导电生物材料应用

合集下载

导电高分子材料的多功能应用研究

导电高分子材料的多功能应用研究

导电高分子材料的多功能应用研究导电高分子材料是一种具有导电性能的聚合物材料,其具有良好的机械性能、热稳定性和化学稳定性,因此在许多领域具有广泛的应用前景。

本文将讨论导电高分子材料在电子器件、能源存储和生物医学领域的多功能应用研究。

一、电子器件中的导电高分子材料导电高分子材料在电子器件方面的应用日益重要。

其中最常见的应用是柔性电子器件,如可弯曲的面板和可卷曲的显示屏。

导电高分子材料能够实现柔性和可伸缩性要求,且相对于传统的金属电极,具有更轻便、成本更低和更易于制造的优势。

此外,导电高分子材料还在传感器方面展现出巨大的潜力。

例如,柔性温度传感器可以采用导电高分子材料作为传感元件。

这些材料能够快速响应温度变化,提供准确的温度测量。

此外,导电高分子材料还可用于光学传感器、压力传感器等领域,为新型传感器的发展提供了新的机会。

二、能源存储中的导电高分子材料导电高分子材料在能源存储方面也有着广泛的应用。

其中最为重要的应用是锂离子电池。

导电高分子材料在锂离子电池中作为电极添加剂,能够提高电池的性能和循环寿命。

此外,导电高分子材料还被用于超级电容器和燃料电池等能源存储装置中,提高了能量存储和释放的效率。

三、导电高分子材料在生物医学领域的应用研究导电高分子材料在生物医学领域的应用是一个新兴的研究领域。

这些材料常常被用于生物传感器、组织工程和医药释放系统等方面。

例如,导电高分子材料可以用于生物传感器的制备,用来检测生物标志物,如蛋白质、DNA和药物。

通过这些传感器,医生可以更精确地监测病人的健康状况,提供更及时和有效的治疗。

此外,导电高分子材料在组织工程中的应用也备受瞩目。

这些材料可以提供细胞生长和血管新生的支撑,用于修复和重建受损组织。

这为人体组织的再生提供了新的解决方案。

导电高分子材料还可以用于医药释放系统的设计。

通过调整材料的导电性能和结构,可以控制药物在体内的释放速度和时间。

这为药物治疗的精准性和效果提供了新的可能性。

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。

导电聚合物材料在生物医学中的应用研究

导电聚合物材料在生物医学中的应用研究

导电聚合物材料在生物医学中的应用研究随着科技的不断发展,医学领域也在不断创新和进步。

近年来,导电聚合物材料在生物医学领域中越来越受到广泛关注。

它们具有许多独特的物理、化学性质,可以帮助医学研究者们在药物递送、组织再生等领域中取得重大进展。

一、导电聚合物材料的基础知识导电聚合物材料具有导电性,其基础成分主要包括聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯并咪唑等。

在导电聚合物材料中,通常会掺杂一些导电性较强的化合物,如碳纳米管、石墨烯等,以便增加材料的导电能力。

导电聚合物材料具有非常良好的可塑性、可降解性、生物相容性等特点,因此在生物医学领域的应用有着广阔的前景。

二、导电聚合物材料在药物递送中的应用研究药物递送是一项非常重要的医学工作,通过递送药物,可以在人体组织内达到治疗效果。

目前,许多药物的递送方式是经过手术切割,直接将药物注射或输液给病人。

但是这种方式不仅有操作难度大的缺点,也不够精确,可能会导致药物过量给病人带来不必要的风险。

因此,导电聚合物材料在药物递送中的应用就应运而生。

导电聚合物材料的导电性、可塑性和可降解性可以用来制造药物递送装置。

利用这些材料,我们可以制造出一些微型递送器,在组织水平上直接将药物释放到病人体内,可以制造一些高效的微观递送装置,如纳米材料等。

这些装置在制造过程中可以添加一些特殊的纳米颗粒,可以帮助药物更有效地进入到人体内,从而增加治疗效果,减少不必要的药物副作用。

三、导电聚合物材料在组织再生中的应用研究导电聚合物材料在组织再生过程中也能发挥出优良的作用。

在二维细胞培养时,导电聚合物材料可以用来制造一些导电性的补片,帮助实现微环境的控制和精细化。

同时,导电聚合物材料的导电性可以用来诱导细胞分化、增殖、迁移等生物学过程的调控。

在三维细胞培养中,导电聚合物材料也可以用来作为支持材料,协助实现组组织在不同方向上的再生。

利用导电聚合物材料制造的3-D组织再生材料,在孔隙度、孔径大小以及导电性等方面均具有独特的优势,能够提高人工组织再生一系列的实用性能。

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

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。

导电高分子材料及其应用综述

导电高分子材料及其应用综述

导电高分子材料及其应用综述导电高分子材料(Conductive Polymer Materials)是指在室温下能够具有电导性能的高分子材料。

导电高分子材料以其独特的导电性能,广泛应用于电子技术、能源存储、敏感传感、生物医学等领域。

本文将综述导电高分子材料的种类、制备方法及其在各个领域的应用。

导电高分子材料种类繁多,常见的有聚苯胺(Polyaniline)、聚咔嚓(Polyacetylene)、聚苯乙烯(Polystyrene)等。

这些高分子材料通常通过掺杂或修饰来增加其电导性。

掺杂剂常用的有氧化剂、还原剂、离子等,修饰方法可以是在高分子材料上引入功能基团或接枝其他有机小分子。

导电高分子材料的制备方法有化学聚合法、电化学聚合法、溶液浇铸法等。

化学聚合法是将单体在化学反应条件下聚合为高分子材料,如聚合物链的活性自由基引发聚合法;电化学聚合法是通过电化学氧化或还原来实现高分子材料的聚合,如聚苯胺的电化学聚合法;溶液浇铸法是将聚合单体溶于适当的溶剂中,然后制备薄膜或纤维。

导电高分子材料在电子技术领域的应用十分广泛,例如,它们可用作导电薄膜、导电涂层和电磁屏蔽材料,以提高电子器件的性能;此外,它们还可用作电极材料和导电胶黏剂,用于柔性电子器件的制备。

在能源存储领域,导电高分子材料可用作超级电容器的电极材料和锂离子电池的导电添加剂,以提高电池的性能和循环寿命。

导电高分子材料还可用于敏感传感领域,例如,利用其导电性能可以制备传感器,实现对温度、湿度、光照等环境因素的监测。

另外,由于导电高分子材料具有良好的生物相容性和生物可降解性,它们还可以应用于生物医学领域,用作生物传感器、组织工程和药物释放等。

总结起来,导电高分子材料具有广泛的种类和制备方法,并在电子技术、能源存储、敏感传感、生物医学等领域有重要的应用。

未来,随着科学技术的不断发展,导电高分子材料的制备方法将更加多样化,应用领域也将进一步拓展。

柔性导电材料在生物医学器械中的应用

柔性导电材料在生物医学器械中的应用

柔性导电材料在生物医学器械中的应用随着科技的发展,生物医学领域的研究突飞猛进。

为了更好地服务人们的健康,科学家们不断探索新的材料和技术。

柔性导电材料就是其中一个非常有前途的领域。

本文将介绍柔性导电材料的基本特性、应用于生物医学器械中的优势以及未来发展趋势。

一、柔性导电材料的基本特性柔性导电材料是指具有优良的电导性和柔性的材料。

这种材料通常由导电材料和基质材料组成。

导电材料可以是金属纳米线、碳纳米管、导电聚合物等。

而基质材料则可以是硅胶、聚氨酯等。

柔性导电材料具有以下基本特性:1.高导电性:柔性导电材料的电导率通常高于2000 S/cm,这意味着它们可以有效地传导电流。

这种高导电性使得柔性导电材料在电子学、传感器和电子器件等领域有着广泛的应用。

2.优良的柔性:柔性导电材料可以弯曲、拉伸和压缩,而不会破裂或失去导电性能。

这种柔性使得柔性导电材料可以应用于生物医学器械领域,制作可穿戴设备和智能医疗器械。

3.防腐蚀性:柔性导电材料的导电层通常采用金属纳米线,这种材料不容易受到氧化和腐蚀。

这种防腐蚀性在潮湿环境中有着优异的性能。

4.可塑性:柔性导电材料可以制成各种形状和尺寸,可以根据需要进行定制。

这种可塑性为制造各种生物医学器械提供了便利。

二、柔性导电材料在生物医学器械中的应用优势柔性导电材料可以应用于各种生物医学器械中,包括可穿戴设备、生物传感器和智能植入器。

相对于传统的硬质电子器件,柔性导电材料在应用于生物医学器械时有以下明显的优势:1. 舒适度高:传统的硬质电子器件通常很笨重,容易造成不适。

而柔性导电材料制成的可穿戴设备非常舒适,不会影响人的正常活动。

2. 崩裂风险低:柔性导电材料可以弯曲和拉伸,不会像传统的硬质电子器件一样在使用过程中出现裂纹,降低了安全风险。

3. 稳定性好:柔性导电材料具有很好的稳定性,不受环境变化的影响,维持了器械的长期性能。

4. 灵活性高:柔性导电材料的制造工艺相对简单,可以根据具体需要进行定制,使适应性和临床应用灵活性更高。

导电玻璃在生物传感技术中的应用潜力探究

导电玻璃在生物传感技术中的应用潜力探究

导电玻璃在生物传感技术中的应用潜力探究导电玻璃作为一种具有导电性能的玻璃材料,在生物传感技术中展现出了巨大的应用潜力。

它的导电性能可以用于制作生物传感器、生物电子设备等,并能够在生物界面中实现高灵敏度、高选择性的生物分析和生物检测。

本文将探究导电玻璃在生物传感技术中的应用潜力。

首先,导电玻璃在生物传感技术中可以用于制作灵敏度高的生物传感器。

生物传感器是一种能够检测生物分子、细胞和组织等生物信息的装置。

导电玻璃作为传感器的基材料能够提供良好的导电性能,通过与生物分子的特异相互作用可以产生电信号。

例如,导电玻璃可以被修饰为具有特定生物分子识别功能的电极,并能够通过测量电信号的变化来实现对生物分子的检测。

这种基于导电玻璃的生物传感器具有高灵敏度和高选择性,可以在生物分析和临床诊断中发挥重要作用。

其次,导电玻璃还可以用于制作柔性生物电子设备。

柔性生物电子设备是一种能够与生物体接触并实现生物信号采集与传输的电子设备。

导电玻璃作为柔性电子器件的基材料具有较高的机械柔软性和优良的电导性能,能够实现与生物体的良好适配性。

导电玻璃可以通过微纳加工技术制备出微小的电极和通道,并能够在生物组织中实现高灵敏度的生物信号采集。

这种基于导电玻璃的柔性生物电子设备可以应用于生物监测、脑机接口等领域,为生物传感技术的发展带来了新的机遇。

此外,导电玻璃具有良好的化学稳定性和生物相容性,能够在生物界面中实现长期稳定的工作。

生物界面是指生物体与材料之间的交互界面,对于生物传感技术而言,界面的稳定性和生物相容性是确保传感器或设备正常工作的重要因素。

导电玻璃具有低毒性和无刺激性的特点,不容易引起组织炎症反应,可以在生物体内具有较好的生物相容性。

此外,导电玻璃的化学稳定性使其能够在生物液体环境中长期稳定地工作,不易发生腐蚀和氧化,保证了传感器和设备的持久性能。

然而,导电玻璃在生物传感技术中还面临一些挑战。

首先,导电玻璃的制备和加工技术需要不断提升。

生物质材料的导电与电化学性能研究

生物质材料的导电与电化学性能研究

生物质材料的导电与电化学性能研究随着科技的不断发展,人们对于资源的利用也越来越高效和环保。

生物质材料作为一种可再生的资源,已成为当前研究的热点之一。

在生物质材料中,存在一些具有导电和电化学性能的物质,这些物质不仅可以用于电子和电磁技术领域,也可以用于制备电化学电容器、污染物去除等方面。

因此,对生物质材料的导电与电化学性能进行研究,具有非常重要的意义。

一、导电性能研究生物质材料中含有大量的多糖类物质,如纤维素、半纤维素、木质素等。

这些多糖类物质具有较好的导电性能。

例如,纤维素基材料(如纸张、纺织品等)的导电性能可通过浸泡等方法进行改善。

同时,半纤维素类物质可以经过化学修饰改变其导电性能,如将纤维素基材料经过硝化或胺基化之后,可使其导电性能增强。

此外,木质素类物质也具有较好的导电性能,并且其导电性能随着温度的升高而增强。

因此,在生物质材料中寻找具有导电性能的物质,研究其导电机理,对于开发更好的导电材料具有重要的作用。

二、电化学性能研究电化学性能是指材料在电化学过程中的性能表现,包括电化学反应、电极反应等。

生物质材料中的可溶性多糖是一种具有良好电化学性能的物质。

研究表明,可溶性多糖的碳水化合物基团在酸性条件下可以被质子化,从而导致其电导率增加。

同时,生物质材料中的多孔结构也使得其具有很好的离子交换能力。

此外,生物质材料中含有大量的亲电基团(如羟基、羧基等),可以通过化学修饰等手段来改善其电化学性能。

因此,对生物质材料的电化学性能进行研究,不仅可以为电化学领域的发展提供一定的参考,同时也可以拓宽生物质材料的应用领域。

三、生物质材料的应用前景生物质材料的导电和电化学性能对于其应用前景影响非常大。

生物质材料可以用于电子和电磁技术领域,作为导体、抗静电剂等,同时还可以制备电化学电容器、电池等电化学设备,可用于能源的储存和传输。

此外,生物质材料还可以应用于污染物去除,如水处理、吸附剂等领域。

因此,近年来,生物质材料的研究已成为新材料领域的热点之一。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

导电生物材料应用篇一:导电高分子材料及其应用综述摘要: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,并对导电高分子材料的发展进行了展望.导电高分子材料具有高电导率、半导体特性、电容性、电化学活性,同时还具有一系列光学性能等,具有与一般聚合物不同的特性。

因此,它们在导电材料、电极材料、电显示材料、电子器件、电磁波屏蔽以及化学催化等方面具有很大的潜在应用。

根据导电高分子材料的研究和应用现状分析了其今后的研究趋势,并展望了其应用前景。

关键词:导电高分子应用导电高分子材料复合型导电高分子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7m。

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。

2 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I 增至20.9 万,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。

3 导电高分子材料的应用导电高分子材料与金属材料相比,具有质量轻、易成型、耐腐蚀性好、可选择的电导率范围宽、结构易变和半导体特性、具有高电导率、可逆氧化还原性、不同氧化态下的光吸收特性、电荷储存性、导电与非导电状态的可转换性等。

目前主要用于导电衬料、可充电电池电极材料、光电显示材料、信息记忆材料、屏蔽和抗静电材料、电子器件等方面。

(1)作为导电材料导电聚合物具有高电导率,在理论上讲,导电聚合物应该成为金属电力输送材料的有力竞争者,但是对多数导电聚合物来说,电导率相对较低,化学稳定性较差,在空气中很快失去导电性能,因此,作为电力输送材料与金属相比还有较大差距,在这方面的大规模应用开发还有待上述性能的改进。

聚乙炔在掺杂状态下的电导率能与铜媲美。

由于电性不够稳定,导电高分子尚不能替代铜、铝、银等金属而加以利用。

但是,目前已研制出一种加压性导电橡胶,这种橡胶只有在加压时才表现导电性,而且仅在加压部位显示导电性,未加压部位仍保持绝缘性。

加压性导电橡胶可用作压敏传感器,还被广泛应用于防爆开关、音量可变元件、高级自动把柄、医用电极、加热元件等方面。

另外,导电高分子可制成彩色或无色透明轻质导电薄膜。

除了在传统的透明导电膜玻璃的应用范围内得到应用外,还可用作电子材料的基材,如在电致发光面板、液晶和透明面板、指示计检测仪器窗口的防静电和电磁屏蔽材料等方面已经应用,目前正集中精力进行开发薄型液晶显示的透明电极、透明开关面板、太阳能电池的透明电板等,估计在不久也将得到应用.(2)作为电极材料导电聚合物不仅来源广泛,而且重量轻、不污染环境,与无机电极材料相比,由导电聚合物作为电极具有很高的能量比,电压特性好,这一优势对于以航空航天、以及电动汽车为应用对象的特种可充电电池的研制来说意义十分重大。

根据其使用的掺杂剂不同,目前以导电聚合物为电极材料的二次电池主要有3种结构类型:①以导电聚合物作为电池的阴极材料;②作为阳极材料;③电池篇二:导电材料一、导电材料的分类导电材料按导电机理可分为电子导电材料和离子导电材料两大类。

电子导电材料包括导体、超导体和半导体。

导体的电导率≥106 S/m ,超导体的电导率为无限大(在温度小于临界温度时),半导体的电导率为10-7~104 S/m 。

当材料的电导率小于10-7S/m时,就认为该材料基本上不能导电,而称为绝缘体。

1.导体、超导体、半导体和绝缘体的区别不仅是电导率的大小,它们的能带结构和导电机理也有很大的不同。

2. 按综合性质,功能与作用分类3. 按电荷载体的不同: 电子导体、离子导体、混合型导体二、导体材料1. 导体材料的概念:2. 导电机理:经典自由电子论、能带论、量子自由电子论3.导体的种类导体材料按照化学成分主要有以下三种:(1)金属材料。

这是主要的导体材料,电导率在107~108S/m之间,常用的有银、铜和铝等。

(2)合金材料。

电导率在105~107S/m之间,如黄铜,镍铬合金等。

(3)无机非金属材料。

电导率在105~108S/m之间。

如石墨在基晶方向为2.5×106S/m4. 导体材料的应用:金属导体材料主要用作电缆、电机、引线、布线、辐射屏蔽、电池、开关、传感器、信息传输、金属填充和接(触)点材料等。

1、半导体(semiconductor)的电子结构跟绝缘体相近,只是半导体的能带要比绝缘体小,电子受热或光等能量容易被激发,同时产生空穴而形成传导。

2、半导体的分类按成分分类:可分为元素半导体和化合物半导体。

元素半导体又可分为本征半导体和杂质半导体。

化合物半导体又分为合金、化合物、陶瓷和有机高分子四种半导体。

按掺杂原子的价电子数分类:可分为施主型(又叫电子型或n型)和受主型(又叫空穴型或p型)。

前者掺杂原子的价电子大于纯元素的价电子,后者正好相反。

按晶态分类:可分为结晶、微晶和非晶半导体。

3、n型半导体和p型半导体的形成机理与p-n节某些物质在一定温度条件下电阻降为零的性质称为超导电性。

超导体的电阻率小于目前所能检测的最小电阻率10-26Ω·cm,可以认为电阻为零。

1、引言在生物无法生存的低温世界里,许多物质的性质会发生意想不到的变化,超导性便是其中之一。

超导材料的研究及开发近百年来一直是当今世界最前沿的课题之一。

1911年H.K.Onnes发现金属汞在4.2K附近电阻突然消失,揭开了超导物理和超导材料科学研究的历史篇章。

超导体具有极为丰富而奇特的物理化学特性,如零电阻、抗磁性、磁通量子效应以及Josephson效应等,正是这些特性使它在电力、可控核聚变、磁悬浮、电磁推进装置、储能、磁材料、微电子以及微波器件等领域显示出其它材料无法比拟的优越性,成为推动超导材料研究的巨大动力。

但是,尽管世界各国的科学家和工程师为之辛勤奋斗多年,然而超导材料的实用化进程却没有像人们预想的那样快,这主要是人们始终无法逾越影响超导实用的最基本障碍,即“温度壁垒”。

从发现超导现象到1986年为止,75年来人们研究了各种超导材料,但是其最高超导转变温度只有23K,因此超导材料只能工作在昂贵、复杂的液氦或者液氢介质中。

超低温制冷技术及成本问题极大地限制了超导技术的开发应用。

1986年4月Bednorz和Muller发现了La-Ba-Cu-O氧化物超导材料,其超导转变温度Tc30K,是超导材料研究的重大突破,从此翻开了探索高临界温度超导材料的新篇章。

1987年2月,朱经武(美)、吴茂昆(美)和赵忠贤(中)(它们都是炎黄子孙)等发现了Y-Ba-Cu-O超导材料,其Tc90K,进入了成本极其低廉的液氮(77K)温区,令世人惊喜!这引起了一场科学史上空前的研究高临界温度超导材料的热潮,并席卷全球!人们将这类临界温度大于77K的超导材料,称为“高临界温度超导材料”,简称“高温超导材料”。

超导的研究从学科上可分为物理学和材料工程学两大部分。

前者从凝聚态物理角度,研究超导态性质及正常态性质,电子结构及超导电性机理等。

重费米子超导材料和铜氧化物超导材料的发现向传统超导理论的配对机制提出了挑战,是当前凝聚态物理中最活跃的研究领域。

后者则从材料工程角度出发,研究超导材料的成分设计、原材料合成技术、线带材、块材和薄膜的制备技术与改善电磁特性的制备技术、材料基础(相图和精细微观结构)研究、材料的应用(弱点和强点)研究开发等,是超导材料的产业化基础。

本章将重点从材料工程学方面介绍一下超导材料领域的研究进展情况。

2、超导的基本特性(1). 零电阻效应材料在一定温度以下,其电阻为零的现象称为材料的超导电现象。

在一定温度下具有零电阻超导电现象的材料,称为超导体(Superconductor)。

1911年荷兰著名低温物理学家昂纳斯(H.K.Onnes)发现在T=4.1K下汞具有超导电性。

采用“四引线电阻测量法”可测出超导体的R-T特性曲线,如图4-2所示。

相关文档
最新文档