导电高分子材料

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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

导电高分子

导电高分子

子在整个分子骨架内运动。离域π键的形成,增大了π
电子活动范围,使体 系能级降低、能级间 隔变小,增加物质的 导电性能。
导电高分子材料的导电机理
导电高分子材料的共同特征-交替的单键、双键共轭结构
聚乙炔由长链的碳分子以sp2键链接而成,每一个
碳原子有一个价电子未配对,且在垂直于sp2面上形成
未配对键。其电子云互相接触,会使得未配对电子很 容易沿着长链移动,实现导电能力。
导电高分子材料的掺杂途径
氧化掺杂 (p-doping): [CH]n + 3x/2 I2 ——> [CH]nx+ + x I3还原掺杂 (n-doping): [CH]n + x Na ——> [CH]nx- + x Na+
添补后的聚合物形成盐类,产生电流的原因并不是 碘离子或钠离子而是共轭双键上的电子移动。
2004,13英寸
导 电 高 分 子 应 用
半导体特性的应用-太阳能电池
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,简单的制备 工艺,具有塑料的拉伸性、弹性和
柔韧性。
导 电 高 分 子 应 用
导体特性的应用-防静电、电磁屏蔽、防腐蚀
聚乙炔的掺杂反应
1975年,G. MacDiarmid 、 J.Heeger与
H.Shirakawa合作进行研究,他们发现当聚乙炔曝露于 碘蒸气中进行掺杂氧化反应(doping)后,其电导率令人 吃惊地达到3000S/m。
导电高分子材料的导电机理 有机化合物中的σ 键和π键
在有机共轭分子中,σ键是定域键,构成分子骨架; 而垂直于分子平面的p轨道组合成离域π键,所有π电

导电高分子材料

导电高分子材料

导电高分子材料引言导电高分子材料是一类具有导电性能的高分子材料,通常通过将一定量的导电剂与高分子基体进行混合来实现。

导电高分子材料具有许多独特的性能和应用,因此在电子学、能源技术、催化剂等领域有着广泛的应用和巨大的发展潜力。

1. 导电机制导电高分子材料的导电性能主要来源于导电剂的存在。

常见的导电剂包括金属粉末、碳纳米管、导电聚合物等。

这些导电剂在高分子基体中形成导电网络,使得材料能够传导电流。

导电高分子材料的导电性能与导电剂的种类、含量、分散性以及高分子基体的性质密切相关。

2. 特殊性能与应用导电高分子材料具有许多特殊的性能,使得其在多个领域具有广泛的应用。

2.1 电子学领域导电高分子材料在电子学领域有着重要的应用,例如导电高分子材料可以用于制备有机导电薄膜晶体管(OFET),用于构建柔性显示器、智能传感器和可穿戴设备等。

导电高分子材料不仅具有良好的导电性能,还具有优秀的可拉伸性和柔韧性,能够适应各种复杂的电子设备形状。

2.2 能源技术领域导电高分子材料在能源技术领域也有广泛的应用。

例如,导电高分子材料可以用于制备柔性太阳能电池,用于光电转换、能源收集和储存等。

导电高分子材料具有较高的导电性能和光吸收性能,可以有效提高太阳能电池的能量转换效率。

2.3 催化剂领域导电高分子材料还可以作为催化剂载体,用于催化剂的载体和固定。

导电高分子材料具有较大的比表面积和多孔结构,能够提供更多的活性位点和催化反应的接触面积,从而提高催化剂的反应效率和稳定性。

3. 导电高分子材料的制备方法导电高分子材料的制备方法多种多样,常见的制备方法包括物理共混法、化学共混法、原位聚合法等。

其中,物理共混法是将导电剂和高分子基体通过物理混合来制备导电高分子材料,适用于一些导电剂与高分子基体相容性较好的体系;化学共混法是通过化学反应将导电剂与高分子基体结合,适用于一些导电剂与高分子基体相容性较差的体系;原位聚合法是在高分子合成过程中引入导电剂,使导电剂与高分子基体同时合成。

导电高分子材料

导电高分子材料

导电高分子材料所谓导电高分子是具有共轭Π键的高分子经化学或电化学掺杂使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。

它完全不同于金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料,通常导电高分子的结构特征是具有高分子链结构和与链非键合的一价阴离子或阳离子共同组成。

即在导电高分子结构中,除了具有高分子链外,还含有由“掺杂”而引入的一价对阴离子或对阳离子。

导电聚合物最引人注目的一个特点是其电导率可以在绝缘体-半导体-金属态较宽的范围里变化。

这是目前其他材料所无法比拟的。

分类,按照材料的结构与组成,可将导电高分子分成两大类。

一类是结构型导电高分子,另一类是复合型导电高分子。

结构型导电高分子的导电机理为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:一要能产生足够数量的载流子,二是大分子链内和链间要能够形成导电通道。

在离子型导电高分子材料中,聚醚,聚酯等的大分子呈螺旋体空间结构,与其配位络合的阳离子在大分子链段运动作用下,就能够在螺旋孔道内通过空位迁移;或被大分子溶剂化了的阴阳离子同时在大分子链的空隙间跃迁扩散。

对于电子型导电高分子材料,作为主体的高分子聚合物大多为共轭体系,长链中的Π键较为活泼,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Π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。

复合型导电高分子复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质,如炭黑,金属粉,箔等,通过分散复合,层级复合,表面复合等方法构成的复合材料,其中以分散复合最为常用。

与结构型导电高分子不同,在复合型导电高分子中,高分子材料本身并不具备导电性,只充当了粘合剂的角色,导电性是通过混合在其中的导电性物质如炭黑,金属粉等获得的。

由于它们制备方便,有较强的实用性,因此在结构型导电高分子尚有许多技术问题没有解决的今天,人们对他们有着极大的兴趣。

导电高分子材料

导电高分子材料

导电高分子材料导电高分子材料是一种具有导电性能的高分子材料,它在电子、光电子、信息和通信等领域具有广泛的应用前景。

与传统的金属导电材料相比,导电高分子材料具有重量轻、柔韧性好、加工成型方便等优点,因此备受研究和开发的关注。

首先,导电高分子材料的导电机理是通过在高分子基质中添加导电填料来实现的。

导电填料可以是导电碳黑、导电纳米颗粒、导电聚合物等,它们在高分子基质中形成导电网络,从而赋予材料导电性能。

同时,导电高分子材料的导电性能受填料浓度、填料形貌、填料分散性等因素的影响,因此需要在材料设计和制备过程中进行精细控制。

其次,导电高分子材料在电子领域具有重要的应用。

例如,导电高分子材料可以用于制备柔性电子器件,如柔性电子显示屏、柔性电池、柔性传感器等。

由于其轻薄柔软的特性,导电高分子材料可以实现器件的弯曲和拉伸,从而拓展了电子器件的应用场景。

此外,导电高分子材料还可以用于制备导电薄膜,用于电磁屏蔽、抗静电、防雷击等领域。

此外,导电高分子材料在光电子领域也有着重要的应用。

例如,导电高分子材料可以用于制备有机太阳能电池、有机发光二极管等光电子器件。

由于其可塑性和可加工性,导电高分子材料可以实现器件的柔性化和大面积制备,从而降低了器件的制造成本,并且有望实现可穿戴电子产品的发展。

总之,导电高分子材料具有广泛的应用前景,它在电子、光电子、信息和通信等领域都有着重要的作用。

随着材料科学和工程技术的不断发展,导电高分子材料的性能和应用将会得到进一步的提升,为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。

希望通过对导电高分子材料的研究和开发,能够推动材料科学和工程技术的发展,为人类社会的可持续发展做出更多的贡献。

导电高分子材料

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高强度导电高分子
通常化学合成的高分子常表现为没有任何 力学强度的粉末。例外:通过Shirakawa途 径可以得到高性能的聚乙炔薄膜 得到高性能导电高分子膜材料最有效和直 接的方法是电化学沉积法 低的聚合温度、强极性分子介质以及电化 学惰性的电极材料有利于生成堆积紧密, 性能良好的芳香导电高分子材料
导电高分子
导电高分子是指经化学或电化学掺杂后可以由绝缘 体向导体或半导体转变的含π电子共轭结构的有机 高分子的统称。 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。
导电高分子
广义上的导电高分子材料可分为两大类:
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
无机半导体中的掺杂
本质是原子的替代
导电高分子中的掺杂
导电高分子的导电机理
电子导电聚合物的特征是分子内含有大的共轭 π电子体系。随着π电子共轭体系的增大, 离域性 增强, 当共轭结构达到足够大时, 化合物才可提供 电子或空穴等载流子, 然后在电场的作用下, 载流 子可以沿聚合物链作定向运动, 从而使高分子材料 导电。所以说有机高分子材料成为导体的必要条件 是: 应有能使其内部某些电子或空穴具有跨键离域 移动能力的大π键共轭结构。
导电高分子的微波(100MHz—l2GHz)及毫米波(24— 40GHz)特性研究表明导电高分子如聚苯胺、聚吡咯 可用于电磁屏蔽
美国密里肯公司通过控制现场聚合条件将聚吡咯与 纤维复合,制备了商品名为Contex和Intrigue的导 电纤维,并制成了轻型伪装网,美国国防部已经将 其以用于隐形轰炸机的隐身涂料

导电高分子材料介绍

导电高分子材料介绍

导电高分子材料介绍导电高分子的研究始于20世纪70年代,因其诱人的应用前景而受到广泛重视,是目前国际上一个十分活跃的研究领域,对它的研究已从初期的纯实验室研究扩展到应用研究,已在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件,以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术等领域得到了广泛应用。

导电高分子材料按结构和制备方法不同可分为结构型和复合型两大类。

结构型导电高分子又称本征型导电高分子,是指具有共轭结构经少量掺杂后具有导电性的材料;复合型导电高分子材料是以高分子材料为基体,经物理或化学改性后具有导电性的材料。

根据在基体聚合物中所加入导电物质的种类不同又分为填充复合型导电高分子材料和共混复合型导电高分子材料两类。

填充复合型导电高分子材料通常是在基体聚合物中加入导电填料复合而成。

共混复合型导电高分子材料是在基体聚合物中加入结构型导电聚合物粉末或颗粒复合而成[3]。

本文将主要介绍填充复合型导电高分子材料的导电机理、制备方法、影响导电性能的因素等的研究进展。

聚合物一直被认为是绝缘体,但是自从1976年,美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarnfid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔具有类似金属的导电性以后,人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入和提高,逐渐产生了导电高分子这门新兴学科。

在随后的研究中逐步发现了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺等导电高分子。

由于导电高分子材料作为新兴不可替代的基础有机材料之一,对导电高分子研究具有重大的理论价值和应用价值。

聚苯胺原料便宜,合成简便,耐高温及抗氧化性能良好,有较高的电导和潜在的溶液、熔融加工可能性。

具有易成膜且膜柔软、坚韧等优点和优良的电致变色性,在日用商品及高科技等方面有着广泛的应用前景。

因此聚苯胺已成为当今导电高分子研究的一个热点,在这十多年期间,国内外对聚苯胺的结构、特性、合成、掺杂及改性等方面进行了较为深入的研究。

目前,研究最广泛的导电聚合物包括PA、聚毗咯、聚噻吩和PAn,PA是人们发现最早的一个有机共轭导电聚合物,也是研究较多的导电聚合物,但南于其合成工艺、力学性能和稳定性等诸多因素的限制,人们对其研究兴趣逐渐减少,而后3种尤其是PAn由于原料易得、合成工艺简便、导电性和稳定性优良,倍受人们青睐,在应用研究方面已走到了前面,成为研究热点。

导电高分子材料

导电高分子材料

简述:传统的高分子材料为绝缘材料,在使用时存在静电积累、电磁波干扰等危害,如用其制造的传送带,在传送煤炭的过程中易发生火灾和爆炸;油船因静电引起火灾;塑料薄膜在生产过程中常因静电发生事故。

随着大规模集成电路的迅速发展,静电及电磁波公害更加突出。

随着电子线路集成化水平的提高,电磁波的影响将会引起误动等危害。

这些问题的出现已严重阻碍了高分子材料的发展,因此,必须研制开发导电高分子材料来解决上述问题。

导电高分子材料的分类按照材料的结构与组成,可将导电高分子材料分为两大类。

一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型(或本征型)导电高分子材料。

一、结构导电机理所谓结构型导电高分子是高分子本身结构显示导电性, 通过离子或电子而导电。

所以, 结构型导电高分子材料又可分为电子导电高分子材料和离子导电高子材料两类。

复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中而构成的材料。

几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。

其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维,填充纤维的最佳直径为7Lm。

复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势,用量最大最为普及的是炭黑填充型和金属填充型。

结构型导电高分子材料结构型(又称作本征型)导电高分子是指那些高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。

这种高分子材料本身具有/固有0的导电性,由其结构提供导电载流子,一旦经掺杂后,电导率可大幅度提高,甚至可达到金属的导电水平。

从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。

离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质,它们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。

导电时的载流子是电子(或空穴),这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点。

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导电高分子材料的应用与发展材料化学3班【摘要】:主要论述了导电高分子材料的种类、发展概况及其应用,对新近开发的复合型导电高分子材料产品进行了介绍,介绍了导电高分子材料的分类、导电机制、在各领域中的应用及研究进展并对导电高分子材料的发展进行了展望。

【关键词】:导电高分子材料;复合型导电高分子;结构型导电高分子材料;制备;应用传统的高分子材料为绝缘材料,在使用时存在静电积累、电磁波干扰等危害,如用其制造的传送带,在传送煤炭的过程中易发生火灾和爆炸;油船因静电引起火灾;塑料薄膜在生产过程中常因静电发生事故。

随着大规模集成电路的迅速发展,静电及电磁波公害更加突出。

随着电子线路集成化水平的提高,电磁波的影响将会引起误动等危害。

这些问题的出现已严重阻碍了高分子材料的发展,因此,必须研制开发导电高分子材料来解决上述问题。

1.导电高分子材料的种类按照材料的结构与组成,可将导电高分子材料分为两大类。

一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型(或本征型)导电高分子材料。

1.1复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中而构成的材料。

几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。

其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维,填充纤维的最佳直径为7um。

复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势,用量最大最为普及的是炭黑填充型和金属填充型。

1.2结构型导电高分子材料结构型(又称作本征型)导电高分子是指那些高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。

这种高分子材料本身具有“固有”的导电性,由其结构提供导电载流子,一旦经掺杂后,电导率可大幅度提高,甚至可达到金属的导电水平。

从导电时载流子的种类来看,结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。

离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质,它们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。

导电时的载流子是电子(或空穴),这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点[1]。

2.导电高分子材料的导电方式以及特性2.1复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是指经物理改性后具有导电性的材料一般是指将导电性填料经改性后掺混于树脂中制成的根据导电填料的不同又可分为碳黑填充型及金属填充型复合型材料是目前用途最广用量最大的一种复合型导电材料2.1.1碳黑填充型碳黑填充型导电材料是目前复合型导电材料中应用最广泛的一种。

一是因为碳黑价格低、廉实用性强。

二是因为碳黑能根据不同的导电要求有较大的选择余地。

聚合物碳黑体系电阻率可在10-108之间调整,不仅可以消除和防止静电,还可以用作面装发热体,电磁波屏蔽以及高导体电极材料等。

三是导电持久稳定[2]。

其缺点是产品颜色只能是黑色而影响外观。

碳黑填充型导电机理可用导电能带、隧道效应和场致发射发射来解释。

2.1.2金属填充型导电材料金属填充型导电高分子材料起始于70年代初期,开始仅限于金属粉末填充用于消除静电的场合或用于金、铁、铜粉配制导电粘合剂。

目前已使用的方法有表面金属化和填充金属型两种。

表面金属化即采用电镀、喷涂、粘贴等方法使塑料制品表面形成一层高导电金属。

填充金属型是以聚合物为基材,以金属粉末、金属丝、金属纤维等高导电材料为填充材料经适当混炼和成型加工后而得到的性能优异的导电材料[3]。

银作为导电填料而制备的复合型导电材料是金属填充型导电材料的重要一种。

从单一物质的导电性而言,使用银粉(或条)当然是既有效又经济的,当需要特别高的导电率时,最好选用银粉作填料,当银粉体系中含量为50%-55%时,体系电导率约为10-4W cm 甚至可达5-7 W cm。

但由于银价格昂贵,使用范围非常受限。

同时银粉用量常比碳黑大,因为一般情况下金属粉末不利于形成链式结构,而这样高的金属含量又常导致聚合物力学性能受损。

此外,高相对密度的银粉和低相对密度的高聚物树脂也存在分散和相容的困难。

2.2结构型导电高分子材料结构型导电高分子材料是带有共轭双键的结晶性高聚物。

其导电机理主要是通过高聚物分子中的电子π域(结构中带有共双键,π键电子作为载流子)引入导电性基团或者掺杂一些其他物质通过电荷变换形成导电性。

结构型导电高分子材料具有有机高分子的低密度、易加工成型的优点,又具有一定导电性的优点。

1977 年发现聚乙炔的导电现象以来,在世界范围内掀起了研究和开发导电高聚物的热潮。

尽管聚乙炔是最早发现的导电高分子,具有接近铜的电导率,但由于它的环境稳定性问题一直未得到解决,应用基础研究方面的工作比较薄弱。

而环境稳定性好的聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺目前已成为导电高分子的三大主要品种[4]。

3. 导电高分子材料的发展概况复合型导电高分子材料在工业上的应用始于20世纪60年代。

它是将导电的炭黑、金属粉末、金属丝或碳纤维混到高分子基质中而形成的导电材料。

进入80年代,美、德、日等国先后制定了有关限制电磁干扰/ 射频干扰(EMI / RFI)公害的规定,规定生产的各种电子电气设备必须有电磁屏蔽设施,使得导电高分子材料的研究开发空前活跃,市场需求量增大。

从1982 - 1987年,美国对导电高分子材料的需求量增长了3.3倍,日本从1980- 1987年需求量增长了4.4倍。

90年代随着微电子工业的发展,导电高分子材料的市场越来越大。

据预测,到21世纪初,导电塑料总消费量将从上世纪90 年代初的5.45万t增至20.9万t,保持年增长率15%的势头。

结构型导电高分子材料是1971年由日本白川研究用齐格勒- 纳塔催化剂合成聚乙炔时发现的。

80年代以来,发现聚对苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等共轭型聚合物均可通过掺杂形成高导电塑料。

90年代,结构型导电高分子材料已部分进入实用化阶段,如德国Zippering Kessler 公司制成了用于生产高剪切的结构型导电高分子材料模塑部件的专用小型设备。

BASF 公司研制的聚乙炔,在导电率与质量比上已经达到许多金属相同的量级。

虽然结构型导电高分子材料已开始进入实用化,但因其性能不稳定、难加工、成本高等缺点,使其占整个导电高分子材料的比重相当低,目前市场供应的产品90%以上是复合型的。

据预测,到2010年结构型导电高分子材料将占总导电高分子材料销售额的17.5%。

此外,日本的道化学、三菱气体化学、宇部工业、德国的BASF等公司对导电塑料已经进入了更高层次的研究。

目前聚乙炔是技术上最为成熟的结构型导电高分子材料,并且得到了推广应用。

4.导电高分子的应用4.1在隐身技术中的应用在结构型导电高分子中的吸波机理可认为是电损耗和介电损耗。

由于电磁波的存在,材料被反复极化,从而使分子电偶极子跟随电磁场的振荡而产生分子摩擦。

与此同时,由于材料存在电导率,电磁波就会在材料中形成感应电流而产生热量,使得电磁波在这一过程中能量被消耗掉。

要注意的是,并不是电导率越高吸收电磁波的效果越好,因为太高的电导率会增加材料表面对电磁波的反射,反而不利于电磁波的吸收。

所以需要通过各种方法来调节电导率,从而调节到最好的隐身效果[5]。

在复合型导电高分子材料中通常会加入纳米微粒材料作为吸收剂,掺杂到橡胶或树脂基质中。

由于纳米微粒的尺寸在1~100nm之间,而这又远小于雷达发射的电磁波波长,所以纳米微粒材料对电磁波的透过率要比其他常规材料强得多,很大程度上减少了电磁波的反射率,使得雷达接收到的反射信号很微弱,从而就达到了隐身的作用。

而且纳米微粒材料的比表面积比微米级材料要大很多,对于电磁波和红外光波的吸收率也比普通材料大很多,因而分别由探测物和雷达发射的红外光和电磁波被纳米粒子吸收掉,使得红外探测器和雷达就很难发现目标了[6]。

4.2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(丙烯腈一丁二烯一苯乙烯)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[7]。

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。

掺杂能提高PANI的屏蔽效能[8]。

4.3生物传感器Cosnier等研究发现了一种独特的内插层(一个分子可以将自己插层到DNA的双螺旋结构中)为基础的固定技术通过电流测定法测定单螺旋DNA结构。

目标DNA螺旋可以被检测到,当它形成被搛针标记的双层DNA螺旋,随后被亲和力很强的内插层固定,而内插层被共价结合在PPy大分子上。

这些PPy表面不仅可以用来检测任何的单链的DNA螺旋,而且其检出极限低,甚至可以达到1pg/ml。

相反的,一个自由标记的DNA生物传感器可以用来检测在PPy包覆的微电极表面以离子交换机理中静电交换为基础的杂交。

经磷酸分子功能化的吡烙接枝到PPy 表面使得DNA探针可以通过静电复合DNA磷酸盐基团(通过磷酸和镁离子)而被固定。

而且也具有很低的检测限。

这些传感器可以提供自由标记检测,并且可以再生而重复利用[9]。

5. 导电高分子材料的展望随着电子、电器领域对导电高分子材料需求的增长,导电高分子材料的开发及应用也日益扩大。

目前导电高分子材料在美、日、德等国家的使用量已经达到较高的程度,需求量正在逐年成倍地增加。

以美国为例,其导电高分子材料的市场值在l987年仅为l70万美元,而2000的市场值就达到了900万美元。

在中国导电高分子材料各方面的开发研究正在积极展开,而且在电子、电器工业中,导电高分子材料的需求量也在逐年增加。

结构型导电高分子材料主要的开发应用方向是大功率蓄电池、微波吸收材料、太阳能电池、新型感光材料。

复合型导电高分子材料是目前开发应用的重点,主要集中在抗静电材料和电磁屏蔽产品。

复合型导电高分子材料的发展趋势主要有以下几个方面:(1)提高导电性,同时降低填料填充量;(2)在增加填充量和提高导电性的前提下,维持和改善复合材料的成型加工性能、力学性能及其它性能;(3)开发导电材料新品种,拓宽应用领域;(4)复合材料的多功能化,除了具有导电性外,还具有优良的阻燃性、阻隔性、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦等性能。

经过几十年的探索与研究,导电高分子材料无论在分子结构理论、导电机理上,还是在品种、高导电率和实际应用上都已取得惊人的进展。

参考文献:[1]张凯,曾敏,雷毅,江潞霞.导电高分子材料的进展[J].化工新型材料2002,07:13-15+24.[2]周祚万,卢易颖等.复合型导电高分子材料导电性能影响因素研究概况[J].高分子材料科学与工程,1998,(2):5[3]范五一,黄锁,蔡碧华等.切屑法铜纤维填充复合材料性能的研究.塑料科技1993,(4):7[4]杨永芳,刘敏江.导电高分子材料研究进展[J].工程塑料应用,2002,07:57-59.[5]陈东红,虞鑫海,徐永芬.导电高分子材料的研究进展[J].化学与黏合,2012,06:61-64+76.[6]马培静.导电高分子材料在隐身技术中的应用[J].广州化学,2011,36(1):59~66.[7]张柏宇,苏小明等.聚苯胺导电复合材料研究进展及其应用[J].石化技术与应用,2004,22(6)[8]王丹,彭蜀晋,王拂阳等.导电高分子材料及其应用[J].化学教学,2012,(5):71-74[9]王珊,杨小玲,古元梓等.导电高分子材料研究进展[J].化工科技,2012,20(3):62-66.。

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