导电聚合物:塑料中的一朵奇葩
导电聚合物原理

导电聚合物原理“哇,这是什么玩意儿?好神奇啊!”我和小伙伴们围在科学老师的桌子前,看着一个奇怪的小玩意儿,发出阵阵惊叹。
老师笑着说:“这是一个用导电聚合物做的小装置哦。
你们想知道导电聚合物是什么吗?”我们齐刷刷地点头,满脸期待。
导电聚合物到底是啥呢?嘿,听我慢慢道来。
导电聚合物就像是一个超级厉害的小魔法师,它有着特别的结构呢。
它里面有一些关键的部件,就像乐高积木里的小零件一样重要。
比如说,有一些特殊的分子链,这些分子链就像是长长的绳子,把整个导电聚合物给连接起来。
它们的功能可大啦!可以让电流在里面顺畅地流动,就像小河流一样。
那导电聚合物是怎么工作的呢?这可就更神奇啦!它主要靠一种特别的技术,就好像是小魔法师的魔法棒。
导电聚合物里面的分子可以通过一种叫“掺杂”的方法变得能够导电。
哎呀,这掺杂是啥呢?就好比给一个普通的小朋友穿上了超级英雄的衣服,一下子就变得不一样了。
当有电流通过的时候,这些被掺杂过的分子就会像小士兵一样,排着队把电流传过去。
这工作原理是不是很有趣呢?那导电聚合物在我们的生活中有啥用呢?嘿嘿,用处可多啦!有一天,我和妈妈去超市,我看到一个售货员阿姨拿着一个奇怪的扫码器。
我好奇地问妈妈:“那个扫码器是怎么工作的呀?”妈妈说:“那个扫码器里面可能就有导电聚合物哦。
”哇,原来导电聚合物就在我们身边呀!它可以用在各种电子设备里,像手机、电脑、电视等等。
就好像是一个小助手,默默地为我们服务。
还有一次,我和小伙伴们在公园里玩。
突然,天空中飘来了一个奇怪的气球。
我们都很好奇,这个气球是怎么飞起来的呢?后来我们才知道,这个气球里面可能有导电聚合物做的传感器,可以检测风向和气压。
这就像一个小侦探,帮助气球找到正确的方向。
导电聚合物还可以用在医疗领域呢!比如说,有些医生会用导电聚合物做的贴片来检测病人的心跳和血压。
这就像一个小护士,时刻关注着病人的健康。
导电聚合物这么厉害,它会不会改变我们的未来呢?肯定会呀!它就像一颗魔法种子,在未来的日子里,会开出各种各样神奇的花朵。
常见导电聚合物

常见导电聚合物导论导电聚合物是一类具有导电性能的高分子材料,具有优异的导电性、机械性能和化学稳定性。
常见导电聚合物广泛应用于电子、能源、传感器等领域。
本文将介绍几种常见的导电聚合物及其应用。
聚苯胺(Polyaniline)聚苯胺是一种有机导电聚合物,具有优异的导电性能和化学稳定性。
它可以通过化学氧化或电化学氧化反应合成。
聚苯胺的导电性主要来自于其共轭结构,其中苯环通过π电子共享形成导电通道。
聚苯胺在导电性能、电化学活性、光学性能等方面具有独特的优势,因此被广泛应用于电池、超级电容器、传感器等领域。
聚苯胺的合成方法1.化学氧化法:将苯胺单体与氧化剂反应,如过氧化氢、过硫酸铵等,生成聚苯胺。
2.电化学氧化法:将苯胺单体溶解在电解质溶液中,通过电化学氧化反应生成聚苯胺。
聚苯胺的应用1.电池:聚苯胺可以用作电池的电极材料,提高电池的导电性和储能性能。
2.传感器:聚苯胺可以用作气体传感器、湿度传感器等的敏感材料,具有高灵敏度和快速响应的特点。
3.超级电容器:聚苯胺可以用作超级电容器的电极材料,具有高能量密度和快速充放电的特点。
聚噻吩(Polythiophene)聚噻吩是一种常见的有机导电聚合物,具有良好的导电性和光电性能。
聚噻吩的导电性来源于其共轭结构,其中噻吩环通过π电子共享形成导电通道。
聚噻吩具有较高的载流子迁移率和较低的能带间隙,因此被广泛应用于有机光电器件、场效应晶体管等领域。
聚噻吩的合成方法1.化学氧化法:将噻吩单体与氧化剂反应,如过氧化氢、过硫酸铵等,生成聚噻吩。
2.电化学氧化法:将噻吩单体溶解在电解质溶液中,通过电化学氧化反应生成聚噻吩。
聚噻吩的应用1.有机光电器件:聚噻吩可以用作有机太阳能电池、有机发光二极管等器件的光电活性层,提高器件的光电转换效率。
2.场效应晶体管:聚噻吩可以用作场效应晶体管的有机半导体层,实现电荷输运和场效应调控。
聚乙炔(Polyacetylene)聚乙炔是一种具有高导电性的聚合物,是导电聚合物研究的先驱。
导电聚合物材料

导电聚合物材料导电聚合物材料是一种具有导电性能的高分子材料,其在电子、光电子、传感器等领域具有广泛的应用前景。
导电聚合物材料具有优异的导电性能、机械性能和化学稳定性,因此备受关注,并被广泛用于柔性电子、生物医学、能源储存等领域。
导电聚合物材料的导电性能主要来源于其分子结构中的共轭结构单元,如苯环、噻吩环等。
这些共轭结构单元能够形成π-π共轭结构,促进电子的传输,从而赋予材料良好的导电性能。
同时,导电聚合物材料还具有较高的柔韧性和可塑性,能够在各种形状的基底上制备成薄膜、纤维等形式,满足不同应用场景的需求。
在柔性电子领域,导电聚合物材料被广泛用于柔性电子器件的制备。
比如,利用导电聚合物材料可以制备柔性导电薄膜,用于制备柔性电子设备,如柔性传感器、柔性显示器等。
这些柔性电子器件具有轻薄柔软、可弯曲、可拉伸的特点,能够与人体皮肤接触,具有广泛的生物医学应用前景。
在生物医学领域,导电聚合物材料还被用于制备生物传感器、医用电极等器件。
这些器件能够与生物体接触,实现生物信号的检测、记录和调控,对于疾病诊断、治疗具有重要意义。
同时,导电聚合物材料还可以用于组织工程、再生医学等领域,为生物医学领域的发展提供新的可能性。
在能源储存领域,导电聚合物材料被用于制备超级电容器、锂离子电池等储能设备。
由于其良好的导电性能和化学稳定性,导电聚合物材料能够提高储能设备的性能,并且具有较高的安全性,为新能源的发展提供了重要支持。
总的来说,导电聚合物材料具有广泛的应用前景,在柔性电子、生物医学、能源储存等领域都有重要的作用。
随着材料科学的不断发展和创新,相信导电聚合物材料将会在更多领域展现其优异性能,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
导电聚合物的合成及应用

导电聚合物的合成及应用随着科技的不断发展,导电聚合物作为一种新型材料,被广泛应用在各种领域。
导电聚合物具有低成本、易加工、可调性强、柔性好等特点,因此备受关注。
一、导电聚合物的基本概念导电聚合物是一种具有导电性能的高分子材料,通过聚合物分子内部共轭体系的构建,使得它们具有较好的电子传输性质。
导电聚合物可分类为三类:聚噻吩系列、聚苯和聚吡咯系列。
其中聚噻吩系列导电聚合物具有电子亲和性强、电化学稳定性好、可溶于多种溶剂等优点,因此被广泛应用。
二、导电聚合物的合成方法导电聚合物的合成方法主要分为两类:化学合成和物理合成。
1. 化学合成化学合成是指通过有机合成方法合成导电聚合物。
目前较为常用的有两种,一种是电聚合法,另一种则是化学氧化聚合法。
电聚合法是利用电化学反应原理,将单体溶液在电极上施加电场,使单体离子发生电子转移,形成共轭体系聚合物。
这种方法具有操作简单、反应快速等优点。
化学氧化聚合法是在单体中加入化学氧化剂,通过氧化反应进行聚合。
这种方法具有化学反应速度快、产物质量好等优点。
2. 物理合成物理合成是指在导电聚合物体系中添加导电填充剂,如碳黑、金属纳米粒子等,使其具有导电性。
这种合成方法操作简便,可以用于大规模制备。
三、导电聚合物的应用导电聚合物具有众多的应用,以下列举几个例子:1. 电子器件导电聚合物具有导电性能,可以用于制作电子器件。
例如,OLED显示屏、柔性可穿戴设备等都广泛应用了导电聚合物。
2. 锂电池导电聚合物在锂电池领域得到广泛应用。
其中最具代表性的是聚噻吩系列的导电聚合物,可以用于制作锂电池正极材料。
3. 活性废水的处理导电聚合物可以通过电解反应对活性废水进行处理,其处理效率较高。
4. 传感器导电聚合物的导电性能可以用于制作电化学传感器、气敏传感器等。
总之,导电聚合物具有广泛的应用前景,其合成方法也在不断完善,未来有望得到更广泛的应用。
导电聚合物的电化学性质和应用

导电聚合物的电化学性质和应用导电聚合物是一类特殊的聚合物,具有优秀的导电性能和电化学性质,因此在电子、化学和材料科学领域得到了广泛的研究和应用。
本文将从导电聚合物的基本概念、电化学性质以及应用方面进行介绍。
一、导电聚合物的基本概念导电聚合物是一种具有导电性质的高分子化合物,即通过化学结构的改变,使得聚合物分子内存在导电的π键结构。
导电聚合物可以分为有机导电聚合物和无机导电聚合物两类。
其中,有机导电聚合物多为碳材料,如聚苯胺、聚噻吩等,而无机导电聚合物则为金属氧化物、导电聚合物复合材料等。
导电聚合物具有一系列优良的性质。
首先,它们具有良好的导电性能。
通过控制聚合物的结构和组成,可以调节导电性能。
其次,导电聚合物具有良好的物理、化学和生物相容性。
这为导电聚合物在生物医学等领域的应用提供了广阔的空间。
此外,导电聚合物还具有热稳定性、化学稳定性和机械强度等优良性质。
二、导电聚合物的电化学性质导电聚合物的电化学性质主要包括电化学储能、电化学传感和电催化等方面。
1. 电化学储能导电聚合物作为一种新型的储能材料,可以被广泛应用于超级电容器、电化学电池等领域。
导电聚合物电容器具有高的功率密度、长的寿命、低的内阻和高的电化学稳定性等优点。
2. 电化学传感导电聚合物可以通过改变其导电性能,在电化学传感领域中起到重要作用。
导电聚合物传感器主要用于检测生命体征、环境污染物、药物残留等方面。
它们具有快速、灵敏、可再现和高选择性等特点。
3. 电催化导电聚合物具有良好的电催化性质,被广泛应用于电解水制氢等方面。
导电聚合物在电解水过程中可以作为高效催化剂,实现催化反应的高效率和稳定输出氢气的能力。
由此,导电聚合物对于清洁能源的发展具有重要的意义。
三、导电聚合物的应用导电聚合物在多个领域中都有广泛的应用。
下面介绍部分应用场景:1. 传感器导电聚合物传感器具有快速、灵敏、可再现和高选择性等特点。
它们可以被用于检测生命体征、环境污染物、药物残留等方面。
导电性塑料导电性塑料简介导电性塑料的具体品种

导电性塑料一、导电性塑料简介按塑料的导电率和体积电阻率大小不同,可将塑料分为绝缘体、半导体、导体三类。
绝缘体:体积电阻率大于10 12 Ω∙cm,或电导率小于 10 9 s/cm;半导体:体积电阻率介于10 6 ~10 12 Ω∙cm,或电导率介于 2~10 9 s/cm;导体:体积电阻率小于 10 6 Ω∙cm,或电导率大于2 s/cm。
导电性塑料是指体积电阻率小于 10 6 Ω∙cm或电导率大于 2 s/cm的一类聚合物。
至少在 20 世纪 80 年代以前,人们一直认为塑料为绝对的非导体材料。
1977 年日本学者K∙Siakawa 和 Mac∙Diarmid 首次开发出体积电阻率为 10 3 Ω∙cm 的聚乙炔;并于 1986 年将其进行双向拉伸改性处理后,导 电率可达 10 4 ~10 5 s/cm,接近于金属铜和银的导电率。
这时,人们才认识到塑料也可能成为导体,而且是 一种电的良导体。
目前,已开发的导电塑料品种有:聚苯胺 (PAn)、聚对亚苯基 (PPp)、聚乙炔 (Pa)、聚对亚苯基乙炔 (PPv)、聚吡咯 (PPy)及聚噻吩 (PTh)等。
聚合物要具有高导电性能,其结构上应具有以下条件:(1)具有共扼结构 这种聚合物的大分子主链是由交替排列的双、单键组成的重复单元,共扼键上的π 电子可以在整个分子链上离域,从而产生载流子 (电子或空穴)和输送载流子。
(2)非共扼聚合物分子间的π电子轨道相互重叠。
(3)聚合物具有电子接受体或给予体。
纯导电性树脂的实际导电性都不好,但经过掺杂处理后,导电性可大幅度提高,成为导电塑料。
不同 树脂的掺杂材料不同,如聚乙炔、聚苯基乙炔掺杂碘、五氟化砷、五氟化硼;聚噻吩、聚吡咯、聚苯硫醚 掺杂五氟化硼、五氟化砷、五氟化锑;聚苯胺、聚对亚苯基掺杂三氯化铝、质子酸。
也有聚合物不用外加 掺杂材料,具有自身掺杂的特点,如聚噻吩等。
导电性塑料具有质轻、导电性好、防腐蚀、防生锈等优点,是一类很有发展前途的导电材料。
导电聚合物和高分子材料

导电聚合物和高分子材料是当前科技领域的热门话题。
随着信息技术和电子科技的不断发展,的应用范围也得到了很大的拓展。
本文将从基本概念、应用和未来发展等方面探讨。
1. 导电聚合物简介首先,我们来了解一下导电聚合物。
导电聚合物是以聚合物为基础材料,在加入导电性材料后形成的一类材料。
它们能够在相应的电场下形成导电通道,并且能够在不同的环境中保持相对稳定的导电性能。
导电聚合物的导电性能取决于所添加的导电性材料的种类和含量,并且导电性能随温度、压力、湿度等环境因素的变化而产生变化。
2. 高分子材料简介高分子材料是材料科学和工程领域中的一个重要研究方向,是指以高分子化合物为基础制成的多组分材料。
高分子材料具有结构多样、性能优异、加工性好、成本低等优点,可以广泛应用于能源、环保、生物医学、信息技术等领域。
3. 导电聚合物的应用导电聚合物具有广泛的应用前景。
其中,最为典型的应用之一是在柔性电子设备中的应用。
由于导电聚合物具有优越的柔性、可撓性、透明性等特点,因此它们可以广泛应用于生产柔性显示器、人机交互设备、智能穿戴设备等,节省了设备空间,并且减少了能源消耗。
同时,导电聚合物还可以用于传感器、储能器、防静电等领域。
4. 高分子材料的应用高分子材料的应用十分广泛,其中最具代表性的应用之一是在塑料制品中的应用。
随着科技的发展,高分子材料在家电、轻工等领域中得到了广泛应用。
此外,高分子材料还被广泛应用于生产汽车、飞机、火箭等交通工具,同时也用于制造医疗器械、生物医学材料等。
5. 的未来发展在未来的发展中将会迎来更广阔的发展空间。
随着柔性电子设备和智能化等技术的应用普及,将应用于更多的领域中。
同时,在节能、环保、生物工程等领域也会产生更大的应用需求,由此推动更快的发展。
总之,在实现现代化社会的基础设施、提高生活质量、促进经济发展等方面都具有重要的作用。
随着科技的发展,这些新型材料的应用将会得到更加广泛的拓展,为我们的生活和未来的发展带来更多的便利。
导电聚合物材料的应用研究

导电聚合物材料的应用研究导电聚合物材料(Conductive Polymer Materials)具有一系列的优异特性,例如导电性强、机械性能好、柔性度高等,因此在多个领域有着广泛的应用。
本文将从导电聚合物材料的基本概念、合成方法及应用进行探讨。
一、导电聚合物材料的基本概念导电聚合物材料是一类由导电性聚合物构成的材料,它们在化学结构上融合了聚合物的优异特性和导电材料的导电特性。
相比于传统的导电材料,导电聚合物材料不仅具有良好的导电性,而且还具有可塑性、可重复加工性等优势,极大地扩展了其在多个领域的应用。
二、导电聚合物材料的合成方法导电聚合物材料的合成方法有多种途径,常见的方法包括电化学聚合法、化学氧化聚合法、化学还原聚合法等。
其中,电化学聚合法是一种常用且有效的合成方法。
它通过在电解质溶液中施加电场,使单体分子发生自由基聚合反应,形成导电聚合物薄膜。
此外,化学氧化聚合法和化学还原聚合法也能够合成导电聚合物材料,但需要使用特定的氧化剂或还原剂。
三、导电聚合物材料的应用1. 电子领域:导电聚合物材料在电子领域的应用广泛,例如导电聚合物薄膜可用于柔性电子器件的制备,如柔性显示屏、可弯曲电池等。
此外,导电聚合物材料还可以用于电子元器件的导电连接、防腐涂层等方面。
2. 光伏领域:导电聚合物材料在光伏领域有着重要的应用价值。
一些导电聚合物材料具有良好的光吸收性能和光电转换效率,因此可用于太阳能电池的制备。
相比于传统的硅基太阳能电池,导电聚合物材料制备的太阳能电池具有成本低、生产工艺简单等优势。
3. 传感器领域:导电聚合物材料的导电性能使其在传感器领域有着广泛应用。
导电聚合物薄膜可用于制备各类传感器,例如温度传感器、湿度传感器、气体传感器等,这些传感器在环境监测、健康检测等方面有着重要作用。
4. 医学领域:导电聚合物材料在医学领域有着独特的应用价值。
例如利用导电聚合物材料可以制备出用于心脏起搏器和神经刺激器的电极材料,这些材料既具有导电性能,又具有良好的生物相容性。
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导电聚合物:塑料中的一朵奇葩你可曾想象像胶卷一样可以卷曲的电视机屏幕,可曾想象穿在身上的计算机……今天科学家对导电聚合物的研究,将使这些貌似天方夜谭的新生活在不久的将来成为现实。
导电聚合物的发现,已经过去二十多年了。
在这期间,它多次获诺贝尔奖提名,遗憾的是一直未能问鼎。
2000年诺贝尔化学奖终于颁给了导电聚合物的三位发明者:美国物理学家黑格(A.J.Heeger)、美国化学家麦克迪尔米德(A.G.MacDiarmid)和日本化学家白川英树(H.Shirakawa)。
说起导电聚合物的发现,还有一段耐人寻味的故事。
1977年,日本科学家白川英树的一个学生在做合成聚乙炔的实验中出现了一个偶然的失误,他向聚合体系中多加入了1000倍的催化剂,结果却让白川英树非常吃惊:一层美丽的具有金属光泽的银色薄膜出现了!这种闪闪发光的薄膜是反式聚乙炔。
与此同时,在太平洋彼岸,麦克迪尔米德和黑格正在试验用无机聚合物氮化硫制备具有金属光泽的薄膜。
在日本东京的一次学术交流会的咖啡休息时间里,麦克迪尔米德很偶然地遇见了白川英树,当他得知他的同行发现了聚合物闪光薄膜后,便邀请白川英树到宾夕法尼亚大学访问。
之后,他们着手通过碘蒸气氧化掺杂聚乙炔。
黑格让他的一个学生来测量这种薄膜的导电性,结果发现经碘掺杂的反式聚乙炔的电导率提高了上千万倍!1977年,他们把这一发现发表在英国皇家学会的The Journal of Chemical Society: Chemical Communications上。
导电聚合物的导电机制瑞典皇家学会在诺贝尔奖的颁奖新闻公报中说,我们已习惯于科学发现对日常思维方式的巨大冲击,今年的诺贝尔化学奖也不例外。
一般认为,塑料是绝缘体,但以上三位科学家(指黑格、麦克迪尔米德和白川英树)却告诉我们:在一定的条件下,塑料可以像金属一样导电。
也许人们要问,导电聚合物这种特殊的塑料为何能够导电呢?塑料是小分子聚合体,如果它要导电,就必须像金属一样,其中的电子可以自由移动,而不是被束缚在原子上。
因此,聚合物具有导电性的第一个条件是它必须具有共轭的π电子体系,第二个条件是它必须经过化学或电化学掺杂,即通过氧化还原过程使聚合物链得到或失去电子。
自由电子是金属的载流子,而电子或空穴是半导体的载流子。
那么,什么是导电高聚物的载流子呢?黑格等首先提出孤子(soliton)模型,来解释聚乙炔的电导及其他物理性质。
但是,聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等同样具有导电性质的聚合物有非简并基态,不能形成孤子,只能形成极化子(polaron)和双极化子(bipolaron)。
尽管孤子、极化子和双极化子来自不同的简并态,但它们的物理本质都是能隙间的定域态,因此可以认为它们是导电聚合物的载流子。
导电聚合物的种类自1970年代第一种导电聚合物——聚乙炔发现以来,一系列新型的导电高聚物相继问世。
常见的导电聚合物有:聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯和聚双炔等。
聚乙炔是最先报道具有高电导率的、结构最简单的共轭高聚物。
1987年,德国BASF公司的科学家改进了白川英树的聚合方法,得到的聚乙炔经碘掺杂并拉伸取向后电导率高达2×105西/厘米,此数值大约相当于铜电导率(6×105西/厘米)的1/3。
在相同质量的情况下,它显示出比铜高2~3倍的电导率。
由于聚乙炔具有特殊的光学、电学和磁学性质以及可逆的电化学性质,它在二次电池和光电化学电池方面显示诱人的应用前景,但最致命的弱点是它在空气中不稳定。
聚噻吩和聚吡咯具有将聚乙炔的氢用硫或NH取代的结构,尽管它们的电导率没有聚乙炔高,但其稳定性好,能够用于制备电子器件。
被称为“苯胺黑”的聚苯胺粉末早在1910年已经合成出来,然而直到从酸性的水溶液介质中通过苯胺单体的氧化聚合而制备的聚苯胺才具有较高的电导率。
聚苯胺具有结构多样化、在空气中稳定、物理化学性能优异、制备工艺简单等特点,在二次钮扣电池和电致变色等方面有着诱人的应用前景。
导电聚合物的性能与应用导电聚合物不仅具有较高的电导率,而且具有光导电性质、非线性光学性质、发光和磁性能等,它的柔韧性好,生产成本低,能效高。
导电聚合物不仅在工业生产和军工方面具有广阔的应用前景,而且在日常生活和民用方面都具有极大的应用价值。
导电聚合物具有掺杂和脱掺杂特性、较高的室温电导率、较大的比表面积和比重轻等特点,因此可以用于可充放电的二次电池和电极材料。
日本的精工电子公司和桥石公司联合研制的3伏钮扣式聚苯胺电池已在日本市场销售,德国的BASF公司研制的聚吡咯二次电池也在欧洲市场出现,日本关西电子和住友电气合作试制出高输出大容量的锂-聚合物二次电池。
与普通的铅蓄电池相比,这种二次电池具有能量密度高、转换效率高和便于管理等特点。
导电聚合物在电化学掺杂时伴随着颜色的变化,它可以用作电致变色显示材料和器件。
这种器件不但可以用于军事上的伪装隐身,而且可以用作节能玻璃窗的涂层。
导电聚合物具有防静电的特性,因此可以用于电磁屏蔽。
传统的电磁屏蔽材料多为铜或铝箔,虽然它们具有很好的屏蔽效率,但重量重,价格昂贵。
导电聚合物在电磁屏蔽方面具有几乎同样的性能,并且有成本低、可以制成大面积器件、使用方便等优点,因此是传统电磁屏蔽材料的一种理想替代品,可以用在诸如计算机房、手机、电视机、电脑和心脏起搏器上。
导电聚合物的电导率依赖于温度、湿度、气体和杂质等因素,因此可作为传感器的感应材料。
目前,人们正在开发用导电聚合物制备的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、pH传感器和生物传感器等。
导电聚合物还可以用来制作二极管、晶体管和相关电子器件,如肖特基二极管、整流器、光电开关和场效应管等。
有些导电聚合物具有光导性,即在光的作用下,能引起光生载流子的形成和迁移,可以用作信息处理如静电复印和全息照相,也可以用于光电转换如太阳能电池。
导电聚合物之所以引人注目,不仅是因为它具有好的电性能,而且还在于它具有不寻常的光学特性。
导电高聚物具有好的非线性光学性能,它的非线性光学系数大, 响应速度快。
由于非线性光学材料具有波长变换、增大振幅和开关记忆等许多功能,因此作为21世纪信息处理和前所未有的光计算基本元件而特别令人关注。
另外,导电聚合物还是光折变和光限幅材料。
自1990年剑桥大学推出聚合物电致发光器件以来,在材料科学和信息技术领域引起了世界范围内的国际竞争——有机高分子全色平面显示材料与器件。
它所具有的自发光、高亮度、高效率、低压直流驱动、低成本、无视角依赖、快响应速度、薄、轻、柔性好、大面积和全色显示等优点,给现代显示技术展现了美好的前景。
该领域吸引着许多国家不同学科的科学家以及越来越多的研究机构和公司的关注和投入。
目前,菲利浦和柯达公司用有机LED制作手机显示屏,先锋公司用有机LED制作汽车显示屏,并建成了月产3万台的生产线。
2005年以前,有机聚合物LED的市场预计有35亿美元。
人们早已确认了氧化还原蛋白质的存在,后来随着对金属蛋白质立体结构的了解,蛋白质内部的电子转移的研究工作也活跃起来。
最新研究发现,DNA具有导电性。
因此,与生命科学相结合,导电聚合物可以用来制造人造肌肉和人造神经,这将是导电聚合物在应用上的又一重大突破。
导电聚合物面临的挑战尽管导电聚合物向世界预示了一个美好的未来,但目前的研究还面临着一些挑战。
在基础研究方面,理论还不完善,基本上沿用的还是无机半导体理论;分子尺度上的自组装或自构筑器件还处于探索阶段;导电聚合物在生命科学中的应用刚刚起步。
在应用研究方面,稳定性和加工性有待进一步改善;性能、价格和市场还面临着传统无机材料的强大竞争。
总之,导电聚合物打破了普通塑料的常规,已进入市场应用或某些用途正处于试验阶段,如抗静电地毯、把阳光挡在户外的“智能”窗、用薄膜制成的太阳能电池、新型彩色显示屏、可以发光的交通标志、墙纸、衣服和装饰品等。
可以预测,它将为人类提供新一代的神奇装置,如可以折叠的电视机屏幕和可以穿在身上的计算机等。
尽管目前导电聚合物的研究面临一些难题,但是2000年这一工作获得诺贝尔奖,必将大大激励此领域的科学家更加努力地工作,使这一国际前沿研究领域成为21世纪科学的先驱,让导电聚合物为人类造福!聚乙炔是人们发现的第一个有机导电聚合物,其树脂薄膜平整柔顺,有金属光泽,密度为0.83~0.89g/cm3。
用途:用于太阳能电池、轻型高能聚合物蓄电池、导电材料、半导体器件、传感器、显示器、电磁屏蔽和雷隐身材料等。
聚乙炔polyacefylene乙炔的聚合物。
结构如图。
有顺式聚乙炔和反式聚乙炔两种立体异构体。
聚乙炔是最简单的聚炔烃。
线型高分子量聚乙炔是不溶不熔,对氧敏感的结晶性高分子半导体,深色有金属光泽。
顺式和反式聚乙炔的导电率分别为10^-9和10^-5/欧·厘米,如用碘、溴等卤素或BF3、AsF3等路易斯酸渗杂后,其导电率可提高到金属水平(约10^3/欧·厘米),因此称为合成金属及高分子导体。
用齐格勒-纳塔催化剂,如TiCl4、TiCl3或Ti(OR)4与AlR3(R为烷基)组合催化剂可使乙炔直接聚合成膜,此外也可用钒、钴、铁等化合物如VO(CH3COO)2与Al(C2H5)3 组成的催化剂体系聚合,聚合温度-78℃。
用稀土催化剂(如环烷酸稀土和AlR3)时,则可在室温制得高顺式聚乙炔。
聚乙炔是尚在开发研究中的新型功能高分子,已成功制成太阳能电池、电极和半导体材料,但尚未达到工业应用阶段。
其中,聚乙炔类导电聚合物由日本化学家白川英树研制成功,2000年获诺贝尔化学奖。