复合型导电高分子材料导电机理研究及电阻率计算
导电高分子材料
什么是导电高分子的掺杂呢？
纯净的导电聚合物本身并不导电，必须经过掺 杂才具备导电性
掺杂是将部分电子从聚合物分子链中迁移出来 从而使得电导率由绝缘体级别跃迁至导体级别 的一种处理过程
导电聚合物的掺杂与无机半导体的掺杂完全不 同
导电高分子的掺杂与无机半导体的掺杂的对比
目前掺杂的方式主要有两种 ：
氧化还原掺杂 ：可通过化学或电化学手段来实现 。化学 掺杂会受到磁场的影响
遗憾的是目前为止还没有发现外加磁场对聚合物的室温电 导率有明显的影响
质子酸掺杂 ：一般通过化学反应来完成，近年发现也可 通过光诱导施放质子的方法来完成
还有掺杂—脱掺杂—再掺杂的反复处理方法，这种掺杂方 法可以得到比一般方法更高的电导率和聚合物稳定性
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导电机理与结构特征
④π价电子 两个成键原子中p电子相互重叠后产生 π键，构成π键的电子称为π价电子。当π电子孤立 存在时这种电子具有有限离域性，电子在两个原 子之间可以在较大范围内移动。当两个π键通过一 个σ键连接时，π电子可以在两个π键之间移动，这 种分子结构称为共轭π键。
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导电机理与结构特征
利用导电高分子与金属线圈当电极，半导体高分子在中间，当两电 极接上电源时，半导体高分子将会开始发光。比传统的灯泡更节省能源 而且产生较少的热，具体应用包括平面电视机屏幕、交通信息标志等。
导电高分子材料的应用
半导体特性的应用－太阳能电池
导电高分子可制成太阳电池，结 构与发光二极管相近，但机制却相反 ，它是将光能转换成电能。 优势在于 廉价的制备成本，迅速的制备工艺， 具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性 。
导电高分子材料的应用
导体特性的应用
抗静电 理想的电磁屏蔽材料，可以应用在计算机、电视机、起搏器等 电磁波遮蔽涂布 能够吸收微波，因此可以做隐身飞机的涂料 防蚀涂料 能够防腐蚀，可以用在火箭、船舶、石油管道等
电缆屏蔽材料的种类及应用
引言屏蔽电缆（图1），一方面可以减少电缆内部传输信号的泄漏，降低对外的电磁辐射污染，使信息更加保密；另一方面可以有效地防止外部电磁环境对电缆内信号产生干扰，保证信号传输的质量。
本文主要介绍当前国内外电缆屏蔽材料的种类及研究现状。
电缆屏蔽层的屏蔽范围；② 可增加屏蔽层的厚度来提高电缆屏蔽性能；③ 可在电缆屏蔽结构上采用多层屏蔽，这是由于电磁波在层与层之间存在的反射，使得多层屏蔽效果比厚度相同的单层屏蔽效果更好。
2 电缆屏蔽材料的种类2.1 金属丝编织防波套金属丝编织防波套是通过编织设备将金属丝以一定的编织结构编织而成的，金属丝多采用铜丝（包括镀银铜丝、镀锡铜丝等）和钢丝等，张险峰等[4]用铜包铝丝来代替铜丝作为编织屏蔽材料，通过实验发现，铜包铝丝的规格略选择大一些，并将编织结构略加调整，屏蔽性能可等同于或略高于铜丝编织，电缆的力学性能也完全能够保证使用要求。
对于金属丝编织防波套，不同的结构参数具有不同的屏蔽性能，刘诗钟等[5-7]研究了金属丝编织防波套的结构参数与屏蔽性能的关系：① 编织层的屏蔽效能不仅与金属本身的电导率和磁导率有关，还与金属丝编织的层数、覆盖率和编织角等结构参数相关，且层数越多、覆盖率越大、编织角越小，编织层的屏蔽性能越好；② 编织角应控制在30~45之间，但结合实际生产，编织角在30±5的范围内较为适宜；③ 对于单层编织层，覆盖率为85％比较合适。
金属丝编织防波套弯曲性较好，具有良好的机械保护性能，但由于金属丝编织防波套不可避免地有空隙，图1 电缆屏蔽结构电缆屏蔽材料的种类及应用Type and Application of EMS Materials for Cables 合肥工业大学材料科学与工程学院 王晓东 宣天鹏摘要介绍了金属丝编织防波套、金属复合带、半导电高分子材料、电化学镀屏蔽膜和导电涂料等电缆屏蔽材料的组成、结构、制造工艺、特点、应用及发展现状，有助于电缆制造厂商和用户根据实际工作条件，合理选择屏蔽材料及制造方法。
导电高分子材料的导电性能研究
导电高分子材料的导电性能研究随着科技的不断发展，导电高分子材料在电子工业、能源领域以及生物医学领域中得到了广泛应用。
导电高分子材料具备传统高分子材料的特点，如轻质、柔性、可塑性好等，同时还具有较好的导电性能，使其在许多领域成为研究的热点。
众所周知，传统塑料是不导电的，这限制了其在电子器件等领域的应用。
然而，通过在高分子材料中加入导电填料，如金属粉末、碳纳米管等，可以改变传统高分子材料的导电性能。
导电填料的添加可以形成电子传导路径，从而实现高分子材料的导电性。
因此，导电高分子材料的导电性能研究具有重要意义。
一种常见的导电高分子材料是聚苯乙烯/碳纳米管复合材料。
研究表明，当碳纳米管的含量达到一定比例后，聚苯乙烯/碳纳米管复合材料的导电性能得到显著提高。
这是因为碳纳米管具有优异的导电性能，在聚合物基体中形成导电网络，从而实现导电性。
目前，研究人员还在不断探索不同类型的导电填料及其在高分子材料中的导电机制，以实现更好的导电性能。
此外，导电高分子材料的导电性能还受到一系列外界条件的影响。
例如，温度是影响导电高分子材料导电性能的重要因素之一。
随着温度的升高，导电高分子材料的导电性能会发生变化。
这是因为温度的升高会影响导电填料与高分子材料之间的相互作用力，从而影响导电性。
因此，对导电高分子材料在不同温度下的导电性能进行研究，对于了解其导电机制具有重要意义。
此外，导电高分子材料的导电性能还受到填料的形态和分散性的影响。
研究发现，填料的形态和分散性对导电高分子材料的导电性能有显著影响。
例如，碳纳米管的长度、直径和形态都会对导电效果产生影响。
当碳纳米管长度相对较短且形态较分散时，其导电性能较好。
因此，在研究导电高分子材料的导电性能时，还需要考虑填料的形态和分散性，以获得更准确的结果。
除了上述因素外，导电高分子材料的导电性能还受到填料含量和高分子材料基体性质的影响。
研究发现，填料含量的增加会显著提高导电高分子材料的导电性能。
复合材料电阻率
复合材料电阻率一、引言复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，具有优异的性能和应用范围。
其中电阻率是复合材料中一个重要的性能指标，本文将从定义、影响因素、测试方法和应用等方面进行详细介绍。
二、定义电阻率是指导体在单位长度内电阻大小的度量，通常用符号ρ表示。
在复合材料中，由于不同材料之间存在界面效应和相互作用，因此其电阻率可能会发生变化。
三、影响因素1.基体材料：复合材料中基体材料的种类及其导电性能对电阻率有很大影响。
例如，碳纤维基质复合材料具有较低的电阻率。
2.增强剂：增强剂可以改变复合材料中基体与填充物之间的相互作用，从而影响其导电性能。
例如，在石墨纤维增强聚酰亚胺基质复合材料中添加碳黑可以提高其导电性能。
3.填充物：填充物对于复合材料中电阻率也有很大影响。
例如，在碳纤维增强环氧基质复合材料中添加导电纳米材料可以显著降低其电阻率。
4.制备工艺：不同的制备工艺可以影响复合材料中基体与填充物之间的相互作用，从而影响其导电性能。
例如，热压成型比树脂浸渍法制备的碳纤维增强聚酰亚胺基质复合材料具有更低的电阻率。
四、测试方法1.四探针法：四探针法是一种常用的测试方法，它通过在样品表面施加电流和测量样品表面上产生的电势差来计算样品电阻率。
该方法适用于各种类型的复合材料。
2.热释电法：热释电法是一种通过测量样品温度变化来计算其电阻率的方法。
该方法适用于高温下测试复合材料的导电性能。
3.交流阻抗法：交流阻抗法是一种通过测量交流信号在样品中传播时受到的阻抗大小来计算样品电阻率的方法。
该方法适用于低频下测试复合材料的导电性能。
五、应用1.航空航天领域：复合材料在航空航天领域中广泛应用，其中电阻率是评估其导电性能的重要指标。
例如，在飞机结构中使用碳纤维增强复合材料可以降低结构重量，提高燃油效率。
2.电子领域：复合材料在电子领域中也有广泛应用，例如在半导体器件封装中使用填充导电纳米材料的复合材料可以提高器件的散热性能和可靠性。
导电高分子复合材料综述
导电高分子复合材料综述导电高分子复合材料是一种结合了导电填料和高分子基体的非金属导电材料。
由于其优异的导电性能和高分子材料的良好工艺性能，导电高分子复合材料在电子、电器、电磁波屏蔽、静电防护等领域得到了广泛应用。
本文将从导电填料、高分子基体、制备方法和应用领域等方面综述导电高分子复合材料的研究进展。
导电填料是导电高分子复合材料中的关键组成部分。
目前常用的导电填料包括金属填料、碳黑、导电纤维和导电聚合物等。
金属填料具有良好的导电性能，但其加工性差，易生锈。
碳黑填料性能稳定，但存在聚集现象，导致流变性能下降。
导电纤维可以提供较高的导电性能，但通常与高分子基体的相容性较差。
导电聚合物由于能够形成连续的导电网络，并且可以与高分子基体较好地相容，因此成为近年来发展的研究热点。
高分子基体对导电高分子复合材料的力学性能、导电性能和工艺性能等起着重要影响。
常用的高分子基体包括聚合物树脂、热塑性弹性体和热塑性聚合物等。
聚合物树脂由于具有良好的力学性能和化学稳定性，因此广泛应用于导电高分子复合材料。
热塑性弹性体由于可以在一定温度范围内恢复弹性，因此在导电弹性体材料中得到了广泛应用。
热塑性聚合物由于具有良好的工艺性能，在导电高分子复合材料中也得到了较好的应用效果。
制备方法是影响导电高分子复合材料性能的关键因素之一、常用的制备方法包括溶液共混法、熔融共混法、反应挤出法和电沉积法等。
溶液共混法通过将导电填料和高分子基体溶解在适当的溶剂中，然后通过挥发溶剂的方式获得导电高分子复合材料。
熔融共混法是将导电填料和高分子基体在高温下混炼，然后通过冷却固化得到复合材料。
反应挤出法是通过聚合反应实现导电高分子复合材料的制备。
电沉积法是将金属填料等导电材料沉积在高分子基体上来制备导电高分子复合材料。
导电高分子复合材料在电子、电器、电磁波屏蔽、静电防护等领域具有广阔的应用前景。
在电子和电器领域，导电高分子复合材料可以用于生产导电薄膜、导线、印刷电路板等；在电磁波屏蔽领域，导电高分子复合材料可以用于制备导电涂层和导电材料；在静电防护领域，导电高分子复合材料可以用于制备静电消除器和防静电材料。
导电高分子材料
•3.具有光学性能（光诱导
吸收、光致发光等非线性光学
特性）、磁学性能、电化 学性能（随氧化/还原过程，
颜色发生变化）等
02
导 电 高 分 子 聚乙炔PA Polyacetylene 顺式聚乙炔 反式聚乙炔
（铜色） （银白色）
导电高分子
Conductive Polymer or Conducting Polymer or Electroactive Polymer or Synthetic Polymer 按材料的导电性分： 绝缘体（insulator）半导体（semiconductor） 导体（conductor） 超导体（superconductor） 电导率 σ =1/ρ=1/(Ω*m)=S/m
1970年：科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氮(SN)x具有 超导性。
01
发展历程
1975年：、与H.Shirakawa合作研究，将无机导电聚合物研制与有机导电 聚合物研制相结合。发现未掺卤素的顺式聚乙炔的导电率为10-8～10-7S/m； 未掺卤素的反式聚乙炔为10-3～10-2 S/m，而当聚乙炔曝露于碘蒸气中进行掺 杂氧化反应后，其电导率可达3000S/m。
导电性 绝缘体 绝缘体 绝缘体 半导体 绝缘体 金属态 绝缘体 绝缘体 绝缘体 绝缘体
02
导 电 高 分 子 催化剂将环辛四烯转换成了聚乙炔，导电率35000S/m，
学性能，成本较低，易于成型和大规模生产。
聚苯胺
导电高分子应用
在电极上沉积为导电薄膜。
表聚1噻聚吩苯的胺衍的生聚氧物苯化PE还胺D原O单态T是体及有对价机应格电的致低导发电廉光性器，件合制成备中工重艺要简的空单穴，传电输层导材率料高。 ，在空气和溶液中稳定，具有独特
复合导电高分子材料
复合导电高分子材料复合导电高分子材料是指将导电剂与高分子基体进行复合，以提高材料的导电性能。
近年来，随着电子设备和能源存储领域的快速发展，对导电高分子材料的需求不断增加。
本文将从材料结构、制备方法和应用领域三个方面来介绍复合导电高分子材料的研究进展。
复合导电高分子材料的结构主要由导电剂和高分子基体组成。
常用的导电剂包括金属纳米颗粒、碳纳米管、导电聚合物等。
这些导电剂具有良好的导电性能和电子传输能力。
高分子基体可以选择聚合物、树脂等材料，以确保材料的柔韧性和可塑性。
通过导电剂和高分子基体之间的复合，可以形成具有导电性能的复合材料。
制备复合导电高分子材料的方法多种多样。
常见的方法包括溶液法、电刷法和热缩法等。
其中，溶液法是一种简单有效的方法。
通过将导电剂和高分子基体分散在溶剂中，形成均匀的溶液。
之后，通过溶剂的挥发和高分子的凝聚，可得到导电高分子材料。
电刷法是一种将导电剂有序排列在高分子链上的方法。
通过控制电极势差和电解液中的离子浓度，可以在电极表面制备出有序排列的导电高分子材料。
热缩法则是通过热压、热拉伸等方法使导电剂和高分子基体形成紧密结合的材料。
复合导电高分子材料广泛应用于电子设备和能源存储领域。
在电子设备方面，复合导电高分子材料可以作为柔性电子元件的材料。
相比传统的刚性材料，柔性材料能够适应各种形状和曲面，提供更便捷的使用体验。
导电高分子材料的柔韧性和导电性能使其成为柔性可穿戴设备、可弯曲屏幕等领域的理想选择。
在能源存储领域，复合导电高分子材料可用于制备超级电容器和锂离子电池等。
导电剂的加入可以提高电极的导电性能，从而增加电池储能容量和充放电效率。
尽管复合导电高分子材料在电子设备和能源存储领域具有广阔的应用前景，但还存在一些挑战需要克服。
首先，导电剂的添加会导致材料的机械强度下降，因此在材料设计中需要兼顾导电性和机械性能。
其次，导电剂与高分子基体的界面相互作用对材料的导电性能也有重要影响。
因此，研究人员需要进一步研究导电剂与高分子基体间的相互作用机制，以提高材料的导电性能。
填充复合型导电高分子材料导电机理及导电性能影响因素研究概况
化工新型材料 ＮＥＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡｌ５
Ｖ０１．３６ Ｎｏ．１１ ·１３·
填充复合型导电高分子材料导电机理 及导电性能影响因素研究概况
叶明泉 贺丽丽 韩爱军
（南京理工大学化工学院，南京２１００９４）
摘要采用渗流理论、量子力学隧道效应理论和场致发射效应等理论。对填充复合型导电高分子材料的导电机理 进行了分析介绍；从聚合物的结构、导电填料的种类、性能、用量、复合材料制备方法、加工及使用条件等因素，分析了影响 填充复合型导电高分子材料导电性能的主要因素。
万方数据
要作用；当导电填料含量高时，导电粒子间距离小，形成链状 导电通道的几率大，渗流理论机理的作用变得显著。
２导电性能的影响因素
２．１基体聚合物的影响 从聚合物结构上讲．聚合物侧基的性质、体积和数量，主
链的规整度、柔顺性、聚合度、结晶性等对体系导电性均有不 同程度影响［１钆绋２引。填充复合型导电高分子材料的导电性随 基体聚合物表面张力减小而升高；基体聚合物聚合度越高，价 带和导带间的能隙越小，导电性越高；聚合物结晶度越高，导 电性越高；交联使体系导电性下降【２“。基体聚合物的热稳定 性对复合材料的导电性能也有影响，一旦基体高分子链发生 松弛现象，就会破坏复合材料内部的导电途径，导致导电性能 明显下降［ｚ“。共混高聚物／炭黑复合材料比单一高聚物／炭黑 复合材料有更高的导电性［２引。 ２．２导电填料的影响
关键词填充，导电高分子材料，导电机理，渗流，量子力学隧道效应，场致发射
Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ’ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ