导电高分子的应用
导电高分子材料的研究和应用
导电高分子材料的研究和应用近年来，导电高分子材料得到了越来越多的关注。
这种材料能够将电能转化为热能，具有较高的电导率和良好的机械性能，因此在可穿戴电子设备、柔性电子、智能材料等领域具有广泛的应用前景。
本文将就导电高分子材料的研究进展和应用领域进行探讨。
一、导电高分子材料的分类和制备方法导电高分子材料的分类多种多样，包括导电聚合物和导电复合材料等。
其中导电聚合物主要包括导电聚苯胺、导电聚丙烯酰胺和聚电解质等。
这些聚合物具有较高的导电性能和良好的稳定性，可以在应力、温度和化学环境等多种条件下均能保持稳定的电导率。
导电复合材料是指将导电材料与聚合物基体复合而成的材料。
导电材料可以是金属、碳纳米管、石墨烯等等，具有较高的导电性能。
而聚合物基体则可以提供良好的机械性能和稳定性。
导电复合材料的制备方法包括化学合成、物理混合和化学还原等。
二、导电高分子的应用领域1. 可穿戴设备随着移动互联网和物联网技术的不断发展，可穿戴设备逐渐得到人们的关注。
作为这一领域的重要材料之一，导电高分子可以用于制作柔性传感器、智能手表、智能眼镜等设备中的电子元件。
相比于传统的刚性电子元件，导电高分子材料可以更好地贴合皮肤，不影响使用者的日常生活。
2. 柔性电子柔性电子作为一种颠覆性的技术，将改变现有的电子产品设计理念。
导电高分子材料可以在这一领域中扮演重要的角色。
制备柔性电子的关键在于材料的柔软性和可弯折性。
而导电高分子材料具有较好的柔软性和可弯折性，因此可以作为柔性电子的重要材料之一。
3. 智能材料智能材料是指能够对外界刺激做出相应反应的材料。
导电高分子材料可以通过改变电流、温度等条件来实现形变、液滴运动等智能性能。
此外，导电高分子材料还可以应用于电磁屏蔽、光电和声音传感器等领域。
三、导电高分子材料未来的发展方向随着科技的不断发展和人们对高性能、高稳定性的需求不断增加，导电高分子材料未来的发展方向也越来越多样。
以下是未来导电高分子材料的几个发展趋势：1. 提高导电性目前导电高分子材料的电导率还有一定的提升空间。
导电高分子材料的制备和应用
导电高分子材料的制备和应用随着科学技术的不断进步，导电高分子材料正在成为越来越热门的研究领域。
这种材料具有优异的导电性能，常常被应用于电子、光电器件、生物传感器、电池等领域。
本文旨在简单概述导电高分子材料的制备和应用。
一、导电高分子材料的制备1.导电高分子材料的分类导电高分子材料通常被分为两类，一类是掺杂型，一类是导电聚合物。
掺杂型材料包括掺杂离子、离子对、离子复合物和负载粒子等。
离子掺杂聚合物在聚合物链中引入离子，使其导电。
离子对和复合物采用离子对层压结构来确保导电性。
负载粒子通常包括金属粒子、碳纳米管、石墨烯等导电粒子。
导电聚合物包括共轭聚合物、环氧聚合物、烷基聚合物、嵌段共聚物等。
在这些材料中，通过自身的分子结构构建共轭结构，从而使导电性明显增强。
2.掺杂型材料制备（1）共轭聚合物和碳纳米管的掺杂将聚合物和碳纳米管混合，使碳纳米管作为传导通道，以确保聚合物电子的传输。
（2）金属粒子掺杂将金属离子与聚合物混合，甚至在溶液中加入还原剂或其他化学试剂，再通过化学还原或热还原将金属粒子还原到聚合物中。
3.导电聚合物制备导电聚合物制备方法主要有：聚合法、离子交换、有机金属配合物等。
二、导电高分子材料的应用1.生物传感器导电高分子材料在生物传感器中的应用越来越广泛，其灵敏度和特异性优于一些已知的传感器。
导电高分子材料可以被制成微传感器和纳米传感器，具有微型和便携的特点，能够感知生物化学物质的变化并快速反应。
2.电子和光电器件导电高分子材料是许多电子和光电器件必不可少的原材料，如半导体器件、发光二极管、太阳能电池等。
3.电池导电高分子材料在新型电池的研究中具有潜在的应用价值。
例如，聚乙烯醇/碳纳米管复合体已被制成可充电锂离子电池的正极材料。
4.柔性电子设备导电高分子材料在柔性电子设备中的应用受到越来越多的关注。
它们可以制成薄膜和纤维材料，使设备更加轻便和灵活。
总的来说，导电高分子材料是当前研究的一个热门领域，其制备方法和应用范围不断扩大。
导电高分子材料的应用与性能优化
导电高分子材料的应用与性能优化近年来，导电高分子材料在科技领域的应用越来越广泛。
这种材料不仅具备传统高分子材料的优点，如轻质、透明、可塑性强等，还具有导电性能，能够在电子器件、储能设备和柔性电子等领域发挥重要作用。
本文将介绍导电高分子材料的一些应用领域，并探讨如何优化其性能。
一、导电高分子材料在电子器件领域的应用导电高分子材料在电子器件领域的应用已经取得了显著的进展。
例如，在有机太阳能电池中，导电高分子材料可以作为光伏层的主要材料，用于吸收光能并将其转化为电能。
相较于传统的无机太阳能电池，有机太阳能电池具有柔性、轻薄等特点，并且制造过程更加简便。
通过优化导电高分子材料的特性，我们可以提高有机太阳能电池的转换效率，推动其在可再生能源领域的应用。
此外，导电高分子材料还广泛应用于传感器领域。
例如，纳米尺度的导电高分子材料可以制造成高灵敏度的压力传感器，用于测量压力变化。
这种传感器可以广泛应用于医疗设备、人体健康监测等领域，帮助人们监测身体健康状况。
通过对导电高分子材料的控制和改良，可以提高传感器的灵敏度和稳定性，使其更具实用性和可靠性。
二、导电高分子材料在储能领域的应用随着可再生能源的快速发展，储能技术也变得越来越重要。
而导电高分子材料在储能领域的应用正受到广泛关注。
由于其良好的电导率和可塑性，导电高分子材料被用作储能设备的电极材料。
例如，锂离子电池中的正负极材料可以采用导电高分子材料进行改进，以提高其电化学性能和循环寿命。
此外，导电高分子材料还可以用于柔性超级电容器。
与传统电容器相比，柔性超级电容器在能量密度和功率密度等方面具有明显优势，因此在电动车、消费电子等领域有着广阔的应用前景。
为了优化导电高分子材料在储能领域的性能，研究人员进行了大量工作。
他们通过调控导电高分子材料的结构和界面特性，改善电化学性能和储能效率。
同时，通过合理设计电极结构和电解液体系，也能进一步提高导电高分子材料储能器件的性能。
导电高分子材料的制备及应用
导电高分子材料的制备及应用导电高分子材料是近年来新型材料领域的重要研究方向之一。
它不仅有着传统高分子材料的优良性能，还具有导电性能，这使它在电子、光电、传感等领域具有广泛的应用前景。
一、导电高分子材料的制备方法导电高分子材料的制备方法可以分为两类，一类是掺杂法，另一类是共聚法。
（一）掺杂法掺杂法是将传统高分子材料中掺入导电材料，通过形成导电通道来提高材料的导电性能。
在这种方法中，导电材料通常是一种或多种有机或无机材料，如氧化物、硫化物、金属粉末、金属氧化物等。
这种方法的优点是简单易行，材料处理容易，但缺点是导电性能不够稳定，导电性能不如共聚法。
（二）共聚法共聚法是在传统高分子材料中引入具有导电性能的单体，通过共聚反应来生产导电高分子材料。
共聚单体可以是含有共轭结构的有机化合物，如噻吩、氧吩等。
这种方法的优点是导电性能好，稳定性高，但需要更复杂的制备条件和更高的技术要求。
二、导电高分子材料的应用导电高分子材料具有优异的导电性能和高机械强度，因此在电子、光电和传感器等领域应用广泛，下面对其应用进行简要介绍。
（一）电子领域导电高分子材料是一种重要的电子材料，因为它们可以用于制造导电线路板、热敏电阻、电磁屏蔽材料等。
这些导电高分子材料可以在达到非常高的电流密度时保持它们的性能，因此可以用于高压电器件和电源应用。
（二）光电领域导电高分子材料还具有一些光电性质，例如光电导性、光电致变性、光电响应和光致发光等。
这些性质使它们能够应用于光电传感器和光伏电池等领域。
（三）传感领域导电高分子材料在传感器领域，特别是化学传感器和生物传感器中应用广泛。
它们的高灵敏度和高选择性，使它们成为一种灵敏和快速的检测和监测工具。
总之，导电高分子材料的制备和应用已经得到了广泛的关注和研究。
基于其优异的性能，导电高分子材料将在未来得到更加广泛的应用。
导电高分子材料的应用研究状况及发展趋势
导电高分子材料的应用研究状况及发展趋势导电高分子材料的应用非常广泛。
首先，导电高分子材料在电子器件领域具有重要应用。
它们可以作为导电层、电极材料或者作为接触材料应用于OLED、OPV、OFET等器件中，改善器件的性能和稳定性。
其次，导电高分子材料在光电器件方面也有广泛应用。
例如，导电高分子材料可以用作透明电极在柔性有机太阳能电池中，提高电池的可弯曲性和稳定性。
此外，导电高分子材料还可以应用于能源存储领域，例如作为超级电容器的电极材料，提高超级电容器的能量密度和功率密度。
另外，导电高分子材料还可以用于生物传感领域，通过改变电荷转移性质来检测生物分子的存在。
在导电高分子材料的研究领域，目前主要集中在材料合成和性能改进方面。
为了实现导电性能，研究人员通常引入导电性的官能团或者直接制备掺杂型高分子材料。
例如，通过掺杂含有高度共轭结构的杂化分子到高分子材料中，如对苯二甲酸二甲酯（PTCDI）或者卟吩类分子，来提高导电性能。
此外，研究人员还通过优化高分子材料内部的相结构，改善材料的导电性能。
导电高分子材料的发展趋势主要包括以下几个方面。
首先，对于导电高分子材料的研究将趋向于合成方法和材料设计的精确化。
研究人员将继续探索不同的化学合成方法和材料设计策略，以获得具有高导电性能和稳定性的导电高分子材料。
其次，导电高分子材料在柔性电子领域的应用将得到进一步拓展。
随着柔性电子器件的发展，导电高分子材料将成为一个重要的研究和应用领域。
此外，为了提高导电高分子材料的性能和稳定性，研究人员也将继续通过掺杂、界面改性等手段来改进材料性能。
最后，值得注意的是，导电高分子材料仍然存在一些挑战。
首先，导电高分子材料的导电性能相对较差，需要进一步提高。
其次，导电高分子材料的稳定性也需要改进，特别是在长时间使用和极端环境下的应用中。
另外，导电高分子材料的成本也需要进一步降低，以促进其在大规模应用中的普及。
综上所述，导电高分子材料具有广泛的应用前景，在电子器件、光电器件、能源存储、生物传感等领域都有重要作用。
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。
导电高分子材料的进展及应用
导电高分子材料的进展及应用近年来，随着电子信息技术的迅猛发展，导电高分子材料越来越受到人们的关注。
导电高分子材料不仅具有普通高分子材料的优良性能，还具有良好的导电性、导热性、光学特性和机械性能。
在传感器、聚合物太阳能电池、有机发光二极管、导电墨水等领域具有广泛的应用前景。
目前，导电高分子材料的研究热点主要包括三大方面：第一，寻求新型导电高分子材料，如类金属、碳基高分子材料等，以提高材料的导电性和稳定性；第二，研究合成导电高分子材料的新方法，如单体共聚合法、离子液体法等，以提高材料的性能和制备效率；第三，开发导电高分子材料的新应用，如导电隔热材料、柔性电子器件等，以拓宽其应用范围。
其中，类金属和碳基高分子材料是当前研究的重点。
类金属高分子材料由于具有良好的导电性和机械性能，已被广泛应用于传感器、聚合物太阳能电池等领域。
碳基高分子材料因其具有嵌入式的碳元素，不仅具有好的导电性和机械性能，还具有优异的化学稳定性和生物兼容性，因此也具有广泛的应用前景。
另外，导电高分子材料的制备方法也得到了不断的改进。
单体共聚合法是当前研究的热点之一。
该方法可以将不同单体进行共聚合，以得到具有多种性质的高分子材料；离子液体法则可制备无机-有机复合材料，以提高材料的导电性和稳定性。
最后，导电高分子材料的应用前景也十分广阔。
导电隔热材料是目前研究的热点之一，其可以用于隔热材料和导热材料。
同时，柔性电子器件也是导电高分子材料的研究热点。
相较于传统的硅基材料，导电高分子材料更加轻薄柔软，可以制成柔性电子器件，应用于可穿戴电子、智能家居等领域。
总之，导电高分子材料具有广泛的应用前景，并且其研究重点逐渐向新材料、新方法、新应用领域发展。
相信在不久的将来，导电高分子材料将会得到更广泛的应用。
导电高分子材料制备及其应用
导电高分子材料制备及其应用随着科学技术的不断发展，导电高分子材料已经成为了一种十分热门的材料。
导电高分子材料的制备主要是利用高分子材料的导电性质，将其制备成具有导电性能的材料，然后进一步应用到各种领域当中。
一、导电高分子材料的制备方法导电高分子材料的制备方法很多，其中较为常见的有以下几种：1. 化学还原法化学还原法主要是通过还原剂的作用，使含有金属离子的高分子材料还原成具有金属性质的材料。
这种方法简单易行，但是对高分子材料的电化学性能有一定影响。
2. 物理气相沉积法物理气相沉积法是通过将高分子材料加热至一定温度，然后将金属蒸气沉积到高分子材料表面，制备出金属导体高分子复合材料。
这种方法可以制备出具有优异性能的导电高分子材料。
3. 溶液凝胶法溶液凝胶法是利用含有金属离子的溶液，通过在高分子材料中加入凝胶剂，使高分子材料凝胶，并且将金属离子和高分子材料形成化学结合，制备出导电高分子材料。
这种方法既简单又易行，制备出来的导电高分子材料也具有优异的性能。
二、导电高分子材料的应用领域导电高分子材料具有很广泛的应用领域，在电子、医药、新能源等领域都有广泛的应用。
1. 电子领域在电子领域，导电高分子材料主要应用于塑料透明导电膜、显示器件及其驱动电路、LED器件、半导体器件等。
这些应用大大提高了电子设备及电子行业的性能和品质。
2. 医药领域在医药领域，导电高分子材料主要应用于生体医学成像、药物输送、人工器官制备、医用传感器等。
这些应用可以为医学诊疗提供便利和支持。
3. 新能源领域在新能源领域，导电高分子材料主要应用于太阳能电池、燃料电池、储能设备、电动汽车等。
这些应用可以为能源领域提供更好的可持续发展方案。
三、导电高分子材料的未来展望随着科学技术的不断进步，导电高分子材料也将在更多的领域得到应用。
我们可以采用更多的制备方法和新的复合策略来制备出更优异的导电高分子材料，进而拓展更广阔的应用领域。
在未来，导电高分子材料也将逐渐走向实用化，进一步推动工业革命和人类生活的不断进步。
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导电高分子的应用学号：1111410118姓名：赵锦豪导电高分子的应用1.简介1.1导电高分子的定义导电高聚物是含一价对阴离子的具有非定域π电子共扼体系的高聚物。
具有非定域π电子共扼体系的高聚物可以经过化学或电化学“掺杂”的方法使其由绝缘体转变成导电高聚物。
它可以通过化学或电化学掺杂的方法使其电导率在绝缘体、半导体和导体范围内变化。
该研究领域虽然只有短暂的十余年历史,但是无论在材料的合成、结构的表征、导电机理、结构与性能的关系以及它在技术上的应用探索等方面都取得了重大的进展,展现了广阔的前景。
1.2导电高聚物的“掺杂”的特点在导电高聚物研究领域中所引用的“掺杂”术语是完全不同于传统的无机半导体的“掺杂”概念。
在无机半导体中的掺杂是杂质原子取代主体原子位置的过程而且掺杂度是很低的。
导电高聚物的掺杂特点是：(1)是氧化—还原的过程,即导电高聚物的掺杂过程是在高聚物链上有一个电子的得(氧化)失(还原)过程。
(2)为了保持体系的电中性,掺杂过程还伴随着一价对阴离子进人高聚物体系的过程,进人高聚物体系的对阴禽子也可以脱离高聚物体系,此过程被称为脱掺杂。
(3)掺杂和脱掺杂是完全可逆的过程。
(4)掺杂量是大大超过无机半导体的掺杂量的限度。
因此“掺杂”实际上是电荷转移氧化还原过程,高分子链成为高分子离子,“掺杂”剂成为高分子离子链的对离子,对离子往往插入到高分子链之间的隙缝空间,使链间距增大,有时对离子本身也堆砌成柱。
所以导电高聚物的“掺杂”,本质上更相似于石墨的层间插入。
“掺杂”应该更合理地称为电荷转移插入。
1.3常见种类物质的导电过程是载流子在电场作用下定向移动的过程。
高分子聚合物导电必须具备两个条件:(1)要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等);(2)大分子链内和链间要能够形成导电通道。
以下分别介绍两种导电聚合物的导电机理。
1.3.1 复合型导电高聚物复合型导电高聚物是以高分子材料为基体，添加一定数量的导电物质(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。
该类聚合物兼有高分子材料的加工特性和金属的导电性。
与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。
由炭黑填充制成的复合型导电高分子是目前用途最广、用量最大的一种导电高分子材料。
炭黑填充型导电高分子材料中炭黑通常以粒子形式均匀分散于基体高分子中,随着炭黑填充量的增加,粒子间距缩小,当接近或呈接触状态时,便形成大量导电网络通道,导电性能大大提高,继续增加炭黑用量则对导电性影响不明显。
炭黑的导电性能与其结构、比表面积和表面化学性质等因素有关。
炭黑的比表面积越大(粒径越小)、表面活性基团含量越少,则导电性能越好。
1.3.2 结构型导电聚合物结构型导电聚合物是指高分子聚合物本身或经少量掺杂后具有导电性的高分子物质,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。
从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子聚合物又被分为离子型和电子型两类。
离子型导电高分子通常又叫高分子固体电解质,其导电时的载流子主要是离子。
电子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料,导电的载流子是电子(或空穴),长链中的P键电子较为活泼,特别是与掺杂剂形成电荷转移络合物后,容易从轨道上逃逸出来形成自由电子。
大分子链内与链间P电子轨道重叠交盖所形成的导电能带为载流子的转移和跃迁提供了通道。
在外加能量和大分子链振动的推动下,便可传导电流。
这类材料是目前世界导电高分子材料研究开发的重点。
2.发展历程导电高聚物独具的优异物理化学特性引起了物理和化学家们的广泛兴趣。
虽然导电高聚物的研究只有短暂的十余年历史,但该领域无论在材料的合成、结构的表征、导电机理、结构与性能的关系以及它在技术上的应用探索都取得了重大的进展。
自从1977年发现掺杂的聚乙炔具有金属电导特性以来,物理学家对其载流子的性质、导电机理等问题非常感兴趣。
很快,W.P.Su,J.R.Shrieffer和A.J.Heeger在1978年共同提出了弧子(soliton)理论,成功地解释了掺杂聚乙炔的电导特性以及其他的物理性质,为导电高聚物的导电机理的研究和低维电子体系的物理学奠定了重要的理论基础。
1979年A.G.MacDiarmid首次研制出聚乙炔的模型二次电池,它引起了科学家的极大关注,从而出现了聚乙炔的研究“热”。
但是,随着研究的逐步深人,科学家们发现掺杂的聚乙炔在空气中极不稳定。
随后,虽然有许多科学家投身于聚乙炔的稳定性的改进研究,但收获甚小。
这一严峻现实迫使科学家们去寻找新的体系。
因此,以聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺为代表的一系列新的导电高聚物体系在1980年至1985年期间相继出现,并进行了大量的研究工作。
这些导电高聚物的室温电导率虽比不上聚乙炔,但是它们在空气中的稳定性却大大优于聚乙炔。
1985至1986年期间,科学家们在解决导电高聚物的加工性方面又取得了重大进展。
科学家们成功地获得可溶性导电高聚物。
例如含取代基的聚噻吩可溶于一般的溶剂中。
中国科学院化学研究所也成功地获得可溶性聚苯胺。
1987年西德的BASF公司宣布用改进的Shirakawa方法合成的聚乙炔在用碘掺杂并经拉伸后,电导率竟可以与铜的电导率相比拟,而其重量只有铜的重量的十二分之一这一爆炸性的消息,震惊了整个导电高聚物研究领域内的科学家们,使导电高聚物的研究又推向了一个新的阶段。
1988至1989年,在导电高聚物的加工性,机械性能以及它在技术应用上又取得了突破性的进展。
1988年A.G.MacDiarmid首次获得聚苯胺自支撑膜,中国科学院化学研究所和中国科学院长春应用化学研究所也相继研制成功大面积的自支撑的聚苯胺薄膜。
同年,由日太的精工电子公司和桥石公司联合研制的钮扣式聚苯胺二次电池已在日本市场销售。
与此同时,联邦德国BASF公司研制的聚咄咯二次电池也在欧洲市场上出现。
3.应用方向3.1雷达吸波材料导电聚合物作为新型的吸波材料倍受世界各国重视,国际上对导电聚合物雷达吸波材料的研究不仅已成为导电聚合物领域的一个新热点,而且是实现导电聚合物技术实用化的突破口。
导电聚合物作为吸波材料有以下优点:(1)电磁参量可控。
对导电聚合物聚吡咯进行研究发现,其雷达波吸收率与掺杂浓度间关系式在10GHz频率下出现极值,并且聚吡咯对雷达波的透过、反射和吸收强烈依赖于聚吡咯的电导率。
聚苯胺的介电损耗则随着对阴离子的尺寸的增大而增大、随着掺杂度的增加而增加。
这些研究表明,导电聚合物的电磁参量的频谱特征和吸收率的频谱特征依赖于导电聚合物的主链结构、对阴离子的尺寸、掺杂度及制备的条件。
因此,人们可以通过改变导电聚合物的主链结构、掺杂度、对阴离子的尺寸、制备方法等来调节导电聚合物的电磁参量,以满足实际要求。
(2)表观密度低。
导电聚合物的密度都在1.1 ~1.2g/cm3。
(3)易加工成型。
导电聚合物可被加工成粉末、薄膜、涂层等,为其应用提供了便利条件。
但由于导电聚合物属于电损耗的雷达吸波材料,因此在减薄涂层厚度和展宽频带方面存在困难。
目前这类材料作为吸收雷达波的应用还未进入实施阶段。
随着“模块合成”、“分子沉积法”、“扫描微探针电化学”等制备导电聚合物微管和纳米管的方法相继出现以及计算机模拟分子设计技术的日趋成熟,导电聚合物必将作为舰船和武器装备的吸波材料得到广泛的应用。
3.2电致变色材料导电高分子具有独特的波谱性能,这主要是由其分子结构的特殊性引起的。
以聚吡咯为例,不同掺杂程度下聚毗咯的能级结构变化所引起的可见光谱的变化如图所示，由图可知,随着掺杂程度由小到大的变化,其波谱性能发生较大的改变。
反过来,在一定的范围内控制电压,由电压的大小来决定掺杂程度的不同,从而导致对可见光区的光吸收不同,显示不同的颜色,这就是所谓电致变色。
电致变色材料要求有较好的颜色对比度和变色能力,其研究趋势是开发长寿、多色和全固化的材料。
高聚物电致变色材料能逐渐代替传统的无机电致变色材料,正是由于前者适应了发展的要求所致。
几类常见的高聚物电致变色材料见表l。
共扼高分子作为电致变色材料近年来迅速发展,原因有三:首先,许多导电高分子既可作为最终材料使用,也可作为产物母体被沉淀在大表面、高质量、耐用的薄膜上应用,可加工性能好。
其次,其辐射衰减过程是高效率的过程。
再次,高聚物种类繁多,可选择适当的有机官能团使之发光范围改变,从而得到所有范围的光谱萤光。
3.3电容器导电高聚物浸在普通有机酸或无机酸中可掺杂成导电态,又可经过碱处理成为绝缘态,具有抗氧化性和稳定性。
利用这些特点可以制作电容器;现以Huang等人制作的聚苯胺单一电容器元件为例:将聚苯胺制成膜后,经过绝缘处理,膜的四周用绝缘带掩盖,留下10﹣3m2的具有一定厚度的膜。
然后对该膜进行掺杂,使其成为两面导电中间绝缘的电容器。
电容器的电容C的大小与膜的面积A、厚度D、掺杂剂浓度、掺杂的时间等因素有关),可以通过控制A、D来控制电容器电容的大小。
3.4选择透过性膜传统的分离膜分离气体是根据气体的不同沸点在低温下进行的,能耗量大。
但是导电高聚物膜气体分离的依据却大不相同。
导电高聚物膜经过掺杂/脱掺杂处理可使其导电性发生变化,同时改变了膜的结构形态,开放选择性孔隙,从而大大影响着不同气体的渗透扩散。
我们可以通过改变掺杂剂的种类和浓度来精确地控制材料的形态,从而找到最优化的孔隙尺寸,实现气体的分离。
3.5传动装置和气体传感器在导电高聚物的电化学掺杂/脱掺杂和化学掺杂过程中,可以观察到其构象发生了变化,同时体积也随之收缩或膨胀。
Otero等人将聚吡咯膜和另一电化学惰性的柔韧膜登合在一起,制成双层结构,采用弯曲片法观察了其体积的变化情况,将该双层结构置于0.lmol/LLiClO4/水溶液中,外加﹣700mV和+2oomV之间以10mV/s递变的电压,观察到登合层发生了来回运动,如图所示。
当外加电压﹣700mV时,聚毗咯发生还原，当外加电压为+200mV时发生氧化，聚吡咯回到原来的位置。
这种弯曲片法提供了观察电化学掺杂/脱掺杂过程中聚合物原位体积变化的方法,另外,来回移动的双层片弯曲可以将其他形式的能转变成机械能,实现能量形式的转变。
同时,这种运动对人工手臂的设置有很大的吸引力。
4.机遇与挑战导电高聚物发展至今仍存在许多挑战,与此同时也带来它发展的极好机遇。
首先导电高聚物实用化的突破是导电高聚物领域兴衰的“瓶颈”。
这是因为:(l)导电高聚物实用化的关键和难点之一是要在性能、价格和市场上与无机材料相竞争。
(2)由光、电、磁、水、热等引起的脱掺杂现象是导致导电高聚物不稳定的根本原因。
为此,探索不经掺杂仍具有金属导电性是导电高聚物的难点。
(3)改善导电高聚物的加工性能以及兼顾电学和力学性能是拓宽导电高聚物应用范围的关键。