导电高分子论文

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导电高分子材料的导电性能研究

导电高分子材料的导电性能研究

导电高分子材料的导电性能研究随着科技的不断发展,导电高分子材料在电子工业、能源领域以及生物医学领域中得到了广泛应用。

导电高分子材料具备传统高分子材料的特点,如轻质、柔性、可塑性好等,同时还具有较好的导电性能,使其在许多领域成为研究的热点。

众所周知,传统塑料是不导电的,这限制了其在电子器件等领域的应用。

然而,通过在高分子材料中加入导电填料,如金属粉末、碳纳米管等,可以改变传统高分子材料的导电性能。

导电填料的添加可以形成电子传导路径,从而实现高分子材料的导电性。

因此,导电高分子材料的导电性能研究具有重要意义。

一种常见的导电高分子材料是聚苯乙烯/碳纳米管复合材料。

研究表明,当碳纳米管的含量达到一定比例后,聚苯乙烯/碳纳米管复合材料的导电性能得到显著提高。

这是因为碳纳米管具有优异的导电性能,在聚合物基体中形成导电网络,从而实现导电性。

目前,研究人员还在不断探索不同类型的导电填料及其在高分子材料中的导电机制,以实现更好的导电性能。

此外,导电高分子材料的导电性能还受到一系列外界条件的影响。

例如,温度是影响导电高分子材料导电性能的重要因素之一。

随着温度的升高,导电高分子材料的导电性能会发生变化。

这是因为温度的升高会影响导电填料与高分子材料之间的相互作用力,从而影响导电性。

因此,对导电高分子材料在不同温度下的导电性能进行研究,对于了解其导电机制具有重要意义。

此外,导电高分子材料的导电性能还受到填料的形态和分散性的影响。

研究发现,填料的形态和分散性对导电高分子材料的导电性能有显著影响。

例如,碳纳米管的长度、直径和形态都会对导电效果产生影响。

当碳纳米管长度相对较短且形态较分散时,其导电性能较好。

因此,在研究导电高分子材料的导电性能时,还需要考虑填料的形态和分散性,以获得更准确的结果。

除了上述因素外,导电高分子材料的导电性能还受到填料含量和高分子材料基体性质的影响。

研究发现,填料含量的增加会显著提高导电高分子材料的导电性能。

导电高分子气凝胶的可控制备及性能研究共3篇

导电高分子气凝胶的可控制备及性能研究共3篇

导电高分子气凝胶的可控制备及性能研究共3篇导电高分子气凝胶的可控制备及性能研究1导电高分子气凝胶的可控制备及性能研究随着科技的不断发展,导电高分子气凝胶已经成为了研究的热点之一。

它具有不同于传统高分子材料的独特性能,包括高导电性、弹性模量可控等特性。

其中,其可控制备技术的研发是制备导电高分子气凝胶的关键方法。

导电高分子气凝胶的制备通常采用模板法、自组装法、溶胶凝胶法等多种方法。

其中,溶胶凝胶法是制备导电高分子气凝胶的主要方法之一。

其制备过程可以包括两个阶段,即凝胶化前和凝胶化后。

凝胶化前的阶段主要是溶液的制备,其中通常选择聚合物、交联剂和溶剂等作为原料,通过调整聚合物与交联剂的含量及反应时间、温度等条件来控制气凝胶的性能。

凝胶化后的阶段主要是利用化学反应或物理作用,通过交联、锁相、析出等方式将聚合物交联成凝胶状态。

在这个阶段中,影响气凝胶质量和性能的因素包括交联剂的类型、交联数量、固化时间等等。

在导电高分子气凝胶的制备中,最具有挑战性的方面是如何实现高精度和高效的控制,以满足不同特定性能需求。

要实现这一目标,需要从多个方面入手,在凝胶化过程中进行精准控制。

例如,可以考虑在原料操作前对原料进行提前预处理,进而有针对性地选择不同的溶剂,以显示出精细的调控实验效果。

此外,交联剂与聚合物的种类、数量、反应时间等也需要进行精细化的控制,从而实现最优的反应效果。

另外,通过引入复合材料,可以将导电高分子气凝胶的特性来进一步提高,并获得更优异的特性表现。

导电高分子气凝胶的性能主要包括导电性能、最大的吸湿度、空隙大小和可压缩性等方面。

其中,导电性能是关键考察因素之一。

目前大多数的导电高分子气凝胶制备采用成熟的导电剂添加技术,他们包括碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒等等。

同时,吸湿度方面也是另一个关键考察点。

一个好的制备条件是能够达到高的吸湿度水平,以帮助气凝胶实现高效的储能效果。

总的来说,导电高分子气凝胶作为一种具有多功能性的材料,可以在电子学、能源存储等领域得到广泛的应用。

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

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

导电高分子材料的研究进展一、本文概述导电高分子材料作为一种新兴的功能材料,因其独特的导电性能和可加工性,在电子、能源、生物医学等领域展现出广阔的应用前景。

本文旨在综述导电高分子材料的研究进展,重点关注其导电机制、性能优化以及实际应用等方面。

我们将简要介绍导电高分子材料的基本概念、分类和导电原理,为后续讨论奠定基础。

接着,我们将重点回顾近年来导电高分子材料在合成方法、性能调控以及导电性能提升等方面的研究成果。

本文还将探讨导电高分子材料在电子器件、能源存储与转换、生物传感器等领域的应用进展,并展望未来的发展趋势和挑战。

通过本文的综述,希望能够为相关领域的研究人员提供有价值的参考信息,推动导电高分子材料的进一步发展。

二、导电高分子材料的分类导电高分子材料可以按照其导电机制、化学结构、应用方式等多种维度进行分类。

从导电机制来看,导电高分子材料主要分为电子导电高分子和离子导电高分子两大类。

电子导电高分子主要依靠其共轭结构中的π电子进行导电,如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩等;而离子导电高分子则通过离子在固态中移动实现导电,如聚电解质、离子液体等。

从化学结构上看,导电高分子材料主要包括共轭聚合物、金属络合物高分子、复合型导电高分子等。

共轭聚合物由于具有大的共轭体系和离域π电子,表现出优异的电子导电性;金属络合物高分子则通过金属离子与高分子链的配位作用,形成导电通道;复合型导电高分子则是通过在绝缘高分子基体中添加导电填料(如碳黑、金属粒子、导电聚合物等),实现导电性能的提升。

在应用方式上,导电高分子材料可以分为结构型导电高分子和复合型导电高分子。

结构型导电高分子本身即具有导电性,可以直接用于电子器件的制备;而复合型导电高分子则需要通过添加导电填料等方式实现导电性能的调控,其导电性能受填料种类、含量、分散状态等多种因素影响。

根据导电高分子材料的导电性能,还可以分为导电高分子、抗静电高分子和高分子电解质等。

导电高分子具有高的导电性,可以作为电极材料、电磁屏蔽材料等;抗静电高分子则主要用于防止静电积累,如抗静电包装材料、抗静电涂层等;高分子电解质则具有离子导电性,可应用于电池、传感器等领域。

导电高分子材料在分子印迹技术和抗氧化剂研究中的应用

导电高分子材料在分子印迹技术和抗氧化剂研究中的应用

华中科技大学硕士学位论文导电高分子材料在分子印迹技术和抗氧化剂研究中的应用姓名:王佳申请学位级别:硕士专业:分析化学指导教师:朱丽华20070611华中科技大学硕士学位论文摘要在过去的20年间,导电高分子材料因其较高的导电能力和独特的氧化还原特性而成为人们研究的热门课题。

已有许多关于导电高分子材料制备、性质和应用的报道。

目前,聚苯胺及其相关导电性聚合物在生物医药和分析化学领域的潜在应用引起了人们的极大兴趣。

由于有机体中含有的自由基如OH·和ROO·,均具有氧化性,因此,这些导电性高分子材料的抗氧化性能对其在生物医药领域的应用有着非常重要的作用。

另一方面,分子印迹技术也在近年来得到了越来越多的关注,其中对于新功能单体的选择成为分子印迹技术的一个发展方向。

聚邻苯二胺具有两种链结构,这两种结构的聚邻苯二胺可形成交联度很高的聚合物,因此,邻苯二胺可以同时作为功能单体和交联剂。

本文主要内容如下:一、对分子印迹技术作了较为全面和系统的综述,重点对分子印迹聚合物的制备方法和分子印迹技术在分析化学当中的应用作了详细的评述。

与此同时,对抗氧剂研究现状也进行了详细的评述。

二、用表面印迹法制备了4-硝基苯酚和2,4-二硝基苯酚的分子印迹聚合物。

在制备过程中,选用邻苯二胺为功能单体,硅胶为载体,并研究了pH值、反应温度、模板分子、功能单体和硅胶的用量等反应条件对印迹聚合物性能的影响。

实验证明在最优化的合成条件下合成的印迹聚合物具有最大的吸附容量和最好的选择性。

三、将聚苯胺纳米纤维作为一种自由基捕获剂,研究了其抗氧化性能。

采用紫外光助化学氧化法合成聚苯胺纳米纤维,通过改变掺杂酸的种类制备了一系列不同直径的聚苯胺纳米纤维,并通过改变反应物的浓度来合成传统的聚苯胺大颗粒。

利用分光光度法检测聚苯胺纳米纤维捕获DPPH自由基的能力来评价其抗氧化性能。

在反应物浓度较低时,无论采用何种掺杂酸,制得的聚苯胺均为均匀的纳米纤维,他们有着相似的结构,但是其纳米纤维的直径并不相同;而在反应物浓度很高时,所制备的聚苯胺为纳米纤维和不规则大颗粒的混合物。

有机导电高分子材料的导电机制

有机导电高分子材料的导电机制

有机导电高分子材料的导电机制摘要: 探讨了结构型导电高分子的导电机制,分别从电子型导电和离子型导电的基本概念及载流子的运动等方面对两种不同的导电方式进行了详细地分析。

并展望其发展前景。

关键词: 导电高分子; 电子电导; 离子电导; 导电机制“导电高分子”已不再是一个陌生的名词, 各国科学家对其合成、结构、导电机理、性能、应用等方面经过多年的研究, 已使其成为一门相对独立的学科[1~4]。

高分子材料由于具有良好的机械性能,作为结构材料得到了广泛的应用。

目前有机高分子材料基本上已覆盖了绝缘体、半导体、金属和超导体的范围。

有机化合物中电子种类主有R电子和P电子。

R电子是成键电子,键能较高,离域性很小,被称为定域电子; P电子是两个成键原子中p电子相互重叠后产生的。

当P电子孤立存在时具有有限离域性,电子可以在两个原子核周围运行。

在电场作用下P电子可以在局部做定向移动,随着P电子共轭体系的增大,离域性显著增加[5]。

导电原理: 电子导电聚合物的特征是分子内含有大的共轭P电子体系。

随着P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P键共轭结构。

一、P电子与能带理论但事实上,根据电导率的大小,仅具有大P键共轭结构的聚合物还不能称为导电体,只能算作半导体材料,原因在于聚合物分子中各P键分子轨道之间还存在着一定的能级差。

在电场力作用下,电子在聚合物内部的迁移必须跨越这个能级差才能导电,能级差的存在使得P电子不能在聚合物中完全自由地跨键移动,因而其导电能力受到影响,导电率不高。

有机化学和半导体科学分别利用分子轨道理论和半导体能带理论来解释能级差。

在聚合物链状结构中,每一个结构单元(-CH-)中的C原子外层有4个价电子,其中有3个电子构成3个sp3杂化轨道,分别与H或相邻的C原子形成R键,剩下一个p电子。

导电高分子材料在超级电容器领域中的应用及性能优化方法探讨

导电高分子材料在超级电容器领域中的应用及性能优化方法探讨导电高分子材料作为一种具有导电性能的聚合物材料,具有很高的研究和应用价值。

在超级电容器领域中,导电高分子材料的应用主要体现在超级电容器的电极材料方面。

本文将从超级电容器的背景、导电高分子材料的性能优势、导电高分子材料在超级电容器中的应用以及导电高分子材料在超级电容器中性能优化的方法等方面进行探讨,并提出一些未来的发展方向。

超级电容器是一种电能存储器件,具有高能量密度、高功率密度、长寿命和环保等特点。

它可以作为电储能装置中的一种重要组成部分,用于储存和释放电能。

与传统的化学电池相比,超级电容器具有快速充放电能力、长寿命和较高的功率密度,但能量密度相对较低。

因此,超级电容器的能量密度提升成为研究的重要方向之一。

导电高分子材料具有良好的电导性和介电性能,是超级电容器的理想电极材料。

它们可以通过调控材料的化学结构和纳米结构,优化电极的电容性能。

首先,导电高分子材料具有较高的电导率,可以提高电极的导电性能和充放电速度。

其次,导电高分子材料具有较高的比表面积,可以提供更大的电极与电解质接触面积,增加电容储存容量。

此外,导电高分子材料还具有良好的电化学稳定性和循环稳定性,可以提高超级电容器的循环寿命。

导电高分子材料在超级电容器中的应用主要分为两类:一类是纳米纤维状导电高分子材料制备的纳米电极材料,另一类是通过表面改性制备的纳米电极材料。

首先,纳米纤维状导电高分子材料制备的电极材料具有较高的比表面积和导电性能。

通过电纺丝、溶液旋涂等方法可以制备具有多级孔隙结构的纳米电极材料。

这种结构可以增大电极与电解质之间的界面,提供更多的电极活性位点,增加了储存电荷的容量。

同时,纳米纤维状电极材料还具有较好的电子、离子传导性能,提高了电极的充放电速度。

研究表明,纳米纤维状电极材料在超级电容器中具有较高的电容量和循环寿命。

其次,通过导电高分子材料的表面改性可以制备具有较好电极性能的纳米材料。

导电高分子(精)

导电高分子的研究现状及发展动向摘要 : 通过对结构型导电高分子材料的研究表明 , 将结构型导电高分子材料与其他聚合物进行混合 , 得到了如 PAN/ 聚甲醛 (POM,PPY/ 聚 (乙烯接枝磺化苯乙烯、 PPY/ 聚酰亚胺 (PI等复合型导电高分子材料 , 从而改善了导电高分子材料的性能及应用范围 .关键词 :导电高分子材料应用研究发展展望所有的导电高分子都属于所谓的 " 共轭高分子 " 。

共轭高分子最简单的例子是聚乙炔。

它由长链的碳分子以 sp2键链结而成。

由于 sp2键结的特性,使得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。

我们可以想像,相邻原子的未配对键的电子云互相接触,会使得未配对电子很容易沿着长链移动。

然而,实际的情况较为复杂,未配对电子很容易和邻居配对而形成 " 单键 -双键 " 交替出现的结构。

这种转变称为配对化 (dimerization,物理上称为派若斯 (Peirels不稳定性。

随着高分子材料应用范围不断拓宽 , 导电高分子在能源、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愈来愈得到了广泛应用。

本文通过对导电高分子材料的应用研究 , 介绍了不同类型导电高分子的不同特征。

目前, 复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种, 一种是将亲水性聚合物或结构形导电高分子。

结构型导电高分子是指高分子本身或少量掺电高分子与基体高分子进行共混 , 即用结构型导电聚合物粉末或颗粒与基体树脂共混 , 它们是抗静电材料和电磁屏蔽材料的主要用料 , 其用途十分广泛 , 是目前最有实用价值的导电塑料。

另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中的导电树脂基复合材料,是以树脂为基体 , 添加导电纤维、颗粒、粉末、球状、块状导电体等制备而成。

共混型复合导电高分子基体高分子与结构型导电高分子共混 , 就是采杂后具有导电性质 , 一般是电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体或供体进行掺杂后制得的。

高分子材料导论课程论文-导电高分子材料

大学物理当代物理前沿专题高分子材料导论课程论文班级:物13本1学号:1205210113姓名:高旭2016 年6 月30 日导电高分子材料摘要长期以来,高分子材料由于具有良好的机械性能,作为结构材料得到广泛的用。

关于电性能,人们一直只利用高分子材料的介电性,将其作为电绝缘材料使用。

而它的导电性的发现、研究及开发则比较晚, 直到1977年才发现了第一个导电有机聚合物——掺杂型聚乙炔, 它具有类似金属的电导率。

其后世界各国大批科学家相继研究导电高分子材料,成为高分子材料中非常活跃的一个领域。

本文介绍了导电高分子材料的概念及分类,重点讨论了导电高分子材料的导电机理及其在抗静电和导电、自然温发热材料、电磁屏蔽等领域的应用。

关键词导电高分子导电机理应用1.导电高分子材料的分类导电性高分子材料一般分为结构型和复合型两大类。

结构型导电高分子聚合物是1977年才发现的,它是有机聚合掺杂后的聚乙炔,具有类似金属的电导率。

而纯粹的结构型导电高分子聚合物至今只有聚氮化硫类,其它许多导电聚合物几平均需采用氧化还原、离子化或电化学等手段进行掺杂之后才能有较高的导电性。

其代表性的产物有聚乙炔、聚对苯撑、聚吡咯、聚噻吩、聚吡啶、聚苯硫醚等。

还有一种叫作热分解导电高分子,这是把聚酰亚胺、聚丙烯腈等在高温下热处理,使之生成与石墨结构相近的物质,从而获得导电性。

这些热分解导电高分子的特征是无须掺杂处理,故具有优异的稳定性。

结构型导电高分子材料的主要用途是导电材料、蓄电池电极材料、光功能元件、半导体材料,其研究开发主要集中在以T4个方面:①具有与金属相同的电导率;②在空气中是稳定的;③具有高功能;④具有良好的加工成型性。

另一类被称之为复合型导电高分子材料,它是由导电性物质与高分子材料复合而成。

这是一类已被广泛应用的功能性高分子材料。

2.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。

特种高分子论文--导电高分子概论(简介)

导电高分子概论(简介)姓名院(系)专业班级学号指导教师职称日期:二〇一三年四月五日摘要介绍了导电高分子材料的概念、分类、导电机理、特点等,重点阐述了导电高分子这一特种高分子的最新研究进展及其应用现状与应用领域。

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,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:导电高分子研究进展应用现状目录1.概述 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1 导电高分子的基本概念.......................................................................... 错误!未定义书签。

1.2导电高分子材料的种类........................................................................... 错误!未定义书签。

1.2.1复合型导电高分子材料........................................................................ 错误!未定义书签。

1.2.2结构型导电高分子材料........................................................................ 错误!未定义书签。

2.导电高分子的导电机理.............................................................................. 错误!未定义书签。

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导电高分子材料的研究进展及其应用【摘要】与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。

本文简单介绍了近几年来导电高分子材料的研究进展及其在各个领域的应用。

【Abstract】Conductive polymer materials have excellent properties by cont rast with traditional conductive materials.This paper reviews some recent researchprogress of conductive polymer materials and their applications invarious fields【关键词】导电高分子研究进展应用【Keywords】conductive polymer,research progress,applications自从1977年美国科学家黑格(A.J.Heeger)和麦克迪尔米德(A.G.MacDiarmid)和日本科学家白川英树(H.Shirakawa)发现掺杂聚乙炔(Polyacetylene,PA)具有金属导电特性[1]以来,有机高分子不能作为电解质的概念被彻底改变。

也因此诞生了一门新型的交叉学科-导电高分子。

这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发现和发展为低维固体电子学,乃至分子电子学的建立和完善作出重要的贡献,进而为分子电子学的建立打下基础,而具有重要的科学意义。

所谓导电高分子是由具有共轭∏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。

它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。

导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、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上有着广泛、诱人的应用前景。

因此, 导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。

经过近30多年的发展,导电高分子已取得了重要的研究进展。

一、导电高分子材料的研究进展按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类 :一类是结构型(或本征型) 导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料。

1.1 结构型导电高分子结构型导电高分子材料是指本身具有导电性或经掺杂后具有导电性的聚合物材料,也称作本征型导电高分子材料,是由具有共轭∏键或部分共轭∏键[2]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,如聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)、聚乙炔(PA)等。

不需掺杂的结构型导电高分子材料至今只有聚氮化硫一类,而大多数均需采用一定的手段进行掺杂才能具有较好的导电性[3]。

在众多导电高分子中,聚苯胺由于原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点而受到广泛的关注,是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。

聚苯胺的电导率掺杂前后相差近10个数量级,而许多特殊的光学性质也受掺杂度影响,因此掺杂一直是聚苯胺研究中的重点。

随着电化学表面等离子共振仪(ESPR)和电化学石英微天平(EQCM)等技术的应用,聚苯胺掺杂研究正逐步从定性走向定量,Baba[4]和Damos[5]分别在实验中利用ESPR和EQCM技术研究掺杂聚苯胺纳米薄膜的光学特性,获得了聚苯胺薄膜电致变色特性的相关数据,证明了掺杂聚苯胺纳米薄膜的光学行为严格遵循Sauerbray方程,并在薄膜中质子电导占优势时表现显著。

纳米金属颗粒和高价金属盐等无机材料在聚苯胺中的掺杂研究也正受到广泛关注。

Azeveddl[6]制备了高铁酸银盐掺杂的聚苯胺复合薄膜,并考察了所制备薄膜的光学性能,通过紫外一可见一红外光谱和循环伏安法测试表明,经掺杂的聚苯胺复合薄膜具有良好的光活性。

聚噻吩及其衍生物具有很高的化学和电化学稳定性,其掺杂水平较高,而且掺杂和去掺杂过程可逆,所以在导电聚合物中占有重要地位。

聚噻吩类聚合物的合成最常用的有两种方法:化学合成法和电化学合成法。

由于聚噻吩自身不溶不融,导致运用这两种方法合成时,都存在着一定的局限,如合成过程较为复杂或者聚合物加工困难,这些都限制了对聚噻吩的深入研究。

近年来越来越多的人更关注于用浸渍聚合/原位沉积的方法来制备导电薄膜。

这种简单快速且直接的沉积方法不需要特殊的仪器,可低成本的在不同基质(如聚酯(PET)、玻璃、硅、聚四氟乙烯等)上制备平滑连续的导电聚噻吩膜,并且随着沉积时间的延长膜的厚度也随之增加。

王炜,李大峰等人用原位沉积的方法不仅制备出了不同酸掺杂的聚苯胺涂层,也制备出了聚噻吩膜及含不同烷基侧链的聚噻吩衍生物涂层膜,并对其形貌、导电性以及在改善蛋白吸附和细胞的黏附、增殖等方面做了研究报道[7]聚吡咯纳米复合材料是近年来出现的一种新型纳米材料,它不但保持了聚吡咯的多种特性,而且获得了基体材料良好的力学性能,性能与成本都得以优化。

聚吡咯/无机物纳米复合材料是将无机粒子加到导电高聚物中制备的复合材料。

这种材料不但解决了导电聚合物的加工性问题,而且还可将高分子自身的导电性与纳米颗粒的功能性聚于一体,因此具有很强的应用前景。

Rincon M .E[8]等人在聚合基体Bi2S3导体的电沉积过程中把Bi2S3纳米微粒嵌入PPy膜中,发现与纯的PPy膜相比,Bi2S3纳米微粒的加入使导电膜的排列更为紧密,并具有洞状结构和较高的氧化性。

Murillo .N[9]等人用微乳液法在不同温度和表面活性剂浓度下制备出尖晶石铁酸盐,然后再使PPy导电外壳附着在铁酸盐上制成PPy/铁酸钴(CoFe2O4)纳米复合材料。

在复合材料中CoFe2O4颗粒的大小为3nm~30nm,当其粒径低于一个临界值时,复合材料将表现出超级顺磁性的行为。

1.2 复合型导电高分子复合型导电高分子材料是以高分子聚合物作基体,加入相当数量的导电物质组合而成的,兼有高分子材料的加工性和金属导电性。

根据在基体聚合物中所加入导电物质的种类不同又分为两类: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[10].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。

根据导电填料的不同,填充型导电聚合物复合材料可分为炭黑填充型、金属填充型、纤维填充型等。

由炭黑填充制成的复合导电高分子材料是目前用途最广、用量最大的一种导电材料。

复合材料导电性与填充炭黑的填充量、种类、粒度、结构及空隙率等因素有关,一般来说粒度越小,孔隙越多,结构度越高,导电值就越高。

乙炔炭黑是人们常用的一种导电炭黑。

焦冬生等[11]研究了乙炔炭黑填充量对硅橡胶导电性能的影响。

结果表明:试样体积电阻率随乙炔炭黑用量的增加呈现降低趋势,用量超过30份时,橡胶的体积电阻率迅速减小;当乙炔炭黑用量大于40份时,橡胶的体积电阻率下降趋缓,体积电阻率最小值不大于4.5Ω·cm。

金属材料具有优良的导电性能,是制备导电复合材料的重要填料。

镀银颗粒是人们对金属颗粒(铜粉、铝粉等)或无机颗粒(玻璃微珠等) 表面镀银而制得,由于镀银颗粒表面银层固有体积电阻率很低,从而降低了整个颗粒的体积电阻率。

I.Krupa[12]等在高密度聚乙烯(HDPE)中添加了镀银聚酰胺(PA)颗粒,在镀银填料体积分数为32.9%时,使复合材料的导电率达到6.8×102 S ·cm-1。

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,其合成方法主要有溶液共混法、熔融共混法、直接涂布法、悬浮液共混法、模板辅助聚合法和原位乳液聚合法等。

溶液共混法是用导电聚合物与基体聚合物溶液或者浓溶液混合,冷却除去溶剂成型制备共混导电高分子李文铎等[13]采用溶液共混法,分别将DBSA掺杂态PANI与几种丙烯酸树脂共混,实验发现,随着PANI用量增大,掺杂态PANI与丙烯酸树脂共混体系的涂膜表面电阻减小,在PANI质量分数为10%时,均出现导电阈值。

模板辅助聚合法是在模板聚合物存在下引发导电聚合物合成,聚合完成后,得到导电聚合物—模板聚合物纳米导电复合材料。

Thiyagarajan[14]利用模板辅助酶催化聚合可以制备樟脑磺酸掺杂的水溶性的手性导电PANI-PAA纳米复合材料,电导率为18 S/m。

1.3 离子液体在导电高分子中的应用室温离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质,它具有非挥发性、低熔点、宽液程、强的静电场、宽的电化学窗口、良好的导电与导热性、高热容、高稳定性、选择性溶解力与可设计性。

这些特点促使对离子液体的研究和使用从最初的化学化工领域,迅速拓展到包括功能材料、能源、资源环境、生命科学在内的众多领域。

具有优异电化学性质、机械性和稳定性的导电高分子材料的制备是其进一步应用的基础。

离子液体由于具有较高的电导率、较宽的电化学窗口和高稳定性,因此被用来代替传统的支持电解质/溶剂体系,作为电解液制备导电高分子材料。

结果证实,在离子液体中得到的导电高分子材料往往具有更好的电化学活性和稳定性。

Pringle等[15]采用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐等三类离子液体代替乙腈/高氯酸锂作为电解液制备了聚吡咯薄膜。

与在传统的溶剂/电解质中的相比,在离子液体中聚合形成的薄膜形貌发生显著变化,而且薄膜的电化学活性得到提高.Endres等[16]报道了在室温离子液体中苯的电化学聚合。

得到的聚苯具有电化学活性,呈现出颗粒状的形貌,颗粒尺寸约为500nm。

该反应利用无色、无味、无毒的对环境友好的离子液体作为电解液,因此具有比较显著的优点。

除了用于制备导电高分子的介质,离子液体还被用作测试在其它介质中制备的导电高分子材料电化学性质的介质。

Innis等[17]研究了聚苯胺薄膜在两种非质子离子液体(BMI ,EMI TFSI)电解液体系中的电化学性能,结果发现在两种电解液体系中氧化还原稳定性PF6增强。

张效刚等[18]在离子液体1-丁基-3-甲基-咪唑-六氟磷酸盐中加入不同比例的乙腈并将此混合物作为电解液,测试了对聚苯胺薄膜的电化学行为的影响。

实验发现:聚苯胺在这种混合电解液中具有较低的溶液电阻,较高循环寿命和电化学电容。

在比例为1∶1 时,聚苯胺薄膜具有最佳的稳定性和电化学电容值。

此外,离子液体还被成功地应用于导电高分子的性能测试以及导电高分子电化学器件中(包括电致变色器件、电化学驱动器、电致显示器件以及太阳能电池中)二、导电高分子材料的应用2.1 导电高分子材料在医学工程中应用[19]塑料等高分子聚合物可以像金属一样导电,而且可以制作成各种特殊性能的新材料。

目前导电高分子材料已悄然走进生物医学领域,是生物材料和组织工程学家关注的焦点[20-21]聚吡咯(Polypyrrole,Ppy)是一种生物相容性较好的高分子。

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