于掺杂过程中掺杂剂的作用科学家们提出了不同的见解。其中被现在的人们广泛接受的理论是孤子模型。据此理论,掺杂剂使碳链上形成核电孤子而转变为无能隙的金属型能带结构,而分子链则通过孤子—极化子的中介进行输运。一个孤子延展与 15 个(CH单元上,也就是说当将聚乙炔掺杂到 6.67%时,链上所有孤子将连接起来,这样就能不间断地输送电子了,从而达到导电的目的。
导电高分子复合材料的导电机理比较复杂.许多实验表明,尽管采用不同的制备方法、选取不同的基体材料和功能体,导电高分子材料却表现出一种相似的性质,即“渗滤阈值” 现象。随着导电功能体(即掺杂剂含量的增加,开始时体系的电导率增加极少.当导电功能体达某一临界含量(阈值时,复合体系的电导率急剧增加(有时可达近 10 个数量级。在导电功能体的临界含量附近体系电阻率的急剧下降一般被认为是由导电功能体形成大量导电通路引起的。因此,导电通路如何形成以及导电功能体的临界填充率与复合体系电阻率之间的关系便成为导电高分子复合材料研究中首先关心的问题。在研究导电通路的形成理论时,有很多的模型,其中比较著名的是统计渗滤模型和热力学模型,前者是以及何为模型的,而后者是从能量的角度出发来阐述导电通路的形成理论的。
导电高分子在一般情况下可以分为两大类,第一类是本征型导电高分子(结构型导电高分子,第二类是复合型导电高分子。前一个大类又可以分为电子型和离子型两类,后者可依据电阻值﹑树脂形态﹑导电填料﹑功能分为四类。我们熟知的聚乙炔就是本征型导电高分子。本征型导电高分子稳定性、重现性较差,电导率分布范
围较窄,成本较高,而且加工困难的缺点使得人们转而研究复合型导电高分子材料。复合型导电高分子材料具有良好的力学性质和优异的加工性,比如日本农工大所开发出的聚乙烯醇—吡咯复合膜﹑抗静电剂填充型﹑碳系填充型等。然而除此之外在这些方面的研究尚有很多空白之处,发展空间很大。在特定的外部条件下,导电高分子复合材料的电学性能会不同程度地发生变化.其中某些导电高分子复合材料在不同的外部作用力如(压力、拉力、温度、电压等作用下,表现出一些特殊效应,如压敏、拉敏效应,热敏效应,电压开关效应等。就说拉敏和压敏效应:导
电高分子复合材料的压敏效应通常是指在外部压力的作用下复合材料由高阻态转变为低阻态的过程;而在外部拉力作用下,复合材料由低阻态转变为高阻态的过程即为拉敏效应。导电高分子的应用主要为以下方面:
1﹑作为导电材料
导电聚合物具有高导电率,在理论上讲,应该成为电力输送材料的有力竞争者。只是对大多数导电聚合物来说,其在导电率,化学稳定性方面还存在不足。掺杂的聚乙炔导电率能与铜相媲美,但是电性不够稳定。但是,目前已研制出了一种加压性导电橡胶,可以在一定程度上弥补不稳定的缺点。
2﹑作为电极材料
导电聚合物不仅来源广泛,而且重量轻,不污染环境,与无机电极材料相比,其具有很高的能量比,电压特性好的优势。这对于航空航天以及电动汽车应用为对象的特种可充电电池的研制来说意义十分重大。目前此种电极的电池主要有三类:1、以导电聚合物作为电池的阳极材料 2、以导电聚合物作为阴极材料 3、以导电聚合物作为阴极材料和阳极材料。3﹑作为反应催化剂
导电高分子在分析化学,催化和化学敏感器的制作方面得到了应用。由于被 p-型掺杂的聚合物具有电子接受功能, n-型掺杂的聚合物具有电子给予体的功能,因此经过掺杂的导电聚合物具有氧化还原催化功能。此外,导电聚合物的光化学特性使其子光化学催化方面也有应用。
4﹑作为电磁屏蔽材料
随着各种商用和家用电子产品数量的迅速增加,电磁波干扰已成为一种新的社会公害。对于计算机房,手机,电视机,电脑和心脏起搏器等电子设备进行电磁屏蔽极为重要。目前导电高分子材料作为仪器设备的外壳是导电高分子在电磁屏蔽方面的主要应用。在这个方面,聚苯胺被认为是屏蔽电磁干扰最有希望的新材料。
5﹑作为显示材料
导电聚合物在电极电压的作用下聚合物本身发生电化学反应,使其氧化态发生变化,在氧化还原的同时,聚合物的颜色在可见光区发生明显改变,有此建立电压和颜色的对应关系。导电聚合物显示器就是以电压和颜色的对应关系为依据的。与液晶显示器相比,此类显示器的优点是没有视角的限制。在此方面聚吡咯,聚噻吩和聚苯胺是显色和稳定性较好的材料。
6﹑作为电子器件
利用导电高分子制成的自限温发热材料是一种具有正温度系数的热敏电阻材料,可发生导体向半导体的转变。具有半导体特性的导电高分子制成的发光二极管性能已发展到可以与无机发光材料相媲美的程度。离子导电聚合物可在各种化学器件中代替液体电解质使用,具有无渗漏,对其它器件无腐蚀,电解质无挥发性,构成的器件寿命长,体积小,容量大,能量密度高的优点。
经过多年世界范围内的广泛研究,导电聚合物在新能源材料方面的应用已获得了很大的发展,但离实际大规模应用还有一定的距离。这主要是因为其加工性不好和稳定性不高造成的。”
与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达
吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。
高分子材料在很长一段时期都被用作电绝缘材料.随着不同应用领域的需要以及为进一步拓宽高分子材料的应用范围,一些高分子材料被赋予某种程度的导电性以致成为导电高分子材料.第一个高导电性的高分子材料是经碘掺杂处理的聚乙炔,其后又相继开发了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚苯胺等导电高分子材料〔1〕.由于这些导电高分子材料都具有共轭键结构,并且主要是由化学方法处理得到的,因此常称为本征型导电高分子材料.但是,这类材料的稳定性、重现性较差,电导率分布范围较窄,成本较高,而且加工困难,尚未进入批量生产的实用阶段〔2〕.本征型导电高分子材料在应用方面遇到的困难短期难以解决,促使人们转而研究和开发导电高分子复合材料.导电高分子复合材料是以高分子材料为基体,通过加入导电功能体,经过分散复合、层积复合以及形成表面导电膜等方式处理后形成的多相复合导电体系.由于原料易得、工艺相对简单、成本较低、电阻率可在较大范围内调节,同时具有一定程度的再加工性并兼有高分子基体材料的一些优异性能而受到广泛重视。
目前导电高分的研究方向是朝着光导电方向和复合型导电高分子材料的研究方向。高分子材料代替金属材料是今后材料学科领域的发展趋势。由此带来导电性聚合物的市场需求日益增长,其应用领域逐步扩大,这就必然对导电性聚合物提出更高的要求。因此将来必定有更多的专家学者加入到大盘点高分子的阵营中。
[高分子材料] 中国石化联合会傅向升：高分子材料现状与可持续发展
来源：《中国化工信息》 作者：中国石油和化学工业联合会副会长傅向升 中国石油和化学工业联合会副会长傅向升 1 高分子材料规划思路及当前现状 高分子材料因其质轻、高强度、耐温、耐腐蚀等优异的性能，而广泛应用于高端制造、电子信息、交通运输、建筑节能、航空航天、国防军工等诸多领域。所以，高分子材料一直是发达国家和跨国公司十分重视的发展领域，美国、德国、日本等发达国家一直是全球高分子材料的领先者，我们熟悉的巴斯夫、杜邦、陶氏、三菱、LG、SK等跨国公司一直都是高分子材料领域的领航者。自改革开放以来，中国十分重视高分子材料的创新与发展，自“七五”计划以来，高分子材料一直是国家重点科技攻关计划与产业化的重点内容。《石油和化学工AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
业“十三五”发展规划指南》将高分子材料作为战略新兴产业列为优先发展的领域，对高性能树脂、高性能橡胶、高性能纤维、功能性膜材料等高分子材料的创新与发展都提出了明确的要求；组织专业协会和行业专家编写了《合成树脂行业“十三五”发展规划》，明确高分子材料“十三五”发展的指导思想是：以调整优化产业结构为重点，全面实施科技创新、结构调整、节能减排，加快推进产业转型升级，积极发展高端树脂、生物基树脂和专用料等新型材料，大力推进科技含量高、市场前景广、带动作用强的新产品规模化发展，为战略新兴产业发展、国家重大工程建设和国防科技工业提供支撑和保障。努力开发一批具有自主知识产权并占据行业制高点的关键技术和引领技术，培育一批具有国际竞争优势的大中型企业和企业集团，积极推进行业有序发展，初步形成资源节约型、环境友好型、本质安全型发展模式。 明确的发展目标是：以提高自主创新能力为核心，以树脂专用料、工程塑料、新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料为发展重点，通过产学研相结合的协同创新，突破一批关键技术和共性技术，开发高性能聚烯烃、工程塑料、改性树脂、特种纤维、高端热固性树脂及其树脂基复合材料，以及可降解塑料等新材料制备技AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势(精)
导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势 熊伟 武汉纺织大学化工学院 摘要:与传统导电材料相比较 , 导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。 关键字:导电高分子分类制备现状 Abstract : Compared with conventional conductive materials, conductive polymer material has many unique properties. Conducting polymers can be us ed as radar absorbing materials, electromagnetic shielding materials, antistatic materials. Describes the structure of conductive polymer materials, types and conducting mechanism, synthesis methods, the application of conductive poly mer materials, research status and development trend. Keywords : conductive polymer categories preparation status 1 导电高分子的结构、种类 按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类 :一类是结构型 (或本征型导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料 [3]。 结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料。 根据加入基体聚合物中导电成分的不同 , 复合型导电高分子材料可分为两类 :填充复合型导电高分子材料和共混复合型导电高分子材料 [5]。
高分子材料在国民经济中的作用及发展趋势
高分子材料在国民经济中的作用及发展趋势 摘要：材料是现代文明进步的基石。自高分子材料的问世以来，其发展突飞猛进，已开发 出许多性能优异，应用范围广的高分子材料，已在信息、生命、工农业以及航空航天等方面应用广泛，使高分子材料对于人们的日常生活以及国民经济社会发展方面都起到了非常重要的作用。本文主要介绍了高分子材料的分类，以及其在国民经济和人们生活中的作用和广泛的应用，同时也分析了高分子材料在未来的发展趋势。 关键词：功能高分子材料医用高分子材料离子交换树脂胶黏剂高分子光纤人造器官1.前言： 1.1 高分子材料的分类： 高分子材料，是指相对分子质量较大的化合物组成的材料。它是以高分子化合物为基体，再配以其它添加剂所构成的一类材料的总称。按其来源来分，可分为天然高分子材料和合成高分子材料。按性能和用途来分又可分为塑料、橡胶、纤维、胶黏剂、涂料，功能高分子材料及聚合物高分子材料。 1.2高分子材料的现状： 在这个科学技术迅猛发展的21世纪，人们对知识的不断探索以及对物质生活的高度要求，使得高分子材料的飞速发展。而高分子新材料的制备以及新应用领域的拓展，对国民经济又有重大的影响，以成为社会进步和发展的重要技术之一。 高分子材料已经普遍应用于生产，生活，科技等各个领域，我们日常生活所用所穿都离不开它，尤其是塑料，橡胶，纤维这三大高分子材料，已广泛存在我们周围。同时在航空、航天、交通运输、生物医学等方面已有突出的贡献，但是有些高分子材料在性能和使用期限，以及环保方面还有待提高，所以开发出新的高性能，高功能以及绿色化的高分子材料已成为现在高分子行业的迫切要求。 2.高分子材料在国民经济中的作用 2.1 通用高分子材料的作用 2.1.1 塑料： 塑料是一类重要的高分子材料，也是现如今人们日常生活不可缺少的一类物质，它具有质轻，绝缘性能好，耐腐蚀新能强，容易加工成型等优点，在某些方面甚至是木材和金属所不及的，可以说，没有塑料，我们今天的生活将会是另一番局面。 应用最广的当属聚乙烯，它具有突出的电绝缘性和节电性能，优良的化学稳定性以及无毒性，广泛的应用于食品包装中，主要制作板材、管、薄膜、贮槽和容器，用于工业、农业及日常生活用品。具有优良的机械性能的聚丙烯则应用于日用器皿，娱乐体育用品，玩具汽车部件，家电零件。聚苯乙烯则以其电绝缘性能好，刚性大，印刷性能好的特点广泛应用于工业装饰，各种仪器仪表零件、灯罩、电子工业等。氟塑料的用途产量最广，在国防、电子、航空航天、化工、冷藏、机械方面占有重要地位。 2.1.2 橡胶： 橡胶是有机高分子弹性体。天然橡胶具有优良的综合性能，大量用于制造各种轮胎及工业橡胶制品，如胶管胶带、胶鞋雨衣及医疗卫生用品等。合成橡胶因其高弹性和耐低温性能好，耐磨性，主要用于制造轮胎，胶鞋等耐磨制品，医疗制品，运动器材等。 2.1.3 纤维：
导电高分子
导电高分子材料的介绍及研究进展 高分子091 5701109015 李涛 摘要：导电聚合物的突出优点是既具有金属和无机半导体的电学和光学特性，又具有有机聚合物柔韧的机械性能和可加工性，还具有电化学氧化还原活性。经过多年世界范围内的广泛研究，导电聚合物在新能源材料方面的应用已获得了很大的发展。 关键词：导电高分子机理理论研究进展 一、背景及意义 高分子导电材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十多个数量级的范围内进行调节等特点，不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品，而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。高分子材料长期以来被作为优良的电绝缘体，直至1977年，日本白川英树等人才发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔薄膜具有金属导电的性质，电导率达到10S/m。这是第一个导电的高分子材料。以后，相继开发出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩等能导电的高分子材料。 经过多年世界范围内的广泛研究，导电聚合物在新能源材料方面的应用已获得了很大的发展，但离实际大规模应用还有一定的距离。这主要是因为其加工性不好和稳定性不高造成的。 二、导电高分子材料分类及导电机理
高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类： ①复合型高分子导电材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。 复合型导电高分子材料(Conducting Polymer Composites)是指经物理改性后具有导电性的高分子复合材料，它以非导电型高分子材料为基体，加入一定数量的导电材料(如碳黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。复合方法主要有两种，一种是对已经成型的塑料壳体进行表面处理的表面导电膜形成法，包括金属喷镀、真空镀、溅射镀、贴金属箔、湿法化学镀或电镀等；另一种称为导电填料机械加工共混复合法，即将导电填料均匀分散于聚合物基体中制成导电涂料或导电塑料。 复合型导电高分子材料的导电机理比较复杂。一般可分为导电回路如何形成，以及回路形成后如何导电两个方面。部分科学家认为高分子树脂基体与导电填料之间的界面效应对复合体系中导电回路的形成具有很大的影响。复合型导电高分子形成导电回路后，导电性主要取决于分布于高分子树脂基体中的导电填料的电子传输。总的说来，其导电性能主要是三种导电机理(导电通道效应、隧道效应、场致效应)相互竞争的作用。在不同情况下出现以其中一种机理为主导
功能高分子材料研究进展
功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;
我国医用高分子材料的发展现状
我国医用高分子材料的发展现状 摘要: 对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词: 医用高分子材料;相容性;组织工程 前言： 现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外,医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料。 医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料[1]是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。 1、医用高分子材料的目前需求 人的健康长寿依赖于医学的发展。现代医学的进步已经越来越依赖于生物材料和器械的发展,没有医用材料的医学诊断和治疗在现代医学中几乎是不可想象的。目前全球大量用于医疗器械的生物医学材料主要有20种,其中医用高分子12种,金属4种,陶瓷2种,其他2种[2]。利用现有的生物医学材料已开发应用的医用植入体、人工器官等近300种,主要包括:起搏器、心脏瓣膜、人工关节、骨板、骨螺钉、缝线、牙种植体,以及药物和生物活性物质控释载体等。近年来,西方国家在医学上消耗的高分子材料每年以10%～20%的速度增长[3],而国内也以20%左右的速度迅速增长。随着现代科学技术的发展,尤其是生物技术的重大突破,生物材料的应用将更加广泛,需求量也随之越来越大。生物医用材料产业发展如此迅猛,主要动力来自于人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加和高新技术的发展。生物材料的研究与开发被许多国家列入高技术关键新材料发展计划,并迅速成为国际高技术制高点之一。
高分子材料的发展历程及未来趋势
1 什么是高分子材料 高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与功能的为功能高分子。 2 高分子材料的发展历程 树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起。 2.1从天然树脂到合成树脂 一些树木的分泌物常会形成树脂，不过琥珀却是树脂的化石，虫胶虽然也被看成树脂，但却是紫胶虫分泌在树上的沉积物。由虫胶制成的虫胶漆，最初只用作木材的防腐剂，但随着电机的发明又成为最早使用的绝缘漆。然而进入20世纪后，天然产物已无法满足电气化的需要，促使人们不得不寻找新的廉价代用品。 以煤焦油为原粒的酚醛树脂，在1940年以前一直居各种合成树脂产量之首，每年达20多万吨，但此后随着石油化工的发展，聚合型的合成树脂如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及聚苯乙烯的产量也不断扩大，随着众多年产这类产品10万吨以上大型厂的建立，它们已成当今产量最多的四类合成树脂。合成树脂再加上添加剂，通过各种成型方法即得到塑料制品，到今天塑料的品种有几十种，世界年产量在1．2亿吨左右，我国也在500万吨以上，它们已经成为生产、生活及国防建设的基础材料。 2.2从天然纤维到合成纤维
人类使用棉、毛、丝、麻等天然纤维的历史已经有几千年，但由于全球人口的不断增加和对纺织品质量的更高要求，从19世纪起，人们就为寻求新的纺织品原料而努力。 1846年制成硝化纤维；1857年制成铜氨纤维；1865年制成醋酸纤维；1891年制成粘胶纤维。由于粘胶纤维的原料是来源丰富的木材浆粕、棉短绒及棉纱下脚料等，再加上制成的纤维性能好，以至它的产量到20世纪50年代已经超过羊毛。 尽管上述几种称为“纤维素纤维”或“人造纤维”的出现是继纺织机械发明之后的又一次纺织革命，但它仍意味着人只是用化学方法，对天然植物纤维的再加工，而通过化学方法，制取全合成的、性能更为优异的纺织纤维阶段，才迎来了第三次纺织革命。 1928年32岁的美国化学家卡罗塞斯经过6年后的研究，终于在合成的数百种产品中，找到有希望成为优良纺织纤维的聚酰胺－66（即尼龙Nylon）。 1938年德国研制出聚酰胺－6，即聚己内酰胺；1941年英国制出了聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，商品名Dacron、“的确凉”、或涤纶；1939年德国人又研制出聚丙烯腈纤维，但到1949年才在美国投产，商品名Orlon，我国称腈纶，此又出现多种新型合成纤维，满足了多种需要，但从应用范围和技术成熟等方面看，仍以上述几种为主，其产量约占总量的90％。 2.3从天然橡胶到合成橡胶 自然界中虽然含有橡胶的植物很多，但能大量采胶的主要是生长在热带雨区的巴西橡胶树。从树中流出的胶乳，经过凝胶等工艺制成的生橡胶，最初只用于制造一些防水织物、手套、水壶等，但它受温度的影响很大，热时变粘，冷时变硬、变脆，因而用途很少。 1839年美国一家小型橡胶厂的厂主古德易（Goodyear）经过反复摸索，发现生橡胶与硫黄混合加热后能成为一种弹性好、不发粘的弹性体，这一发现推进
导电高分子
1. 概述 1.1 导电高分子的基本概念 物质按电学性能分类可分为绝缘体、半导体、导体和超导体四类。高分子材料通常属于绝缘体的范畴。但1977年美国科学家黑格（A.J.Heeger）、麦克迪尔米德和日本科学家 白川英树（H.Shirakawa）发现掺杂聚乙炔具有金属导电特性以来，有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。 导电性聚乙炔的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念，而且为低维固体电子学和分子电子学的建立打下基础，而具有重要的科学意义。上述三位科学家因此分享2000年诺贝尔化学奖。所谓导电高分子是由具有共轭π键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。 通常导电高分子的结构特征是由有高分子链结构和与链非键合的一价阴离子或阳离子共同组成。即在导电高分子结构中，除了具有高分子链外，还含有由“掺杂”而引入的一价对阴离子（p型掺杂）或对阳离子（n型掺杂）。导电高分子不仅具有由于掺杂而带来的金属特性（高电导率）和半导体（p和n型）特性之外，还具有高分子结构的可分子设计性，可加工性和密度小等特点。为此，从广义的角度来看，导电高分子可归为功能高分子的范畴。 导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件、电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术方面有着广泛、诱人的应用前景。导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。经过近三十年的研究，导电高分子无论在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、导电机理、加工性能、物理性能以及应用技术探索都已取得重要的研究进展，并且正在向实用化的方向迈进。本章主要介绍导电高分子的结构特征和基本的物理、化学特性，并评述导电高分子的重要的研究进展。 迄今为止，国内外对结构型导电高分子研究得较为深入的品种有聚乙炔、聚对苯硫醚、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及TCNQ传荷络合聚合物等。其中以掺杂型聚乙炔具有最高的导电性，其电导率可达5×103～104Ω-1·cm-1（金属铜的电导率为105Ω-1·cm-1） 目前，对结构型导电高分子的导电机理、聚合物结构与导电性关系的理论研究十分活跃。应用性研究也取得很大进展，如用导电高分子制作的大功率聚合物蓄电池、高能量密度电容器、微波吸收材料、电致变色材料，都已获得成功。 但总的来说，结构型导电高分子的实际应用尚不普遍，关键的技术问题在于大多数结构型导电高分子在空气中不稳定，导电性随时间明显衰减。此外，导电高分子的加工性往往不
高分子材料研究前沿及发展趋势
高分子材料研究前沿及发展趋势 .通用高分子材料向高性能、多功能、低污染、低成本方向发展 通用高分子材料主要是指塑料、橡胶、纤维三大类合成高分子材料及涂料、黏合剂等精细高分子材料。高性能、多功能、低成本、低污染（环境友好）是通用合成高分子材料显著的发展趋势。在聚烯烃树脂研究方面，如通过新型聚合催化剂的研究开发、反应器内聚烯烃共聚合金技术的研究等来实现聚烯烃树脂的高性能、低成本 2. 在有机/高分子光电信息功能材料领域，光、电、磁等功能高分子材料作为新一代信息技术的重要载体，在21世纪整个信息技术的发展中将占有极其重要的地位。非常值得关注并可能取得突破的重要方向是：有机/高分子显示材料特别是电致发光材料、超高密度高分子存储材料、高分子生物传感材料等。此外，还有新型功能高分子材料的设计、模拟与计算、合成与组装以及分子纳米结构的构筑。高分子的组装、自组装以及在分子电子器件上的应用研究等。
在生物医用材料领域，总的发展趋势是：从简单的植入发展到再生和重建有生命的组织和器官；从大面积的手术损伤发展到微创伤手术治疗；从暂时性的组织和器官修复发展到永久性的修复和替换；从药物缓释发展到控释、靶向释放。生物医用材料研究的重点是：基于生物学原理，赋予材料和植入体生物结构和生物功能的设计；可靠地试验材料生物安全性和预测材料长期寿命的科学基础；先进的工艺制造方法 学。 要化工原料。其中最丰富的资源有纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等。它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或齐聚物用作化工原料。为解决环境污染问题，一方面生物降解高分子材料的研究已成为研究热点，另一方面废弃高分子材料的回收利用也成为重要研究方向。生物降解高分子材料在20世纪末和21世纪初得到迅速的发展，特别是一些发达国家的政府和企业投入巨资开展生物可降解高
导电高分子材料的简介
导电高分子材料的简介、应用和发展前景 摘要：与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。 关键词:导电高分子制备方法导电机理性能应用发展趋势 1.简介 高分子材料在很长一段时期都被用作电绝缘材料.随着不同应用领域的需要以及为进一步拓宽高分子材料的应用范围，一些高分子材料被赋予某种程度的导电性以致成为导电高分子材料。导电高分子又称导电聚合物，自从1976年，美国宾夕法尼亚大学的化学家Mac Diarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔（Poly acetylene，简称PA）具有类似金属的导电性（导电高分子的导电性如图）；1977年，日本白川英树等人才发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔薄膜具有金属导电的性质，电导率达到10S/m。这是第一个导电的高分子材料。人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入。以后，相继开发出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩等能导电的高分子材料。这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发现和发展为低维固体电子学,乃至分子电子学的建立和完善作出重要的贡献,进而为分子电子学的建立打下基础,而具有重要的科学意义。 现有的研究成果表明，发展导电高分子兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能, 具有密度小，易加工成各种复杂的形状，耐腐蚀，可大面积成膜及可在十多个数量级的范围内进行调节等特点，因此高分子导电材料不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品，而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。 1.1导电高分子材料的分类 按结构和制备方法不同将导电高分子材料分为复合型与结构型两大类。复合型导电材料是由高分子和导电剂（导电填料）通过不同的复合工艺而构成的材料。结构型结构型导电高分子又称本征型导电高分子（Intrinsically conducting polymer，简称ICP），是指高分子材料本身或经过少量掺杂处理而具有导电性能的材料，其电导率可达半导体甚至金属导体的范围。 1.2 高分子导电材料的制备方法 复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种：一种是将亲水性聚合物或结构型导电高分子进行混合，另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中。结构型导电聚合物一般用电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子给体或受体进行掺杂后制得。 1.3 导电机理
高分子材料的历史与发展趋势(精)
高分子材料的历史与发展趋势 材料、能源、信息是当代科学技术的三大支柱。材料科学是当今世界的带头学科之一。材料又是一切技术发展的物质基础。人类的生活和社会的发展总是离不开材料，而新材料的出现又推动生活和社会的发展。人们使用及制造材料虽已有几千年的历史，但材料成为一门科学——材料科学，仅有30多年的时间，此为一门新兴学科，是一门集众多基础学科与工程应用学科相互交叉、渗透、融合的综合学科，因而对于材料科学的研究，具有深远的意义。高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前高分子材料在尖端技术、国防建设和国民经济各个领域得到广泛应用，已成为现代社会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料由于原料来源丰富，制造方便，品种繁多，用途广泛，因此在材料领域中的地位日益突出，增长最快，产量相当于金属、木材和水泥的总和。高分子材料不仅为工农业生产及人们的日常生活提供不可缺少的材料，而且为发展高新技术提供更多更有效的高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。 高分子科学是研究高分子化合物的合成、改性、高分子及其聚集态的结构、性能、聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科。它由高分子化学、高分子物理学、高分子工程学三个分支学科领域所组成，其主要研究目标是为人类获取高分子新材料提供理论依据和制备工艺。高分子科学具有广阔的开发新材料的背景，二十世纪三十年代首先由有机化学派生出高分子化学，当时恰好处在世界经济飞跃发展的氛围中，对新材料的需求日益迫切，因此高分子化学进而又融合了物理化学、物理学、数学、工程学、医学等有关学科的内容，逐渐形成了高分子科学这门独立的综合性学科，现在的高分子科学已经形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个分支领域相互交融、相互促进的整体学科。 高分子材料的发展大致经历了三个时期，即：天然高分子的利用与加工，天然高分子的改性和合成，高分子的工业生产(高分子科学的建立。
导电高分子的应用(精)
导电高分子的应用 学校名称：华南农业大学 院系名称：材料与能源学院 时间：2017年2月27日
由于导电高分子具有特殊的结构和优异的物化性能, 使其在电子工业、信息工程、国防工程及其新技术的开发和发展方面都具有重大的意义。其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了更加广泛的研究和开发, 并在许多领域显示出了广阔的应用前景。 1在电子元器件开发中的应用 1.1用于防静电和电磁屏蔽方面 导电高聚物最先应用是从防静电开始 的。将特定比例的十二烷基苯磺酸和对甲苯磺酸混合酸掺杂的PANI与聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）树脂（ABS）共混挤出，制备了杂多酸掺杂PANI/ABS复合材料，通过现场聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一层导电PANI，表面电阻可控制在 106-109Ω。通过对复合材料EMI屏蔽的研究，发现在101 GHz下，复合材料的屏蔽效能随其中PANI含量的增大而增大。 1.2 导电高分子材料在芯片开发上的运用 在各种带有微芯片的卡片以及条码读取设备 上，高分子聚合物逐渐取代硅材料。塑料芯片的 价格仅为硅芯片的1%-10%，并且由于其具有可溶 性的特性而更易于加工处理。目前国际上已经研 制出集成了几百个电子元器件的塑料芯片，采用 这种导电塑料制造的新款芯片可以大大缩小计算 机的体积，提高计算机的运算速度。 1.3 显示材料中的导电高分子材料 有机发光二极管是由一层或多层半导体有机膜，加上两头电极封装而成。在发光二极管的两端加上3伏-5伏电压，负极上的电子向有机膜移动，相反，
与有机膜相连的正极上的电子向负极移动，这样产生了相反运动方向的正负电荷载体，两对电荷载体相遇，形成了“电子-空穴对”，并以发光的形式将能量释放。由于它发光强度高、色彩亮丽，光线角几乎达到180度，可用于制造新一代的薄壁显示器，应用在手机、掌上电脑等低压电器上，也应用于金融信息显示上，使图像生动形象，并可图文通显。利用电致变色机理，还可用于制造电致变色显示器、自动调光窗玻璃等。 2在塑料薄膜太阳能电池开发中的应用 传统的硅太阳能电池不仅价格昂 贵，而且生产过程中消耗大量能源， 因此成本昂贵，无法成为替代矿物燃 料的能源，而塑料薄膜电池最大的特 点就是生产成本低、耗能少。一旦技 术成熟，可以在流水线上批量生产， 使用范围也很广。制造塑料薄膜太阳 能电池需要具有半导体性能的塑料。奥地利科学家用聚苯乙烯和碳掺杂形成富勒式结构的材料，再将它们加工成极薄的膜，然后在膜层上下两面蒸发涂上铟锡氧化物或铝作为电极。由于聚苯乙烯受到光照时会释放出电子，而富勒式结构则会吸收电子，如果将灯泡接在这两个电极上，电子开始流动就会使灯泡发光。 3在生物材料开发中的应用 在生命科学领域，导电高分子材料可制成智能材料，用于医疗和机器人制造方面。由于导电有机聚合物在微电流刺激下可以收缩或扩张，因而具备将电能转化为机械能的潜力，这类导电聚合物组成的装置在较小电流刺激下同样表现出明显的弯曲或伸张/收缩能力。为了把聚合物变成伸屈的手指活动，加上了含PPY 的三层复合膜[PPY/缘塑料膜/PPY]，其中一层PPY供给正电荷，另一层PPY供给负电荷。机器人手指工作：提供正电荷的一侧凹陷进去，即体积收缩；提供负电
关于导电高分子材料的研究进展
湖北汽车工业学院 本科生课程论文 《新材料导论》 论文题目关于导电高分子材料的研究进展学生专业班级 学生姓名（学号） 指导教师（职称） 完成时间
关于导电高分子材料的研究进展 摘要：与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的概念、分类、导电机理及其应用领域,综述了近些年来国内外科研工作者对导电高聚物的研究进展状况并对其发展前景进行了展望。 关键词：导电高分子；功能材料；导电机理；应用；述评。 自从1976年美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔(Polyacetylene,简称PA)具有类似金属的导电性以后,人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提高,新型交叉学科)))导电高分子领域诞生了。在随后的研究中科研工作者又逐步发现了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺等导电高分子。导电高分子特殊的结构和优异的物理化学性能使它成为材料科学的研究热点,作为不可替代的新兴基础有机功能材料之一,导电高分子材料在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。到目前为止,导电高分子在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、可溶性和加工性、导电机理、光、电、磁等物理性能及相关机理以及技术上的应用探索都已取得重要的研究进展。本文介绍了导电高分子的结构特征、导电机理及其应用领域,综述了近些年来导电高分子材料研究领域的进展状况。 1 导电高分子材料的分类 高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类： ①复合型高分子导电材料。 由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。 ②结构型高分子导电材料。 是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导
高分子材料行业现状及发展前景趋势展望分析报告(2017-2018年版)
2017年高分子材料行业分析报告Array 2017年9月出版
文本目录 一、行业发展状况 (4) 1、热塑性弹性体（TPE） (4) 2、改性塑料 (6) 二、行业监管体系 (7) 1、行业主管部门 (7) 2、行业政策 (8) 三、上下游关系 (10) 1、上游行业 (10) 2、下游行业 (11) 四、行业壁垒 (12) 1、技术壁垒 (12) 2、市场壁垒 (13) 3、资本壁垒 (14) 五、行业发展特点 (14) 1、行业的周期性特征 (14) 2、具有明显的客户锁定效应 (14) 3、专业化开发和服务要求高 (15) 六、市场规模与发展趋势 (16) 1、市场规模 (16) （1）热塑性弹性体 (16) （2）改性塑料 (18) 2、发展趋势 (19) 七、行业风险特征 (20)
1、原材料价格波动风险 (20) 2、技术人员流失和技术泄密风险 (21) 3、市场竞争加剧风险 (21) 八、行业竞争格局 (22) 1、竞争地位 (22) 2、相关公司简介 (22) 1）金发科技股份有限公司 (22) 2）广东银禧科技股份有限公司 (23) 3）深圳市富恒新材料股份有限公司 (23) 4）广东顺德顺炎新材料股份有限公司 (24)
一、行业发展状况 我国是世界高分子合成材料生产大国，以各类基础聚合物计，三大合成材料（合成树脂、合成橡胶、合成纤维）生产总规模已居世界首位；合成材料的成型加工总能力也已多年位居世界第一。 高分子材料是分子量极大的一类化合物构成的材料。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、胶粘剂及涂料等，其为石化基本原料所生产的石化中间原料合成，并可作为下游塑料、橡胶、树脂、纺织等制品产业的原料，因此其应用非常广泛，汽车、电子电器、纺织、建筑、医疗等日常生活所需的各行各业都需要用到高分子材料。 1、热塑性弹性体（TPE） 热塑性弹性体（Thermoplastic Elastomer）是一种既具有橡胶的特性（高弹性、压缩永久变形等），又有塑料加工特征（工艺简单）的环保低碳性高分子复合材料。 热塑性弹性体是新材料产业“十二五”重点产品，不但能够从根本上解决传统热固性橡胶难以回收再利用的问题，缓解石油资源危机和实现可持续发展的目标，还能够从很大程度上实现节能的目的。
高分子材料发展史
高分子材料发展史 随着生产和科学技术的发展，人们不断对材料提出各种各样的新要求。而高分子材料的出现逐渐满足了人们的需要。并对人类的生产生活产生了巨大的影响。 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。并且高分子材料资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。很容易为人所用。 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。 高分子材料是材料领域之中的后起之秀，是在人们长期的生产实践和科学实验的基础上逐渐发展起来的。几千年前，人们就开始使用棉、麻、丝、毛等天然高分子作丝织物材料。有些加工方法还改变了天然高分子的化学组成，如：天然橡胶硫化，皮革鞣制，天然纤维制成人造丝等。但由于当时受科学技术发展的限制，直到19世纪中叶，人们仍未能探究到高分子材料的本质。高分子材料科学的发展萌芽于19世纪后期和20世纪初。当时天然橡胶由异戊二烯，纤维素和淀粉由葡萄糖残体，蛋白质由氨基酸组成的确立，使高分子的长链概念获得了公认，孕育了高分子的思想。1872年德国化学家拜耳(A.Bayer)首先发现苯酚与甲醛在酸性条件下加热时能迅速结成红褐色硬块或粘稠物,但因它们无法用经典方法纯化而停止实验。20世纪以后,苯酚已经能从煤焦油中大量获得,甲醛也作为防腐剂大量生产,因此二者的反应产物更加引人关注。1907年贝克兰和他的助手不仅制出了绝缘漆,而且还制出了真正的合成可塑性材料—Bakelite,它就是人们熟知的“电木”、“胶木”或酚醛树脂。Bakelite一经问世, 很快厂商发现,它不但可以制造多种电绝缘品,而且还能制日用品,于是一时间把贝克兰的发 明誉为20世纪的“炼金术”。20世纪30~40年代是高分子材料科学的创立时期。新的聚合物单体不断出现，具有工业化价值的高效催化聚合方法不断产生，加工方法及结构性能不断改善。美国化学家卡罗塞斯(W.H.Carothers)于1934年合成了优良纺织纤维的聚酰胺-66，尼龙(Nylon)是它在1939年投产时公司使用的商品名。这一成功不仅是合成纤维的第一次重大
导电高分子综述
导电高分子材料及其应用 摘要： 导电高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜，以及电导率可 在绝缘体- 半导体- 金属态（10-9 到105 S/cm）的范围里变化。所以自从1977 年来，导电高分子材料的研究受到了普遍的重视和发展。本文介绍了国内外导 电高分子材料的分类、特点、应用及近年来研究发展的概况。同时还展望了导 电高分子有待发展的方向。 关键词：导电高分子;分类；应用 1导电高分子简介 20 世纪70 年代，白川英树、Heeger 和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后来又经掺杂发现了可导电的高聚物，这就是导电高分子材料。经过40 多年的发展，导电高分子材料也从最初的聚乙炔发展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等数十种高分子材料，成为 金属材料和无机导电材料的优良替代品。[1]但是导电高分子在变形过程中不仅仅存在弯曲 移动，而且还会产生蠕动现象，在器件的层间会发生快速分层的行为，溶剂易于挥发，使 用寿命有限、低的能量转换效率等等缺点使其在应用中具有难以突破的难点技术。[2] 2 高分子材料的分类及导电机理 导电高分子材料通常是指一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6S/cm 以上的聚合物材料。按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型（或本征型）导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。 2.1结构型高分子导电材料 结构型高分子导电材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子 材料。最早发现的结构型高分子聚合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。这种掺杂后的聚乙炔 的电导率高达105 S/cm。后来人们又相继开发出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子材料。这些材料掺杂后电导率可达到半导体甚至金属导体的导电水平。结构型 高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试 制半导体元器件等[3] 。但目前这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题，尚未进入实用阶段。 2.1.1 聚乙炔( PA) 纯净聚乙炔掺进施主杂质（碱金属（Li、Na、K）等）或受主杂质（卤素、AsF5、PF5 等）后才能导电。与半导体不同的是，掺杂聚乙炔导电载流子是孤子。聚乙炔是目前世界
高分子材料发展前沿及趋势2019
高分子材料研究前沿及发展趋势 1.通用高分子材料向高性能、多功能、低污染、低成本方向发展 通用高分子材料主要是指塑料、橡胶、纤维三大类合成高分子材料及涂料、黏合剂等精细高分子材料。高性能、多功能、低成本、低污染（环境友好）是通用合成高分子材料显著的发展趋势。在聚烯烃树脂研究方面，如通过新型聚合催化剂的研究开发、反应器内聚烯烃共聚合金技术的研究等来实现聚烯烃树脂的高性能、低成本化。高性能工程塑料的研究方向主要集中在研究开发高性能与加工性兼备的材料。通过分子设计和材料设计，深入、系统地研究芳杂环聚合物材料制备中的基本化学和物理问题，研究其多层次结构及控制技术，认识结构与性能之间的本质联系，寻求在加工性能和高性能两方面都适合的材料。合成橡胶方面，如通过研究合成方法、化学改性技术、共混改性技术、动态硫化技术与增容技术、互穿网络技术、链端改性技术等来实现橡胶的高性能化。在合成纤维方面，特种高性能纤维、功能性、差别化、感性化纤维的研究开发仍然是重要的方向。同时生物纤维、纳米纤维、新聚合物纤维德研究和开发也是纤维研究的重要领域。在涂料和黏合剂方面，环境友好及特殊条件下使用的高性能涂料和黏合剂是发展的两个主要方向。 2.功能高分子材料发展迅速，应用领域不断扩大，越来越多的功能高分子材料将从科学发明、发现走向实际应用在有机/高分子光电信息功能材料领域，光、电、磁等功能高分子材料作为新一代信息技术的重要载体，在21世纪整个信息技术的发展中将占有极其重要的地位。非常值得关注并可能取得突破的重要方向是：有机/高分子显示材料特别是电致发光材料、超高密度高分子存储材料、高分子生物传感材料等。此外，还有新型功能高分子材料的设计、模拟与计算、合成与组装以及分子纳米结构的构筑。高分子的组装、自组装以及在分子电子器件上的应用研究等。 在生物医用材料领域，总的发展趋势是：从简单的植入发展到再生和重建有生命的组织和器官；从大面积的手术损伤发展到微创伤手术治疗；从暂时性的组织和器官修复发展到永久性的修复和替换；从药物缓释发展到控释、靶向释放。生物医用材料研究的重点是：基于生物学原理，赋予材料和植入体生物结构和生物功能的设计；可靠地试验材料生物安全性和预测材料长期寿命的科学基础；先进的工艺制造方法学。 在吸附分离材料领域，分离膜的发展重点是在研究聚合物分离膜制备、成膜机理及其与聚合物结构关系基础上实现膜结构与膜分离性能的预测、调控与优化；通过分离膜与生化技术的集成，实现合成高分子膜材料的强度与可加工性能以及天然生物膜的特殊选择性与生物活性的有机组合。对于吸附分离树脂，不直接利用生物配体，而是通过模拟亲和作用及超分子化学的多重作用（分子识别）来设计合成具有分子识别特征的高选择性吸附树脂材料，具有重要的理论意义和实用价值。新型印迹聚合物材料的设计与制备及选择性分离功能的研究也是重要的发展方向。 3.高分子材料科学与资源、环境的协调发展越来越受到重视 基于石油资源的合成高分子材料已得到了大规模的应用，在带给我们方便的同时也带来了环境污染的问题，而且50年后将面临石油资源逐渐枯竭的威胁。因此，基于可再生的动物、植物和微生物资源的天然高分子将有可能成为未来高分子材料的主要化工原料。其中最丰富的资源有纤维素、木质素、甲壳素、淀粉、各种动植物蛋白质以及多糖等。它们具有多种功能基团，可通过化学、物理方法改性成为新材料，也可通过化学、物理及生物技术降解成单体或齐聚物用作化工原料。为解决环境污染问题，一方面生物降解高分子材料的研究已成为研究热点，另一方面废弃高分子材料的回收利用也成为重要研究方向。生物降解高分子材料在20世纪末和21世纪初得到迅速的发展，特别是一些发达国家的政府和企业投入巨资开展生物可降解高分子材料的研究与开发，已取得可喜的进展。生物降解高分子材料要求具