第六章------功能高分子材料及新技术研究
功能高分子的种类及其分类
（2）通过聚合反应，将可聚合的功能型单体制备 成功能高分子材料。
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2012-11-5
1.小分子功能材料的高分子化
聚合物包埋法 首先将小分子功能化合物加入到普通单体或单体 溶液中，然后通过聚合反应将小分子功能化合物 包埋起来。 聚合物分子与小分子功能化合物之间没有化学键 连接，固化作用是通过聚合物的包络作用实现的。
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2012-11-5
2. 高分子材料的功能化
• 高分子材料的化学功能化 利用接枝反应在聚合物骨架上引入活性功能基，
改变聚合物的物理化学性质，赋予其新的功能。
用来进行接枝反应的聚合物材料大多是常见商品， 例如聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯酸衍生物、纤 维素等，其中使用最多的是聚苯乙烯。
（1）反应型功能高分子材料
能够参与化学反应过程的功能高分子材料， 主要包括高分子试剂和高分子催化剂等。
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2012-11-5
（2）按功能高分子材料的性质和功能分类
（2）光敏型功能高分子材料 在光（主要是紫外光）的作用下能够发生物理化 学反应并改变聚合物分子结构的功能高分子材料
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主要内容
第六章 第七章 第八章 第九章 光敏高分子材料 医用高分子材料 高分子液晶材料 高分子电解质
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第一章
绪 论
一、预备知识
二、功能高分子材料的定义
三、功能高分子材料功能的主要来源
四、功能高分子材料的分类
五、功能高分子材料的主要制备方法
（2）聚合物分子与其他物质分子的复合 • 聚醚与离子化合物的复合制备导电高 分子材料 • 聚合物与铁粉复合制备屏蔽材料
润物细无声——“功能高分子材料”课程思政建设的探索与实践
大学化学Univ. Chem. 2021,36 (3), 2007043 (1 of 6)•专题• doi: 10.3866/PKU.DXHX202007043 润物细无声——“功能高分子材料”课程思政建设的探索与实践宫琛亮*，张树江，张向东，惠新平*兰州大学化学化工学院，兰州730000摘要：“功能高分子材料”课程是化学专业的一门选修课，也是功能材料专业的重要专业课之一。
将思政元素多元化引入课程教学中，分别从思政元素与讲授内容的结合、引导学生对相关学科前沿的讨论和总结撰写综述论文并主动参与科学研究三方面对“功能高分子材料”课程思政建设进行了探索和实践，实现了“润物细无声”的课程思政教学目标。
关键词：课程思政；功能高分子材料；多元化中图分类号：G64；O6Moistening Things Silently: The Exploration and Practice of Course Ideology and Politics Construction in “Functional Polymer Materials” CourseChenliang Gong *, Shujiang Zhang, Xiangdong Zhang, Xinping Hui *College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou 730000, China.Abstract:“Functional polymer materials” is not only an elective course of the chemistry, but also an important professional course of the functional materials. In order to achieve the “moistening things silently” teaching goal, this paper introduces the exploration and practice of the course ideology and politics construction in “functional polymer materials” course from the following aspects: the combination of the ideological and political elements and teaching content, guiding students to discuss and interact with the frontier of related disciplines, and writing review papers and actively participating in scientific research.Key Words: Course ideology and politics; Functional polymer materials; Diversification为深入贯彻习近平总书记在学校思想政治理论课教师座谈会上的重要讲话精神，2019年8月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，明确提出要整体推进高校课程思政建设，发挥所有课程的育人功能[1]。
高分子化学与物理专业博士研究生培养方案
高分子化学与物理专业博士研究生培养方案（专业代码：070305）一、培养目标产、学、研结合联办“高分子化学与物理”博士点。
培养热爱祖国、治学严谨和高尚的科学道德，能从事高分子化学与物理国际前沿领域和直接为国民经济建设创新工程进行的科学研究、教学工作和专门技术工作的高分子化学与物理的高层次专业人才。
掌握本学科坚实的基础理论、系统的专业知识和高级的实验技能，了解本学科主要研究方向、国内外发展动态。
能熟练掌握两门外国语，其中一门达到“四会”。
二、学习年限三年。
三、研究方向1．功能高分子及生物高分子（西北师范大学）2．聚合物摩擦学（中国科学院兰州化学物理研究所）3．聚合物合成工程与改性（中国石油集团公司兰州石英钟化公司化工研究院）4．微波固相合成与催化（西北师范大学）5．纳米材料与分析技术（西北师范大学）6．高分子电化学（西北师范大学）四、课程设计专业培养方案设置与学分分配表五、教学要求攻读博士学位课程实行学分制，博士研究生至少完成20个学分。
1．政治理论课和外语课程的设置按照国家有关规定执行。
外国语课程应重点培养研究生综合运用语言的能力，能熟练阅读本专业外文资料，具有熟练撰写研究论文和进行国际交流的能力。
2．必修学位课不同研究方向的研究生统一安排共同课程，主讲教师由从事本专业研究工作时间较长、科研成果丰硕的教授担任，由博士生导师组协调安排。
3．选修学位课原则上按照二级学科设置，根据不同研究方向选修，由该研究方向的导师亲自主讲。
4．专题报告：为博士生必修环节。
博士生就其研究领域的学术前沿和自己的研究成果为硕士生做3-4次学术报告。
每次报告后由导师组评定成绩。
高分子化学与物理专业博士研究生学位课程教学大纲课程名称：高分子化学前沿总学时：72学分：4授课方式：讲授，专题报告考核方式：考查学术报告教学大纲：第一章高分子科学的学科前沿及学科发展第二章原子（基团）转移自由基聚合（A TRP）第三章缩聚型聚酰亚胺的分子设计与合成第四章嵌段共聚物纳米结构材料第五章聚合物相和相转变中的亚稳态行为及其临界现象第六章芳香聚酯、共聚酯和共混物的序列结构、酯交换、结晶性及其相容性第七章现代激光光散射——一种研究高分子和胶体的有利工具第八章原子力显微镜在高分子表面研究中的应用第九章共轭聚合物及其电致发光器件第十章含富勒烯聚碳酸酯的合成及其光学性质第十一章智能型凝胶第十二章多孔高分子载体在环境生物技术方面的应用第十三章分子识别模板聚合物材料第十四章毛细管流动中的聚俣物熔体分子不稳定性——界面粘-滑转变、壁滑及挤出物畸变参考书：1．“海外高分子科学的新进展”，何天白，胡汉杰编，化学工业出版社，1997.9。
高分子材料与应用各章习题总结
高分子材料及应用各章试题总结第一章绪论1【单选题】材料研究的四要素是？∙A、合成/加工、结构/成分、性质、实用性能∙∙B、合成/加工、结构/成分、性质、使用性能∙∙C、分子结构、组分、性质、使用性能∙∙D、分子结构、组分、性质、实用性能∙我的答案：B2【多选题】未来新一代材料主要表现在哪些方面？∙A、既是结构材料又具有多种功能的材料∙∙B、具有感知、自我调节和反馈等能力的智能型材料∙∙C、制作和废弃过程中尽可能减少污染的绿色材料∙∙D、充分利用自然资源，能循环作用的可再生材料∙我的答案：ABCD3【判断题】材料的性能可分为两类，一种是材料本身所固有的称之为功能物性，另一种是通过外场刺激所转化的性能称为特征性能。
∙我的答案：∙4【判断题】材料的特征性能是指在一定条件下和一定限度内对材料施加某种作用时，通过材料将这种作用转换为另一种作用的性质。
例如许多材料具有把力、热、电、磁、光、声等物理量通过“物理效应”、“化学效应”、“生物效应”进行相互转换的特性。
∙我的答案：∙5【判断题】材料的功能物性是指材料本身所固有的性质，包括热学、电学、磁学、力学、光学等。
∙我的答案：6【简答题】材料科学的内容是什么？∙我的答案：一是从化学角度出发，研究材料的化学组成，健性，结构与性能的关系规律；二是从物理学角度出发，阐述材料的组成原子，分子及其运动状态与各种物性之间的关系。
在此基础上为材料的合成，加工工艺及应用提出科学依据。
∙7【简答题】材料的基本要素有哪些？∙我的答案：1，一定的组成和配比∙2，具有成型加工性∙3，具有一定的物理性质，并能够保持∙4，回收，和再生性∙5，具有经济价值∙8【简答题】材料科学的主要任务是什么？∙我的答案：就是以现代物理学，化学等基础学科理论为基础，从电子，原子，分子间结合力，晶体及非晶体结构，显微组织，结构缺陷等观点研究材料的各种性能，以及材料在制造和应用过程中的行为，了解结构-性能-应用之间的规律关系，提高现有材料的性能，发挥材料的潜力并探索和发展新型材料以满足工业，农业，生产，国防建设和现代技术发展对材料日益增长的需求。
第六章 聚合物的化学反应更新
对于乙烯基聚合物，一旦分子链产生断链生成自由基后，除解 聚反应外，还可发生向大分子的夺氢转移反应，特别是存在活泼 的α- H 时： -H
H CH2 C X + H CH2 C X CH2 CH2 X + C X CH2 C X
聚烯烃（聚乙烯、乙丙橡胶）在过氧化物、高能幅射作用 下可发生交联。
乙丙橡胶的交联（硫化）发生在叔碳原子上
CH 3 2 CH 2CCH 2 CH 3 CH 2CCH 2 CH 2CCH 2 CH 3
6.8
降解(degradation)
降解是聚合物分子量变小的化学反应的总称。 化学因素：水、醇、酸 聚合物降解的因素
B
RLi + A
H2O
RAm Bn Li
RAm Bn H + LiOH
但要注意链阴离子的活性，pKa大的单体可引发小的 S t MMA AN 如何制备MMA－St－MMA 三嵌段共聚物？
预聚物的嵌段反应有两种基本形式：大分子引发剂法和末端功能 基偶联法。 （1）大分子引发剂法
（2）功能基偶联法
第六章 高分子的化学反应
高分子化学是研究高分子化合物合成与反应的一门科学。
研究高分子化学反应的意义： 扩大高分子的品种和应用范围 在理论上研究和验证高分子的结构 研究影响老化的因素和性能变化之间的关系 研究高分子的降解，有利于废聚合物的处理
高分子化学反应的分类：
1. 聚合度基本不变的反应，侧基(side group)和端基 (terminal group)变化
物理因素：热、光、幅射、机械力
物理－化学因素：热氧、光氧
新版材料合成与制备.pdf
第一章绪论1．材料按化学组成可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料四类。
2．材料合成与制备是通过一定的途径，从气态、液态或固态的各种不同原材料中得到化学上及性能上不同于原材料的新材料。
研究内容：一是研究新型材料的合成方法；二是研究已知材料的新合成方法、新合成技术，从而指定节能、经济、环保的合成路线及开发新型结构和功能的材料。
3．材料科学与工程的四个基本要素：合成与加工、组成与结构、性质、使用性能。
第二章无机材料合成实验技术1．表征真空泵的工作特性的四个参量：起始压强、临界反压强、极限压强、抽气速率。
2．平衡分离过程：借助分离媒介（如热能、溶剂或吸附剂）使均相混合物系统变成两相系统，再以混合物中各组分在处于相平衡的两相中不等同的分配为依据而实现分离。
3．速率分离过程：在某种推动力（浓度差、压力差、温度差、电位差等）的作用下，有时在选择性透过膜的配合下，利用各组分扩散速率的差异实现组分的分离。
4．吸附分离过程：利用混合物中各组分与吸附剂表面结合力强弱的不同，即各组分在固体相（吸附剂）和流体相间的吸附分配能力的差异，使混合物中难吸附组分与易吸附组分得以分离。
特点：①多数吸附剂具有良好的选择性，同时，被吸附组分又可在不同的条件下脱附，方便被吸附组分的分别收集和吸附剂的再生利用；②吸附剂化学稳定性好，分离所得产物纯度高；③吸附与解吸速度快，为快速分离和获得小体积淋洗液创造了条件；④吸附剂价廉易得，实验操作简单；⑤为了增加表面作用位置，吸附剂通常制成多孔结构和大比表面积。
吸附机理：⑴吸附作用机理复杂，包括静电吸附、氢键作用、离子交换、络合作用等多种物理和化学过程；⑵从分子间作用力的观点来看，吸附作用是吸附剂表面的立场与吸附质分子之间相互作用的结果，主要是物理吸附；⑶硅胶、Al2O3表面含有大量羟基及O原子，能与许多物质形成氢键。
氢键和电荷转移相互作用均产生较强的吸附能；⑷极性吸附剂与极性分子之间的吸附力较强，选择性也较高。
天大高分子物理课件第六章 高分子液体的流变性
图6-2 结晶聚合物的温度-形变曲线非晶与结晶聚合物的温度-形变曲线
图6-1 非晶态线型聚合物
的温度-形变曲线
对非晶的无定型聚合物而言，温度
高于流动温度T f 即进入粘流态。
分子量低时，温度高于T m 即进入粘流态；
分子量高时，温度高于T f 才进入粘流态
热塑性塑料的成型过程加热塑化流动成型冷却固化
高分子整链的运动如同一条蛇的蠕动，它是通过链段的相继跃迁来实现的。
n与1相差越大，偏离牛顿流体的程度越强
剪切应力与剪切速率的关系
理想宾汉流体
假塑性流体
牛顿流体
膨胀性流体
理想宾汉流体牛顿流体
在流动时，每个长链分子总是力图时之际全部进入同一流
表观粘度
n
表观粘度和剪切速率的关系
第一牛顿区第二牛顿区
幂律区（假塑区）
高分子流动时伴有高弹形变的生产实际影响塑料挤出件尺寸回缩，截面尺寸的增加
纤维的挤出胀大
使用最为广泛，它可以在较宽的范围调节剪切速率和温度，最接近加工条件。
剪切速率范围为101～106s-1，切应力为。
对于同种聚合物而言，熔融指数越大，聚合物熔体由于不同聚合物的测定时的标准条件不同，因此不
同轴圆筒粘度计因内筒间隙较。
高分子材料_第一章_绪论汇总.
8
高分子材料
《高分子材料》
讲授内容及课时分配
第一章 绪论……………………..（4h） 第二章 通用塑料……………....（6h）
第三章 工程塑料…………..……(6h)
第四章 合成纤维………………. （6h） 第五章 橡胶………………………（6h） 第六章 涂料和粘合剂…………..（4h） 第七章 功能高分子材料………….（4h）
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高分子材料
人造器官组织
在 体 内 的 分 解 过 程
缓 释 长 效 阿 斯 匹 林
6
高分子化学
【光致变色高分子 】螺苯并吡喃类衍生物是一类典型的光 致变色化合物，将其引入纤维素类聚合物分子链上，用这种 聚合物仿制的纤维就具有光致变色功能。变色反应式如下：
共轭链变 化引起颜 色变化
通过上述反应实现了人们的服装可以随光线强弱变化而变化。
第八章 高分子共混和复合材料..（4h）
9
教学目标：通过本课程的学习，应使学生了解常 用的高分子材料，掌握各种高分子材料的结构、 性能及使用要求，在实践中会选用合适的材料， 并初步具有工艺实践的能力。 教学要求：熟悉各种合成高分子材料，如塑料、 橡胶、纤维、涂料、胶粘剂以及功能高分子材料， 如离子交换树脂、离子选择性薄膜等的种类与性 能及应用。 重点与难点：各种合成高分子材料的结构、性能 及应用。 考核：平时30％ 考试70％
14
1940年 英国人T. R. Whinfield合成出聚酯纤维 （PET）。 1940年代 Peter Debye 发明了通过光散射测定高 分子物质分子量的方法。 1948年 Paul Flory 建立了高分子长链结构的数学 理论。 1953年 德国人Karl Ziegler与意大利人Giulio Natta分别用金属络合催化剂合成了聚乙烯与聚丙 烯。
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可编辑 精品文档，欢迎下载 第六章 功能高分子材料及新技术研究 功能材料的概念最早由美国贝尔实验室J. A. Morton博士提出，主要指具有声、光、电、磁、热、化学、生物学等功能及转换功能的一类材料。功能高分子是功能材料中的新军，由于高分子材料具有轻、强、耐腐蚀、原料丰富、种类繁多、制备简便、易于分子设计等特点，功能高分子材料的研究和发展十分迅速，成为近年来高分子科学最活跃的研究领域。功能高分子及有关新技术研究的前沿领域包括：电子功能聚合物及信息技术研究（光电磁功能高分子、高分子液晶显示技术、电致发光技术、塑料高密度电池、分子器件、非线性光学材料、高密度记录材料等）、医药功能高分子及卫生保健技术研究（高分子药物、控制药物释放材料、医用材料、医疗诊断材料、人体组织修复材料等）、信息高分子的合成及应用技术等。此外，通用高分子的改性技术、天然高分子的利用及改性、聚合物生物降解材料及聚合物资源的再利用技术等，也归属于这一领域。本章重点选择电子功能高分子及电光技术、医药功能高分子及卫生保健技术、环境友好高分子材料——完全生物降解高分子材料的应用予以介绍。
第一节 电子功能高分子及电光技术研究 电子功能材料具体指那些具有电特性的材料，如电阻材料、导电材料、介电材料、超导材料、电光转换材料、电热转换材料等。电子功能材料在微电子技术、激光技术，特别是近年来迅速发展的信息技术方面发挥着越来越重要的作用。 一、结构型导电高分子（π共轭高分子） （一）典型共轭高分子的合成 有机高分子一直是以电绝缘性著称的，广泛被用作电器开关、闸刀、电线电缆外绝缘层等。直到1977年日本的白川英树发现掺杂聚乙炔具有与传统的金属，如铜、铝接近的电导率时，结构导电高分子才被认识。经过二十几年的发展，导电高分子已成为化学及物理学的重要研究领域，不仅提出了孤子理论（SSH理论）解释聚乙炔的导电行为，还相继合成了聚对苯、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯硫醚等多种结构导电高分子，产生了导电高分子这门新兴的学科。导电高分子的三位发明人黑格教授、麦克迪尔米德教授和白川英树教授也被授予2000年诺贝尔化学奖。 表6-1 几种典型导电高分子的结构和室温电导率 名 称 结 构 式 电导率/s·cm-1 可编辑
精品文档，欢迎下载 聚乙炔 聚吡咯
聚噻吩 聚苯胺 聚苯硫醚 聚对苯撑
105/（10-10） 102/（10-8）
102/（10-8） 102/（10-10） 10/（10-16）
102/（10-15） 注：括号内数据为未掺杂时的电导率 1.聚乙炔 仅反式聚乙炔掺杂后才给出高的电导率。聚乙炔是用Ziegler-Natta催化剂合成的，如Ti(OBu)4/AlR3、Nd(i-OC3H7)3/ AlR3等，合成方法有搅拌法与在浓的催化剂表面聚合法。在浓的催化剂表面聚合时可以得到高结晶的、具有拉伸性的薄膜状聚合物，掺杂后可得到高的电导率。搅拌聚合法得到的是粉末状的聚乙炔，电导率也低得多。为得到高的电导率，将聚乙炔膜进行拉伸处理是非常重要的。聚乙炔由于在空气中不稳定，限制了其进一步的应用。 2.聚苯胺 聚苯胺的合成可以采用电化学法和化学法。电化学聚合可以得到膜状的聚苯胺，适宜合成小批量样品。化学法包括缩聚和氧化聚合两类，适合制备大批量样品。
图6-1本征态聚苯胺的结构式 苯胺氧化聚合常用氧化剂为(NH4)2S2O8，聚合在质子酸-水溶液中进行。质子酸主要有HCl、HBr、H2SO4、HClO4、CH3COOH、HBF4，足够高的酸浓度有利于1,4-偶联方式。目前广泛接受的聚苯胺的结构是1987年由麦克迪尔米德（MacDiarmid）提出的苯式-醌式结构单元共存模型（图6-1），两种结构单元可以通过氧化-还原反应相互转化。聚苯胺比聚乙炔稳定，尤其是可溶性聚苯胺的获得，使得聚苯胺成为最具应用价值的导电高分子之一 3.聚噻吩 将聚噻吩的结构和聚乙炔的结构联系起来看，可以认为聚噻吩是用硫原子S取带了顺式聚乙炔1,4位置的氢的结果。
n NH
n
Sn -NH-n
Sn
n
NHNHx N
N
y n
CHCHC
HCHC
HC
HSSS可编辑 精品文档，欢迎下载 图6-2 本征态聚噻吩结构 聚噻吩的合成方法有络合催化缩聚、电解氧化和化学氧化。
（催化缩聚）
图6-3聚噻吩的几种合成方法 （二）共轭高分子的导电机理 1.载流子 金属导电的载流子是电子，半导体导电的载流子是电子和空穴。由于 共轭体系的电子具有离域的性质，因此提出了 电子离域理论。这种理论虽然能够说明导电共轭高分子很多导电现象，但在解释掺杂共轭高分子的导电载流子不带自旋的实验结果方面则遇到了很大困难。后来又提出了孤子理论、极化子理论和双极化子理论。 主链共轭的高分子体系通过适当的氧化、还原反应可以形成如下结构（图6-4），即氧化的结果在共轭高分子链中造成电荷分离（极化），产生了阳离子自由基（物理学上则称为极化子）。正电荷（阳离子）可以通过双键的重排沿着高分子链移动，从而使高分子成为导体。
阳离子自由基 图6-4 聚乙炔氧化掺杂示意 A-为反阴离子 聚乙炔很容易被氧化，可以用I2、AsF5、FeCl3等作为氧化剂，则对应的反离子A-分别为I-3 AsF-6、
FeCl-4等。若将聚乙炔还原，则得到下列结构：
阴离子自由基 图6-5 聚乙炔还原掺杂示意 A+为反阳离子 此时负电荷（阴离子）可以通过双键的重排沿着高分子链移动，而使高分子成为导体。聚乙炔的氧化能力很低，因此所用还原剂为Li、Na等强还原剂。反离子A+则为Li+、Na+。 掺杂后共轭高分子链中的自由基可以在双键重排过程中消失，仅留下正电荷或负电荷，成为阳离子孤子（Soliton）或阴离子孤子：
AC+C
氧化A+CC
还原
C
C
C+
C+
C
C
C+
C+
C
C
C+
C+
C
C
C+
C+
C+C+可编辑 精品文档，欢迎下载 图6-6 阳离子孤子的形成过程 孤子、极化子(polaron)、双极化子(bipolaron)是共轭高分子中电的传导体。磁化率的测定结构表明聚乙炔主要是孤子导电，而聚噻吩、聚吡咯等高分子的导电载流子则是极化子和双极化子。 二、复合型导电高分子 将导电物质与高分子材料复合可得到导电高分子。这类导电高分子从20世纪60年代迅速发展至今，已有了多种品种。如导电橡胶、导电塑料、导电涂料等。所加入的导电物质可分为金属类、非金属、金属化合物类，所得到的材料可分为半导电性材料、导电性材料、高导电性材料、防静电材料。 复合型导电高分子的导电性能与导电物质的加入量紧密相关，当导电物质的添加量超过某一定值时，复合物的电导率急剧增大，继续增加导电物质的量，电导率几乎不再增加。通常导电物质的体积分数在5%时，复合物的电导率出现迅速增加的情况。常用的导电性物质有，炭黑、石墨、金属硫化物（硫化铜CuS）、铜、银、镍、铝等的粉末、箔片、纤维。
图6-7 导电通道（导电链）的形成 复合材料中的载流子仍然是电子和空穴（取决于所加入的导电性物质），电子和空穴如何在绝缘的高分子介质中传导，一般认为是通过导电通道的形成实现的。在复合型导电高分子材料中导电粒子的体积含量超过一定值后，导电粒子相互接触形成导电通道的几率急剧增大，使电导率迅速增加。除了粒子间直接接触外，电荷可通过隧道效应在粒子之间转移，当导电粒子间的距离达到1nm以下时，这种电荷转移就会急剧增大。
导电物质与高分子之间的界面粘接力影响导电物质在高分子基质中的分散状态，良好的界面粘接将导致导电物质在高分子基质中均匀分布，不利于形成导电通道。适当的界面粘接力才会形成导电通道。硫化铜与几种高分子复合所得到的电导率结果如下： PVA PMMA PAN 这几种高分子的表面张力顺序则为：PVA PMMA PAN，即表面张力小的高分子基质给出高的电导率。 三、其它导电高分子 除上述导电高分子外，还有电子转移络合物型导电高分子，离子导电型高分子等多种形式的导电高分子。其中离子导电型高分子作为高分子电解质用于固体电池的制备已接近实用阶段。 四、电子功能高分子的应用技术 （一）电致发光器件可编辑 精品文档，欢迎下载 无机半导体材料（电导率10-9~100s·cm-1）一直是电致发光器件的主要材料，如无机半导体二极管、无机半导体薄膜、无机半导体粉末等电致发光器件已经获得了广泛的应用，但无机半导体材料由于制作工艺复杂、难以大面积平板显示、发光效率低等缺点限制了无机电致发光材料的进一步应用。采用有机高分子材料制作电致发光器件将有许多优势：分子结构可以设计（种类繁多）、可以加工成任意形状（可弯曲、大面积）、可以实现红绿蓝多色显示、附加电路简单、不需要背照明（可实现小型便携式显示）等。 1.高分子光二极管
1990年英国剑桥大学的Friend首次报道了Al/PPV（聚苯乙炔，电导率10-12~105 s·cm-1）/SiO2夹心电池在外加电场作用下可以发出绿色荧光以来，聚合物电致发光材料的研究迅速成为电子功能高分子领域的热点之一。 这种电致发光器件是一个二极管，制备方法是首先在导电玻璃表面旋转流延（旋转涂膜）上聚苯乙炔预聚体，然后高温转化形成聚苯乙炔薄膜（发光层），最后真空镀铝薄膜，如图11-4。
图6-8聚合物发光二极管示意图 无机半导体薄膜型电致发光二极管的发光层为掺杂的硫化锌(ZnS)，制膜时先把ZnS制成小球，再用电子轰击使其沉积在250℃左右的衬底上制成电致发光薄膜，然后在550℃真空下热处理1小时。 图6-8所示的发光二极管荧光效率很低，量子效率≤0.05%。2000年加州大学的研究小组使用可溶性烷氧基聚苯乙炔作发光层，用金属钙（Ca）作阴极得到量子效率为1%的桔红色发光二极管。其它聚合物发光二极管结构组成见表6-2。 表6-2 几种共轭聚合物发光二极管组成及性能 聚合物 二极管结构 荧光颜色 量子效率/%
ITO/Polymer/Al ITO/PVK/Polymer/Ca ITO/Polymer/Ca ITO/PVK/Polymer/Ca 蓝色 蓝紫 黄色 绿色 0.01~0.05
3.0
0.3
≤0.01
注：ITO为导电玻璃
n
+-VPPVAl
n On OR
ORSn