导电有机高分子材料研究进展_张卫民
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。
导电高分子材料聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)的研究进展
靠分子本 身产生 的导 电载流子 而导 电。 自 １ ９ ７ ７ 年发 现第 一个 导 电聚 合 物 一聚 乙炔 （ Ｐ ＡＣ ） 以来 ，
人们 对导 电 聚合 物 材 料 的研 究 取 得 了较 大 的进 展， 目前 研 究 主 要 集 中 在 聚 乙 炔 （ Ｐ ｏ ｌ ｙ ａ ｃ ｅ ｔ ｙ ｌ ｅ ｎ ｅ ，
关键词 ： 聚（ ３， ４一乙烯基 二氧 噻吩 ） （ Ｐ Ｅ ＤＯ Ｔ） ； 修饰； 聚合； 有机 发 光 二极 管 ； 电致 变 色装 置 ； 电化 学
电 容 器
中图分类号 ： ０ ６ ２ ６ ． １ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４— ７ ７ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ３ ５— ０ ６
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ Ｐｏ ｌ ｅ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｘ ｙ ｔ ｈ ｉ ｏ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ）
ＸＵ Ｈａ ｉ ． １ ｉ
ｅ ｌ ｅ ｅ ｔ ｒ ｏ ｅ ｈ ｒ ｏ ｍｉ ｃ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ；ｅ ｌ ｅ ｅ ｔ ｒ ｏ ｅ ｈ ｅ ｍｉ ｅ ａ ｌ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ
共轭 型导 电聚合 物是 指聚合 物 具有 导 电性或 经掺 杂处 理后 才 具 有 导 电性 的 聚合 物 材 料 ， 它依
善Ｐ Ｅ Ｄ Ｏ Ｔ的性能 ， 使其 更好地在 工业 中得 到应 用， 很多研究小 组对聚合物单体加 以修饰 ， 如在
机发光二极管 、 晶体管 、 电极材料等领域有 良好的 发展 前景 ¨ Ｊ 。其 中 ， 聚 噻 吩 的 衍 生 物 中聚 ３ ， ４一
探讨有机导电高分子材料的导电机制
探讨有机导电高分子材料的导电机制摘要：导电高分子的研究起源于二十世纪七十年代，其应用前景十分广阔，因此受到了十分广泛的关注与重视，甚至逐渐成为了国际上十分活跃的一种研究领域，对其的研究也开始由实验室的研究朝着实践应用方面的发展，并广泛及普遍的将其推广到能源、信息与传感器等方面。
本文首先分析了导电高分子材料的种类与发展趋势，继而重点分析了有机导电高分子材料的实际导电机制，并且在研究的过程中逐步提出其未来的发展方向。
关键词：导点高分子；导点机制；导点材料引言高分子材料的机械性相对明显，并且其同样可以用作结构类材料。
现如今的高分子材料已经逐渐的覆盖了绝缘体、金属与半导体等领域。
所谓有机化合物，主要包含有P电子与R电子两类。
R电子作为成键电子，有着较高的键能，但是其离域性小，同时还被称为定域电子。
P电子的出现，是两个成键原子中P电子重叠所得。
一旦P电子出现了被孤立的情况，十分可能会导致出现有线离域性，电子可以围绕着原子核的四周转。
伴随着P共轭体系数量的逐步增加，离域性同样逐步提升。
一、导电高分子材料的种类（一）复合型导复合导电高分子材料发挥作用的主要是充负荷材料，其获得的方式主要包含表面混合或者是层压普通聚合物材料与各种导电材料。
负荷型导电高分子材料有着比较的种类，具体来说主要包含有涂料、塑料与橡胶等。
其具体的性质与导电填料的实际种类、使用料，实际的颗粒度和状态与其在聚合物材料中的世界处于一种紧密连接的状态。
往往会选择与其在聚合物材料中的世界分散状况连接起来。
普遍情况下可以选择使用粉末金属、炭有金属纤维等，将其用作高分子的导电类的填料用处。
（二）结构型这一材料指的是具备电功能的聚合物类材料，它不仅有着导电功能，同时也掺杂了其他的材料。
这一次材料的导电率并不同，具体可以将其分之为聚合物金属、聚合物超导体、高分子半导体等。
从导电机制的差异角度看来，其可以充分分之为离子导电聚合物与电子聚合类材料。
电子导电聚合物材料其结构特征之时，一般包含平面大共轭体系或者是线性，将光与热的作用充分发挥出来，将π电子激活，继而逐渐将导电的效用利用起来，在半导体的范围中，主要包含有电导率。
导电高分子材料的研究进展
导电高分子材料的研究进展导电高分子材料是一种能够传导电流的高分子材料，具有优异的导电性能和灵活的可塑性。
它们广泛应用于电子器件、柔性电子器件、能源存储和传输等领域。
随着科技的不断发展，导电高分子材料的研究也在不断取得进展。
本文将就导电高分子材料的研究进展进行探讨。
近年来，导电高分子材料的研究主要集中在三个方面：一是发展新型的导电高分子材料，二是研究导电机理，三是提高导电性能。
1.发展新型的导电高分子材料石墨烯是一种具有高导电性能的二维材料，其单层厚度仅为一个原子。
由于其优异的导电性能和独特的二维结构，石墨烯被广泛应用于导电高分子材料的开发。
例如，石墨烯可以添加到传统的高分子材料中，以提高其导电性能。
此外，石墨烯的制备方法也在不断改进，例如化学气相沉积和机械剥离技术，以提高石墨烯的制备效率和质量。
除了石墨烯，碳纳米管也是一种具有很高导电性能的材料。
碳纳米管的直径仅为几个纳米，但长度可以达到几个微米甚至更长。
碳纳米管可以在高分子基体中分散，形成导电网络，从而提高高分子材料的导电性能。
此外，一些研究人员还提出了利用纳米粒子和聚合物共同制备导电高分子材料的方法，以获得更好的导电性能。
2.研究导电机理研究导电机理是导电高分子材料研究的重要方向。
目前，导电高分子材料的导电机理主要包括两种：一种是有机导电材料的分子导电机理，即通过有机分子的电荷迁移来实现导电；另一种是金属/高分子复合材料的载流子传输机理，即通过金属粒子或纳米线来传输载流子。
研究导电机理有助于深入理解导电高分子材料的性质，并为其应用提供指导。
3.提高导电性能提高导电性能是导电高分子材料研究的重要目标之一、目前，提高导电性能的方法主要包括以下几个方面：一是通过改变高分子材料的结构和组分来调控导电性能，例如改变共聚物的比例和合成导电高分子材料的共轭结构。
二是通过添加导电剂来提高高分子材料的导电性能，例如添加金属粒子、碳纳米管等。
三是通过改变导电高分子材料的处理方法来提高其导电性能，例如通过拉伸、压印等方法调控高分子链的排列和导电网络的形成。
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。
新型导电高分子材料研究进展与应用展望
新型导电高分子材料研究进展与应用展望随着电子技术的不断发展和普及，电子设备的功能和性能要求也不断提高。
因此，人们对于材料的需求也不断提高，其中高分子材料是最有前途的一种新材料，它不仅具有传统高分子材料的优点，还能利用其特殊的导电性能来满足不同领域的需求。
本文将着重介绍新型导电高分子材料的研究进展和其应用展望。
一、新型导电高分子材料的研究进展1. 聚苯胺（PANI）导电高分子材料聚苯胺是一种重要的导电高分子材料，它是一种具有导电性的聚合物。
在过去的几十年中，聚苯胺（PANI）已成为导电高分子材料领域中最具有研究价值的一种导电高分子材料，它具有独特的导电性和可控性。
2. 半导体高分子材料半导体高分子材料是一种新型导电高分子材料，它是一种具有半导体性质的聚合物。
半导体高分子材料主要应用于电子设备领域，例如智能手机、平板电脑及其他电子产品等。
3. 碳基导电高分子材料碳基导电高分子材料是新型导电高分子材料领域中的另一种材料，它是由含碳原子的高分子材料组成的，具有优异的电导性能、抗氧化性和耐磨性等特点。
在电子器件中，碳基导电高分子材料可以用作电极、导线、传感器等。
4. 杂化导电高分子材料随着新型导电高分子材料的研究和发展，科学家们发现将不同的材料进行混合，可以获得更好的导电性能。
因此，杂化导电高分子材料应运而生。
杂化导电高分子材料中的多种材料可以相互作用从而提高材料的性能和导电性能。
二、新型导电高分子材料的应用展望1. 电子器件领域新型导电高分子材料在电子器件领域中有很大的应用前景。
例如，聚苯胺可以在太阳能电池、有机发光二极管（OLEDs）等器件中应用；碳基导电高分子材料可以用于电极制备和智能材料的制备。
2. 纺织品领域新型导电高分子材料也可以用于纺织品的制备。
例如，聚苯胺材料可以用于制备导电织物，这种导电织物可以应用于医疗设备、体育器材等领域。
3. 应用于生物医学领域新型导电高分子材料也可以应用于生物医学领域。
导电高分子纳米复合材料研究进展
Keywords conducting polymer polyaniline polypyrrole polythiophene nanocomposites
根据导电高分子材料特殊功能, 导电高分子纳米 复合材料可分为导电材料、导电导磁材料、光催化材 料、微波吸收材料、生物吸附材料、防腐材料等。
1 导电高分子纳米复合材料的性能
生瑜等[ 8、9] 用固相合成法 制备了纳米二 氧化锰
( MnO2) , 并通过原位聚合法制备了聚苯胺/ 纳米二氧 化锰复合材料。研究结果表明, 在苯胺/ MnO2 的盐酸 反应体系中, MnO2 可以使苯胺氧化聚合。在一定的 MnO2 用量下, 聚苯胺的产率随苯胺添加量的增加而
下降, MnO2 在产物 中的含量也 随之下降, 且含 量很 低。在苯胺/ MnO2/ 过硫酸铵的反 应体系中, 研 究了 MnO2 通过两种不同的加料方式原位制备 PANI/ MnO2
比表面积大而易团聚的现象。导电高分子纳米复合 材料的封装机理如图 1 所示, 好的封装要求形成核壳 结构如图 2 所示[ 14] :
图 1 导电高分子/ 纳米复合粒子的形成过程
图 2 导电高分子/ 无机纳米粒子 复合材料的核壳结构
殷华如等[ 15] 以三氯化铁为引发剂进行噻吩的聚 合反应, 得到了导电性较好的 C- Fe2O3/ 聚噻吩纳米 复合材料。红外、透射电镜、穆斯堡尔谱等研究表明 C- Fe2O3 与聚噻吩之间有着一定的相互作用。复合 材料的导电 性明显高 于纯的聚 噻吩样品, 随着 CFe2O3 含量的增加, 复合材料的电导率呈增大趋势。 11112 导电高分子/ 蒙脱土纳米复合材料
导电高分子材料的最新进展及应用领域
导电高分子材料是一种具有导电性的聚合物材料，它在近年来取得了巨大的进展，并在许多领域中得到广泛应用。
本文将深入探讨导电高分子材料的最新进展和应用领域，以帮助读者更好地理解这一领域的前沿技术。
首先，让我们先了解一下导电高分子材料的基本概念。
导电高分子材料是一种具有电导性能的聚合物材料，它能够传导电流，并具有一定的导电性能。
相比传统的非导电聚合物材料，导电高分子材料具有多种独特的性能和应用优势。
它们既能发挥聚合物材料的机械柔性和化学稳定性，又能提供导电性能，因此受到了广泛的关注。
在过去的几年里，导电高分子材料领域发生了许多重要的进展。
其中一个重要的进展是新型导电高分子材料的开发。
传统的导电高分子材料通常是通过掺杂导电添加剂或导电材料来实现导电性能，但这种方法会导致材料的导电性能不稳定或导电性能低下。
因此，研究人员开始开发新型的导电高分子材料，旨在提高材料的导电性能和稳定性。
最近的研究表明，通过将导电材料纳米颗粒均匀分散于聚合物基体中，可以有效地提高导电高分子材料的导电性能。
同时，研究人员还开发了一种独特的自组装方法来制备导电高分子材料，这种方法不仅能够提高材料的导电性能，还能够控制材料的结构和性能。
除了新型导电高分子材料的开发，导电高分子材料在许多应用领域中也取得了重要的进展。
其中一个应用领域是柔性电子学。
导电高分子材料具有良好的柔性和可塑性，因此非常适合用于制备柔性电子器件。
例如，导电高分子材料可以用于制备柔性显示屏、可穿戴设备和柔性太阳能电池等。
这些器件具有轻薄、可弯曲和可卷曲的特点，能够适应各种复杂的曲面和环境，因此在电子产品的设计和制造中有着广泛的应用前景。
此外，导电高分子材料还可以应用于能量存储和传输领域。
由于其良好的导电性能，导电高分子材料可以用于制备高性能的超级电容器和锂离子电池等能量存储设备。
相比传统的能量存储材料，导电高分子材料具有高能量密度、高功率密度和长循环寿命等优势，因此在新能源领域具有巨大的应用潜力。
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单纯追求最佳数值的传统研究模式 , 按实用 观点探索新的攻关方向。 ( 4) 加强应用开发研 究 , 多行业、 多学科交叉结合 , 开发导电高分 子材料应用新产品 , 扩大应用范围 , 加速其商 品化进程。 参考文献
[10 ] [9 ]
4 导电有机高分子材料的 应用
本征导电聚合物在环境中不稳定性和难 加工性一直是妨碍其广泛应用的问题。 通过 近年的研究 , 这些问题已获得了部分的解决 。 在某些应用领域已进入商品化阶段 , 正显示 出其独特的魅力。 4. 1 可充电电池方面 由于导电性和电化学可逆性 , 导电高分 子材料可用作充电电池的电极材料。 V alence T echno logies 公司开发了 PPY 基可充电 300 次无效率下降的充电电池 , 1992年该公司收 到了上亿美元的订单。 Uniti ta 和 Ricoh 公司 正联合开发采用聚苯胺的多孔板作可充电电 池的正极 。 4. 2 非线性光学器件方面 自 80年代起 , 共轭高分子的非线性光学 特 性引 起 了人 们 极大 的 兴趣 。 PDA、 PT、
2 - 1
噻吩类衍生物、 聚苯胺衍生物、 聚吡咯衍生物 及聚乙炔衍生物等 。 Jen Kw any ue 合成了一系列烷基取代聚 噻吩衍生物 , 发现了 3- 甲基噻吩和 3- 丁 基噻吩无规共聚物呈现高的电导率和很好的 成膜性。聚 3- 烷基噻吩在比较低的温度下是 可熔的 , 烷基链越长熔点越低。聚噻吩衍生物 膜颜色随温度变化而变化 , 这种变化是可逆 的 。在低温时为红色 , 在高温时为黄色 [10 ] , 表 现出热色现象 。轻度交联的聚 3- 烷基噻吩呈 现出凝胶特性 , 是极具实际用途的新材料 。 最近 Ro th 等人 [11 ]进行了 P An 邻位取代 -) 衍生物的研究 , 得到了单分散的分子量 ( M 为 2200左右 , 电导率为 13. 0 s. cm - 1 , 在有机 和无机溶剂中均可溶的聚邻甲氧基苯胺 ( POM A) , 由于其易溶性 , 给理论研究和实际应用 带来了显而易见的优点 。
[12 ]
第 26卷 1997年第 1期 广 西 化 工 度传感器。最近发现 , 作为生物活性物质的固 体化膜 , 可应用于各种生物传感器 。 如酶传 感器、 抗原抗体传感器 、 免疫传感器等。 4. 5 发光材料方面 导电高分子材料可作为发光二极管的活 性发光层。 P PV、 PP P 、 P T等共轭聚合物具 有较好的发光特性及稳定性。 在发光二极管 装置中 , 电子和空穴分别从低功函数和高功 函数电极注入共轭聚合物活性层 , 电子空穴 对形成单态激子辐射衰减从而导到致发光 。 共轭高分子用于发光二极管 , 易于加工 , 驱动 电压低 , 易于实现大面积显示 , 其性能接近无 机半导体的发光二极管 。
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广 西 化 工 第 26 卷 1997年第 1期 PAN I 等共轭高聚物的三阶非线性光学特性 得到了广泛的研究 , 共轭高分子材料在频率 转移 、 光学双稳态 、 光波导、 光计算和光纤通 讯等方面有着可能实现的应用前景 。 对于光 学非线性材料 , 美国市场预测到 2000 年达 160百万美元 , 世界市场达 600 百万美元 。 4. 3 电容器方面 应用导电性高分子的电容器主要为电解 电容器和双电荷层电容器。 把导电性高分子 用于电解电容器是把电解电容器中的电解液 换为导电性高分子化合物。 如采用掺杂后的 聚 吡 咯 高 分 子 化 合 物 , 电 导 率 高 达 100 s. cm- 1 , 所以频率特征非常出色 , 尤其在高频 区的特性与以前的电容器相比有了很大的改 善。此外 , 耐高温性能好 , 可用于焊接等方面 , 使用寿命长 [13 ]。 近年来 , 日本用酚醛树酯为原料经碳化 制得的 聚并苯导 电材料 比表面 积大 , 可 达 2000 m /g , 本征态电导率高达 100 s. cm , 力学强度好 , 加工性能优良 , 是双电层电容 式双电层电容器容量高达 2法拉 , 工作电压 5. 5 V。现已商品化生产 , 广泛用于电视机 、 录 相机 、 照相机、 计算机和太阳能手表等方面。 4. 4 传感器方面 导电高分子随着微量掺杂而发生各种性 质的变化 , 这种特性使其在传感器方面得到 应用 。 它可应用于气体如氯 、 溴、 碘、 三氟化 硼、 五氟化磷 、 五氟化砷等的气体传感器 。 如 对氨气来说 , 其可使某些高分子电导率升高 , 另一些则下降。 一些导电性高分子可应用于 有害气体的传感器 , 如聚噻吩 , 遇 NO 时 , σ 值会上升 , 但遇到 N2 O 或 NO2 时 , σ值不会 发生变化 。聚苯胺的 σ值随着溶液中 pH值变 化而变化 , 可用于检测 p H值 。有些导电聚合 物随温度变化而 σ值变化较大 , 可应用于温
+ -
较高电导率 。 有机酸掺杂的 PAn有较好的热稳定性。 在空气气氛下 , 磺酸掺杂的 P An 起始分解温 度 可达 200 ℃ , 磷酸 酯掺 杂时 可 达 190 ℃。 100 ℃ 时 , 对甲苯磺酸掺杂的 P An, 半衰期可 达 105h 。 由于良好的热稳定性 , 使掺杂态 PAn的加工成为可能 。 Ando 等人 从两亲性 2 - 十八烷基苯 胺出发 , 经化学聚合得两亲性聚苯胺 , 在 0. 1 mol / L HCl溶液亚细界面而成膜 , 转移得 L B 膜 , 用 X 射线衍射与电镜表征表明它具有规 整的层状结构 , 单层膜厚约 37A, 用碘蒸气掺
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广 西 化 工 第 26 卷 1997年第 1期
导电有机高分子材料研究进展
张卫民 韦 平
(广西民族学院 化学化工系 南宁 530006)
摘 要 综述了近年来国内外导电有机高分子材料研究进展情况 。 论述了 聚苯胺、 聚噻 吩、 聚吡咯及其衍生物等导电有机高分子材料的制备方法和性质。 介
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2 导电有机高分子材料的最 新制备方法
聚苯胺 ( PAn) 是一种具有金属光泽的粉 末 , 分子链具有很强的共轭性 , 在很长时间内 被认为是一种难溶的聚合物 , 而近期对 PAn 有机酸 掺杂研究使得 导电态或掺 杂态 PAn 的加工成为可能。 当以有机酸 RM H ( R: 烷基 , M : 酸 根 ) 对 PAn进行掺杂时 , 反离子 RM- 悬挂在 P An 侧链 , 对聚合物起到增溶作用 , 因而对 R 官能团进行设计 , 使它和某种溶剂具有强烈 的相互作用 , 就可以改善掺杂态 PAn在此溶 剂中的溶解行为。 有机酸掺杂的 PAn 有良好的导电性。 有 机 酸 掺 杂 态 的 P An 粉 未 电 导 率 一 般 为 10- 2— 101 s. cm- 1。 选择带适当官能团的有机 酸 , 通过选择溶剂和成膜的条件 , 可以使 PAn 链更规整地排列 , 从而使 P An 膜电导率提高 1 ～ 2 个数量级 。 如 : P An 与十二烷基苯磺酸 ( DBSA ) 掺杂 , 长的 R基使其可在普通溶剂 中溶解 。 粉末 P An 电导率仅为 5 s. cm- 1 , 而 从二甲苯溶 液所成膜电导率 可达 100 ～ 400 - 1 s. cm ; 樟脑磺酸 ( CSA ) 掺杂的 PAn ( PAn - CSA ) 以间甲酚为溶剂成膜 , 也具有极高 电导率 。 根据理论推断 , 某些有机酸掺杂的 P An 本征电导率可达 3 × 103 s. cm- 1 , 拉伸后 4 - 1 [2 ] 可达 10 s. cm 。 采用有机酸掺杂后存在液晶特征 , 可以 得到高浓度的掺杂态 PAn 溶液。 如 PAn CSA /间甲酚 , 由于 P An 链的强刚性 , 当达到 某一临界浓度时便可出现液晶特征 , 且阈值 随分子量变化符合 Plory 的晶格理论 [ 3 ]。有机 酸掺杂 P An 存在液晶特性 , 说明有机酸反离 子插入 P An 链间 , 减弱了 P An 链的聚集作 用 , 更有利于 PAn链的取向排列 , 因而具有
1 前言
1977 年 , K. Shi rakaw a 和 Mac Dia rmi d 等人发现用 AsF5、 I2 对聚乙炔 ( P A) 进行 P 型掺杂可获得 10 、 s. cm 以上的高电导率的 高分子材料 [1 ]。 从那以后 , 导电 (本征和非本 征 ) 有机高分子材料的研究成为了国际上边
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缘学科十分活跃的领域之一 。 这类材料不但 具有重要的理论研究意义 , 而且具有许多独 特的优异性能 , 应用前景十分广阔 。其中聚苯 胺、 聚噻吩和聚吡咯被认为是最具有实用价 值的导电有机高分子 , 也是这方面研究的热 点。
第 26卷 1997年第 1期 广 西 化 工
绍了导电有机高分子材料的实际应用领域 。
关键词 高分子导电材料 聚苯胺 聚噻吩 聚吡咯 分类号 T Q 631. 2
The Development of the Research of Conducting Organic High Molecular Compound
Zhang Weim in Wei Ping
II= 10 I= 10 杂 LB 膜 , 电导率 σ s. cm , σ - 1 s. cm 。 Mo nkman 用特殊方法制备了非两亲 - 4 - 1 - 8 [ 5] [4 ]
性 P AnL B膜 , 在这里聚苯胺以质子化形式存 在 , 经 HCl掺杂后电导率为 σ = 0. 1 s. cm 。 聚噻吩、 聚烷基噻吩及其它聚噻吩衍生物由 于具 有较大的三阶 非线性极化率 ( 10 10- 9 esu) , 使得它们可在光电开关和其它非 线性光学器件中得到应用。 普通的聚噻吩由 于不具有两 亲特性 , 故不能直接制备其 L B 膜。 Wata nabe 等人 用共混法研究了聚 3烷基噻吩与硬脂酸及辅助成膜剂的混合 L B 膜。 Cal lender 等人 合成了聚 3, 4- 二丁氧 基噻吩 , 发现这种聚合物能在气水界面上形 成稳定的单分子膜 , 并能以垂直法获得高质 量的 L B膜 。
[8 ] [7 ] - 11 - 1