导电高聚物
导电高聚物姓名：马军宝学号：20101649班级：高分子2班摘要导电高分子材料具有许多传统导电材料没有的独特性能。
导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。
本文介绍了导电高分子材料的概念、分类、导电机理及其应用领域。
前言自从1976年美国宾夕法尼亚大学的化学家Mac Diarmid领导的研究小组首次发现掺杂后的聚乙炔（Polyacetylene，简称PA）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，新型交叉学科－导电高分子领域诞生了。
在随后的研究中科研工作又逐步发现了聚吡咯、聚对苯撑、聚对苯乙炔、聚噻吩、聚对苯撑乙烯撑、聚苯胺（表1）等导电高分子导电高分子特殊的结构和优异的物理化学性能使它成为材料科学的研究热点，作为不可替代的新兴基础有机功能材料之一，导电高分子材料在能源、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。
到目前为止，导电高分子在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、可溶性和加工性、导电机理、光、电、磁等物理性能及相关机理以及技术上的应用探索都已取得重要的研究进展。
本文介绍了导电高分子的结构特征、导电机理及其应用领域。
表1典型的导电高聚物1 导电高分子材料的分类及制备方法按结构和制备方法不同将导电高分子材料分为复合型与结构型两大类[1]。
1.1复合型导电高聚物及其制备方法复合型导电高聚物是以高分子材料为基体，加入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。
复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种[2,3]：一种是将亲水性聚合物或结构型导电高分子与基体高分子进行共混，另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中。
日本Asahi公司将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（ABS）、高抗冲改性聚苯乙烯（HIPS）与亲水性PA共混制得两种高性能抗静电复合材料A-dionA和AdionH，尤其是后者在相对湿度较低的条件下也表现出较强的抗静电能力，且不受水洗和擦拭等影响。
在相对湿度为50％、温度为23℃的环境中保存4年后抗静电性能无变化，机械性能不低于普通HIPS，其他性能则与普通HIPS相同。
将结构型导电高分子材料与基体高分子在一定条件下共混成型，可获得具有多相结构特征的复合型导电高分子。
它的导电性能由导电高分子的“渗流途径”决定，当导电高分子质量分数为2％~3％时，其体积电阻率为107~109Ω·cm，可作抗静电材料使用研究表明，对于聚丙烯腈（PAN）与聚氯乙烯（PVC）或PAN与PA共混物，当PAN质量分数由5％增加到15％时，导电性突升，此后随PAN质量分数的继续增加，导电性升幅变小。
炭黑是天然的半导体材料，其体积电阻率约为0.1~10.0Ω·cm。
它不仅原料易得，导电性能持久稳定，而且可以大幅度调整复合材料的电阻率（1~108Ω·cm）。
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。
此外，成型工艺对炭黑填充高分子的导电性能也有影响，这是由于炭黑粒子在不同成型过程，中所受剪切作用及流动情况不同而导致其分散和取向程度不同所致。
金属纤维的填充量对导电性能的影响规律与炭黑填充的情形相类似。
但由于纤维状填料的接触几率更大，因此在填充量很少的情况下便可获得较高的导电率。
金属纤维的长径比对材料的导电性能影响较大，长径比越大导电性和屏蔽效果就越好。
例如长径比为125的纤维，当填充的体积分数为1.5％时，屏蔽效果可达40dB；而长径比为250的纤维，只填充体积分数约为0.4％便可得到同样的效果。
这样既降低了产品成本，又使复合材料的密度下降，力学性能大大提高。
目前复合型导电高分子材料中所采用的金属纤维的长径比一般为50~60，相应的填充的体积分数为10％~15％，便可获得良好的导电性、对氧的稳定性和良好的耐热性。
日本的钟纺公司采用微振动切割技术制得的黄铜纤维，价格低廉，用较少的填充量即可得到较好的导电及屏蔽性能，将其填充到PA、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）和ABS等树脂中可以制成各种复合型导电高分子材料。
1.2结构型导电聚合物及其制备方法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[4]。
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（Ionic Conductive Polymers）通常又叫高分子固体电解质（Solid Polymer Electrolytes，简称SPE），其导电时的载流子主要是离子。
电子型导电高分子（Ionic Electrically Conductive Polymers）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）。
这类材料是目前世界导电高分子材料研究开发的重点。
最早发现的结构型导电高聚物是掺杂聚乙炔，在随后的研究中科研工作者又相继开发了聚吡咯、聚对苯撑、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子。
聚对苯撑（Polyparaphenylene ，PPP）具有苯环的长链结构，有较高的电导性，良好的空气稳定性和耐热性。
通常PPP的合成工艺主要采用如下两种方法：（1）化学缩合；（2）电化学聚合。
最成功的PPP的聚合方法是Kovacic报道的利用CuCl2为氧化剂，AlCl3为催化剂进行的缩合聚合反应。
化学聚合法得到的PPP粉状物都不导电，如用CuCl2－A－lCl3催化得到的PPP导电率接近10-12S/cm。
若用AsF5，AlCl3，FeCl3等电子受体或K，Li等电子给体对其进行掺杂，则电导率显著提高。
聚苯胺的导电性能优良，原料价格低廉，是目前导电高聚物研究的新热点。
井新利等以TritonX-100为乳化剂、正己醇为助乳化剂，得到以苯胺盐酸盐为水相、正己烷为分散介质的反向微乳液。
进一步以过硫酸铵为氧化剂，合成了导电高分子材料聚苯胺的纳米粒子，对合成反应条件和产物的性能进行研究发现：聚苯胺粒子的直径随R（水相质量/乳化剂质量）提高而增加；盐酸掺杂聚苯胺的电导率随R的提高及氧化剂过硫酸铵与苯胺的摩尔比的提高而降低。
2高聚物导电机理2.1 结构型导电聚合物导电机理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。
在离子型导电高分子材料中，聚醚、聚酯等的大分子链呈螺旋体空间结构，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（“自由体积模型”）；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（“动力学扩散理论”）。
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（至少是不饱和键体系），长链中的π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。
2.2 复合型导电高聚物导电机理复合型导电高分子材料的导电机理比较复杂。
一般可分为导电回路如何形成以及回路形成后如何导电两个方面。
大量的实验研究结果表明，复合体系中导电填料的含量增加到某一临界含量时，体系的电阻率急剧降低，电阻率-导电填料含量曲线上出现一个狭窄的突变区域，见图1所示。
在此区域中，导电填料含量的任何细微变化均会导致电阻率的显著改变，这种现象通常称为“渗滤”现象，在突变区域之后，体系电阻率随导电填料含量的变化又恢复平缓。
Miyasaka 等认为高分子树脂基体与导电填料之间的界面效应对复合体系中导电回路的形成具有很大的影响。
在复合型导电高分子材料的制备过程中，导电填料粒子的自由表面变成湿润的界面，形成聚合物-填料界面层，体系产生的界面能过剩，随着导电填料含量的增加，聚合物－填料的过剩界面能不断增大。
当体系过剩界面能达到一个与聚合物种类无关的普适常数之后，导电粒子开始形成导电网络，宏观上表现为体系的电阻率突降。
复合型导电高分子形成导电回路后导电主要取决于分布于高分子树脂基体中的导电填料的电子的传输。
通常导电填料加入聚合物基体中后，不可能真正达到均匀分布，因此总有部分导电粒子能够互相接触而形成链状导电通道，使复合材料导电;而另一部分导电粒子则以孤立粒子或小聚集体形式分布在绝缘的树脂基体中，基本上不参与导电。
但是，由于导电粒子之间存在着内部电场，如果这些孤立粒子或小聚集体之间距离很近，中间只被很薄的树脂层隔开，那么由于热振动而被激活的电子就能越过树脂界面层所形成的势垒而跃迁到相邻的导电粒子上，形成较大的隧道电流，这种现象在量子力学中被称为隧道效应；或者是导电粒子间的内部电场很强时，电子将有很大的几率飞越树脂界面层势垒而跃迁到相邻的导电粒子上产生场致发射电流。
这时树脂界面层起着相当于内部分布电容的作用。
因此，复合型导电高分子材料存在着导电通道、隧道效应、场致发射3种导电机理，复合型导电高分子的导电性能是这3种导电机理作用的竞争结果。
在不同情况下出现以其中一种机理为主导的导电现象。
3 导电高分子材料的应用3.1 雷达吸波材料导电聚合物作为新型的吸波材料，可用作军事隐形技术倍受世界各国重视，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（Polypyrrole，PPY）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。
共轭导电高聚物在吸声除噪中的应用与发展
Ａ ｓｒｃ ｂｔ ｔ ａ
Hale Waihona Puke Ｔｈ ｏ ｊｇ ｔ ｏ ｄ ｃｉｅｐ ｌｍｅ ｓ ｕ ｈ ａ ｏｙ ｎ ｌ ｅｉ ｔｅａ ｐｉ ｔ ｎｏ ｈ ｏ ｎ — ｂ ｏ ｂｎ ｅｃ ｎｕ ａｅｃ ｎ ｕ ｔ ｏｙ ｒ ｃ ｓ ｌａ ｉｎ ｈ ｐ ｌ ａｉ ｆ ｅ ｕ ｄａ ｓ ｒ ｉ ｍａ ｖ ｓ ｐ ｉ ｎ ｃ ｏ ｔ ｓ ｇ
ｔｒａ ｓｒｖｅ ｄ ｏ ｐ ｌ ａｉｎｆｅｄ ｎ ｕ ｕ ｅｐ ｏ ｐ ｃｓａｅａｓ ｉｃ ｓ ｅ ． ｅ ｉｌｉ ｅ ｉｗｅ ．Ｓ ｍｅａ ｐｉ ｔ ｉｌｓａ ｄ ｆ ｔ ｒ ｒ ｓ ｅ ｔ ｒ ｌｏｄｓ ｕ ｓ ｄ ｃ ｏ
Ｋ ｙｗ ｒ ｓ ｅ ｏ ｄ
ｓ ｕ ｄａ ｓ ｒ ｔ ｎ ｍａｅ ｉ ｓ ｏ ｊ ｇ ｔｄ ｃ ｎ ｕ ｔ ｅｐ ｌ ｅ ，ｐ ｌａ ｉｎ ｏ ｎ ｂ ｏ ｐ ｉ ｔｒ ｌ，ｃ ｎｕ ａｅ ｏ ｄ ｃｉ ｏｙ ｒ ｏｙ ｎｌ ｅ ｏ ａ ｖ ｍ ｉ
的 电导 率 在 已 发 现 的 导 电 聚 合 物 中 是 最 高 的 ， 到 了 达
１ ／ｍ 量 级 ， ０Ｓ ｃ 接近 Ｐ 和 Ｆ ｔ ｅ的室 温 电导 率 。
１２ 声 音 的传播 与衰 减 ．
声 波作 为机 械波 的一 种 ， 具有 波 在介 质 中传 播 的一 切 特
（ 括纤 维状 、 粒 状 、 沫 状 ） 共振 吸声 结 构 （ 括 单 个 共 包 颗 泡 、 包 振 器 、 孔板共 振 吸 声结 构 、 膜 共振 吸 声 结构 ） 声材 料 、 穿 薄 吸
特 殊 吸声结 构 （ 包括 空 间吸声 结 构 、 声尖 劈 ） 吸 吸声 材 料 。这 些 吸声 材料 虽然 在吸声 降 噪方 面都 已取得 不 同程 度 的效 果 ，
导电高分子
. 氧化
I2
A
阳离子自由基（极化子）
还原
Li
Li+
阴离子自由基（极化子）
p-型导电体 n-型导电体
导电聚合物掺杂的特点
b) 从物理角度看，掺杂是反离子嵌入的过程， 即为了保持电中性，掺杂伴随着阳离子/阴 离子进入高聚物体系，同时，反离子也可以 脱离高聚物链 — 脱掺杂。
c) 掺杂和脱掺杂是一个可逆过程，这在二次电 池的应用上极为重要；
CH
CH
AlEt 3/Ti(OBu) 4 Toluene
CH CH n
电化学聚合：聚吡咯 Poly(Pyrrole)
阳极氧化
自由基偶合
-e N
. N
H
H
脱质子 - H+
H N N H
H N N H
Poly(Pyrrole)
5、研究导电聚合物的意义
a) 理论意义 导电聚乙炔的发现从结构上在高分子与 金属之间架起了一座桥梁。
特点：制备简单、成本较低
4. 导电高分子的特点
石英
金刚烷
导电聚合物
未经掺杂
经掺杂
Pt
PE Si
Ge
Bi Cu
石墨
10-18 10-16 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 102 104 106
(S/cm)
几种材料电导率的比较
属于分子导电物质（金属导电体：金属晶体导电物质） 通过掺杂，电导率变化范围宽广（10-9~105 S/cm） 具有颗粒或纤维结构的微观形貌。颗粒或纤维本身具 有金属特性，而它被绝缘的空气所隔绝，成为“导电 孤岛” 具有良好的物理、化学特性：较高的室温电导率、可 逆的氧化-还原特性、掺杂时伴随颜色变化、大的三阶 非线性光学系数等。
聚苯胺综述
聚苯胺综述1、引言导电高分子材料也称导电聚合物，其分子是由许多小的、重复出现的结构单元组成，即具有明显聚合物特征；若在材料两端加上一定电压，在材料中有电流通过，即具有导电的性质。
同时具备上述两条性质的材料，称为导电聚合物。
虽然都是导电体，但导电聚合物和常规金属导电体不同。
前者属于分子导电物质，后者是金属晶体导电物质。
因此，其结构和导电方式都不同。
高分子导电材料包括结构型高分子导电材料和复合型高分子导电材料两大类。
结构型导电高分子材料又称本征导电高分子，是指聚合物获得导电性能不是通过加入导电性物质，而是由其本身结构带来的。
如掺杂后的导电高分子聚合物：聚乙炔(PAc)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)、聚苯胺(PAn)、聚苯乙烯撑(PPV)等，这类聚合物大多是具有共轭π键结构的结晶聚合物，共轭双键可以通过电子转移的氧化还原反应变成高分子离子。
复合型导电高分子材料是将各种导电性物质(高效导电粒子或导电纤维)通过分散、层合、涂敷等工艺填充到聚合物基体中。
2、聚苯胺由于导电聚合物具有良好的电学、光学以及氧化还原特性在近20年里一直备受关注，在能源、电磁屏蔽和电致变色等领域有着广阔的前景。
自从1984年MacDiarmid在酸性条件下由苯胺单体获得具有导电性聚合物，聚苯胺已成为现在研究进展最快的导电聚合物之一。
原因在于聚苯胺具有以下诱人的独特优势：a)原料易得，合成简单；b)具有优良的电磁微波吸收性能、电化学性能、化学稳定性及光学性能；c)独特的掺杂现象；d)高的电导率；e)拥有良好的环境稳定性[1,2]。
聚苯胺被认为是最有希望在实际中得到应用的导电高分子材料。
以导电聚苯胺为基础材料，目前正在开发许多新技术，例如电磁屏蔽技术、抗静电技术、船舶防污技术、隐身技术、全塑金属防腐技术、太阳能电池、电致变色、传感器元件、二次电池材料、催化材料和防腐材料[3~11]。
3、聚苯胺的结构聚苯胺有多种结构，这是由反应条件决定的，它们之间的转化关系如下[12,13]：其中，聚苯胺最重要的存在形式是翠绿苯胺（EM，emeraldine），它具有导电性，通常可以在酸性条件下（如盐酸）通过化学氧化法制得，如果氧化剂过量，翠绿苯胺就被氧化成全氧化态聚苯胺（PNB，blue protonated pernigraniline)，这种形态的聚苯胺可能具有导电性。
导电高分子聚苯胺简介
参考文献
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• 据上述模型推断聚苯胺的掺杂反应如下:
b.
氧化还原掺杂
• 事实上,除了质子酸掺杂外,我们还发现,聚苯胺也象其 它的导电高分子一样,能够进行氧化还原掺杂,这就是 “碘掺杂”、“光助氧化掺杂”以及“离子注入掺 杂” .
• 以上还原态聚苯胺的氧化掺杂和氧化态聚苯胺的还原掺杂, 与聚苯胺的质子酸掺杂一起,构成了聚苯胺的掺杂行为的 全貌. 显然,究竟发生哪一种掺杂,决定于它的化学结构:
导电高分子聚苯胺简介
Polyaniline
聚苯胺(PANI)
一．前言 二．聚苯胺的结构与性质 三. 聚苯胺的合成方法 四. 聚苯胺的掺杂 五. 聚苯胺的应用
一．前言
聚苯胺自从1984 年, 被美国宾夕法尼亚大学的 化学家MacDiarmid 等重新开发以来, 以其良好的 热稳定性, 化学稳定性和电化学可逆性, 优良的电 磁微波吸收性能, 潜在的溶液和熔融加工性能, 原 料易得, 合成方法简便, 还有独特的掺杂现象等特 性, 成为现在研究进展最快的导电高分子材料之一, 以其为基础材料, 目前正在开发许多新技术, 例如 全塑金属防腐技术、船舶防污技术、太阳能电池、 电磁屏蔽技术、抗静电技术、电致变色、传感器 元件、催化材料和隐身技术等。
聚乙炔导电性介绍
第18卷 第5期大学化学2003年10月知识介绍聚乙炔导电性介绍包咏(沈阳广播电视大学 沈阳110003) 摘要 白川英树等人因发现导电聚合物而荣获2000年诺贝尔化学奖。
本文用“孤子理论”对聚乙炔的导电机制作了简介。
通常来讲高聚物是绝缘材料,20世纪70年代白川英树(H.Shirakawa)等人首次合成聚乙炔薄膜[1],后又通过掺杂发现高聚物也具有导电性。
导电高聚物既具有金属的高导电率,又具有聚合物的可塑性,质量又轻,是一类具有广阔应用前景的新材料。
高聚物导电性的发现拓宽了人类对导体材料的认识及应用领域。
白川英树、麦克迪尔米德(A.G.Mac Diarmid)和黑格(A.J.Heeger)3人因发现高聚物的金属导电性而荣获了2000年诺贝尔化学奖。
对于导电高聚物的导电机理,苏武沛等人[2,3]运用孤子理论较好地解释了聚乙炔掺杂的导电机理。
值得一提的是,苏武沛是施里弗(J.R.Schrieffer)的研究生,而施里弗是与巴丁、库伯共同荣获1972年Nobel物理学奖的理论物理学家。
白川英树是有机化学家,麦克迪尔米德是熟悉物理的化学家,黑格是熟悉化学的实验物理学家,他们之间密切合作,使化学与物理、实验与理论结合起来,解决了材料制备、物理和化学性能测试、实验数据和理论机制分析,开创了化学和物理相结合的活跃的新边缘学科。
1 孤子概念 高聚物导电可以用孤子理论来解释。
现以最简单的导电聚合物———聚乙炔为例来描述孤子形成的物理图景及其导电机制。
先了解一下孤子的一般形态和性质。
孤子的概念来源于“孤波”。
1834年秋,英国科学家罗素(S.Rusell)在运河岸边看到由两匹马拉着一条迅速行驶的船。
当船突然停止时,在船头激起一个沿着河面滚动的波包,其大小、形状和速度变化都很慢,罗素追随此波包2～3km,直到运河转了几个弯以后,波包才逐渐消失。
罗素把这种孤立的波包称为“孤波”。
在罗素逝世100周年(1982年)时,人们在罗素发现孤波的运河边树立一座罗素纪念像,以纪念他这一不寻常的发现。
导电高分子综述
导电高分子材料及其应用摘要：导电高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜，以及电导率可在绝缘体- 半导体- 金属态（10-9 到105 S/cm）的范围里变化。
所以自从1977年来，导电高分子材料的研究受到了普遍的重视和发展。
本文介绍了国内外导电高分子材料的分类、特点、应用及近年来研究发展的概况。
同时还展望了导电高分子有待发展的方向。
关键词：导电高分子;分类；应用1导电高分子简介20 世纪70 年代，白川英树、Heeger 和MacDiarmid等人首次合成了聚乙炔薄膜，后来又经掺杂发现了可导电的高聚物，这就是导电高分子材料。
经过40 多年的发展，导电高分子材料也从最初的聚乙炔发展到聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等数十种高分子材料，成为金属材料和无机导电材料的优良替代品。
[1]但是导电高分子在变形过程中不仅仅存在弯曲移动，而且还会产生蠕动现象，在器件的层间会发生快速分层的行为，溶剂易于挥发，使用寿命有限、低的能量转换效率等等缺点使其在应用中具有难以突破的难点技术。
[2]2 高分子材料的分类及导电机理导电高分子材料通常是指一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6S/cm 以上的聚合物材料。
按照材料结构和制备方法的不同可把导电高分子材料分为结构型（或本征型）导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类。
2.1结构型高分子导电材料结构型高分子导电材料。
是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。
最早发现的结构型高分子聚合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。
这种掺杂后的聚乙炔的电导率高达105 S/cm。
后来人们又相继开发出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子材料。
这些材料掺杂后电导率可达到半导体甚至金属导体的导电水平。
结构型高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等[3] 。
但目前这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题，尚未进入实用阶段。
导电高分子材料聚吡咯资料讲解
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭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 完全不同于由金属或碳粉末与高分子共 混而制成的导电塑料。
根据导电载流子的不同，结构型导电高 分子有两种导电形式：电子导电和离子 传导。
一般认为，四类聚合物具有导电性：高 分子电解质、共轭体系聚合物、电荷转 移络合物和金属有机螯合物。其中除高 分子电解质是以离子传导为主外，其余 三类聚合物都是以电子传导为主的。
3、3-取代聚吡咯的合成：易溶解、加 工
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质子酸机理: 。所谓质子酸机理，即高 聚物链与掺杂剂之间无电子的迁移，而 是掺杂剂的质子附加于主链的碳原子上， 质子所带电荷在一段共轭链上延展开来， 如式(3)所示
三、PPy的制备及其影响电导率的
因素
目前，PPy导电高分子材料的制备主要 有2 种方法：电化学合成法和化学氧化 法。其中，化学氧化法得到的一般为粉 末样品，而电化学合成法则可直接得到 导电PPy 薄膜。
电化学合成法：电化学合成法是通过控 制电化学氧化聚合条件(含吡咯单体的 电解液、支持电解质和溶剂、聚合电位、 电流和温度等)，在电极上沉积为导电 PPy薄膜
影响电化学合成法制备的PPy导电性的 因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应 体系的理化性质等。
掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解 液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度 为0℃，电流密度为0.3mA/cm2 时，
二、聚吡咯导电机理
优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡 咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其 他导电高分子相比，因具有电导率较高、 易成膜、柔软、无毒等优点
导电高分子材料聚吡咯 ppt课件
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭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 完全不同于由金属或碳粉末与高分子共 混而制成的导电塑料。
ppt课件
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材料和组成
结构性（本身 固有导电性）
复合型（本身 不具有导电性）
聚乙烯、聚吡 咯、聚苯胺等
导电涂料、导 电橡胶等
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影响电化学合成法制备的PPy导电性的 因素主要有掺杂剂、介质的选择、反应 体系的理化性质等。
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掺杂剂：经实验表明但吡咯单体和电解 液的浓度分别为0.2和0.3mol/L，温度为 0℃，电流密度为0.3mA/cm2 时，
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介质的选择：
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反应体系的理化性质：包括反应温度、 pH 值、电压、电流密度等对PPy 的导电 性也有不同程度的影响。大量研究表明， 随反应温度提高、PH值的升高PPy 的导 电率反而下降。
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电化学合成法是通过控制电化学氧化聚合条件含吡咯单体的电解液支持电解质和溶剂聚合电位电流和温度等在电极上沉积为导电ppy薄膜影响电化学合成法制备的ppy导电性的因素主要有掺杂剂介质的选择反应体系的理化性质等
导电高分子材料聚吡咯
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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。
导电聚合物
导电聚合物摘要：本文简单介绍了导电聚合物的发现，从而进一步综述了导电聚合物的分类及导电机理。
共轭聚合物作为导电聚合物的最主要基体，介绍了其制备和掺杂方法。
并对导电聚合物的应用和发展前景做出了展望。
关键词：导电聚合物、共轭聚合物、掺杂引言2000年10月诺贝尔化学奖颁给了三位在导电聚合物的研究中获得杰出成就的化学家，即美国的黑格、马克迪尔米德和日本的白川英树。
1977年他们发现，聚乙炔薄膜经电子受体（I，AsF5等）掺杂后电导率增加了9个数量级，从10-6S/cm 增加到103S/cm[1,2]，从而终于将高分子不能导电的传统观念打破。
20世纪60年代，白川英树利用改性的齐格勒-纳塔型催化剂制成了不同比例的聚乙炔薄膜，通过实验发现这些材料都属于半导体，并且发现室温下反式聚乙炔的导电性能优于顺式聚乙炔。
但如何提高聚乙炔的导电性成为难题。
后来白川英树又进行了氯和溴的掺杂研究，发现了卤素掺杂聚乙炔有可能具有异乎寻常的电学特性的征兆。
于此同时，马克迪尔米德教授从事着导电无机聚合物(SN X)的研究。
1976年，白川英树应马克迪尔米德的邀请赴美国宾夕法尼亚大学与黑格、马克迪尔米德合作研究半导性聚乙炔膜电导性的改进问题。
通过碘掺杂聚乙炔，将其导电性提高了7个数量级最终实现了第一个全有机导电聚合物[1]。
导电聚合物准确来讲应为可以导电的有机聚合物。
所谓导电聚合物是由一些具有共轭π键的聚合物经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘体延伸到导体范围的一类高分子材料。
导电聚合物大多都有一个较长的π共轭主链，因此又称为共轭聚合物，如图1所示。
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。
交替的单键、双键共轭结构是导电高分子材料的共同特征，若进行掺杂可使其电导率增加若干数量级，接近于金属电导率。