共轭导电高聚物在吸声除噪中的应用与发展
共轭聚合物应用研究新进展
1995,N 〇6 材料导报 • 55 •71994-2015 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved,共轭聚合物应用研究新进展New Progress in Applications of Conjugated Polymers金绪刚龚克成(华南理工大学高分子材料系,广州510641)摘要 由于具有优异的电活性和光学性能以及可加工性,共轭聚合物有着广泛的并有希望实现的用途。
文中总结和展望了共扼聚合物在应用研究方面的发展现 状和前景。
关键i 司共轭聚合物导电聚合物电活性Abstract In this paper.it is pointed out that the conjugated polymers have a widerange of promising applications because of their excellent electroactive and optical performance and processability. The current status and prospect of their applied research are forecasted.Key Words conjugated polymer,conducting polymer»eiectroactive1概述聚乙炔、聚苯胺等共轭聚合物是近十几 年发展起来的具有半导体或金属导电率的本 征型导电聚合物材料,其电活性来源于独特 的共轭电子结构。
在分子链中,随着〃电子体 系扩大,出现w 成键态和,反键态,继而形 成能带。
n 成键态形成价带,^反键态形成导 电带,其禁带宽度一般在1〜4eV 间。
由于这 种非定域的《电子结构,通过化学掺杂*聚合 物可形成P 型或N 型导电态。
反式聚乙炔掺 杂态导电率高达l 〇5ScnT l 数量级,许多掺杂 态共轭聚合物在1〇2〜lOScm —1。
共轭高分子构建有机电致发光材料
共轭高分子构建有机电致发光材料随着科技的进步和人们对环保、节能的追求,有机电致发光材料作为新一代发光材料备受关注。
其中,共轭高分子材料因其独特的电致发光特性而成为研究热点。
本文将重点探讨共轭高分子在构建有机电致发光材料方面的应用。
共轭高分子是由具有π电子的共轭系统连接而成的高分子。
它们具有良好的导电性和光学性质,可以通过调整共轭系统的结构和改变共轭系统的长度来实现不同颜色的发光。
在有机电致发光材料领域,共轭高分子具有以下几个方面的优势。
首先,共轭高分子具有较高的载流子迁移率。
共轭系统中的π电子能够在分子内自由传递,因此共轭高分子具有良好的电子传输性能。
同时,与传统的发光材料相比,共轭高分子的载流子迁移率更高,有利于提高材料的发光效率。
其次,共轭高分子能够通过固态聚集诱导发光(AIE)效应来提高发光效率。
传统的有机发光材料在溶液状态下通常会发生聚集引起的荧光猝灭现象,导致发光效率低下。
而共轭高分子由于其特殊的分子结构,可以在固态聚集状态下发射荧光,极大地提高了发光效率。
此外,共轭高分子具有良好的机械可加工性。
由于其分子链结构的可调性,共轭高分子材料可以采用不同的制备方法制备成薄膜、纳米颗粒等形式,并且能够通过改变共轭结构来调控材料的光学性质。
这使得共轭高分子在多种载体中的应用非常灵活。
在实际应用中,共轭高分子构建的有机电致发光材料已广泛应用于照明、显示、生物医学等领域。
首先,在照明领域,共轭高分子材料可以制备出高亮度、高效率的有机发光二极管(OLED)。
OLED作为新一代照明技术,具有色彩饱和度高、能耗低、可柔性等优势,已经成为发展方向。
而共轭高分子材料的应用使OLED的发光效果更加均匀且可调,能够满足更多场景下的照明需求。
其次,在显示领域,共轭高分子材料可以用于构建有机发光场效应晶体管(OFET)。
OFET作为一种新型的显示技术,具有反应速度快、透明度高等优势,因此被广泛应用于触控面板、柔性显示等领域。
共轭聚合物材料在光电领域的应用
共轭聚合物材料在光电领域的应用共轭聚合物是一种用于制造光电器件的有机材料。
这种材料不仅可以减少成本,而且可以形成各种形状,从而支持各种不同类型的器件。
由于其可控性强、导电性能优良,以及柔性可塑性好等特点,因此在太阳能电池、有机发光二极管、场效应管等领域有着广泛的应用。
太阳能电池共轭聚合物材料在太阳能电池中的应用较为广泛。
太阳能电池的基本原理是利用材料吸收太阳辐射中的能量进而产生电荷。
传统的太阳能电池材料一般是半导体材料如硅和铜铟镓硒等。
但是这些材料在制造、加工、处理等方面都需要较高的成本费用。
相比之下,共轭聚合物材料可以通过化学合成制备,并且可以使用溶液法等低成本制造方法。
此外,共轭聚合物材料可以在小空间中形成连续电荷输运通道,达到电子输运的目的。
这种材料具有较高的导电性能,并且有能够在较宽范围内吸收太阳光谱的特性,这使得其在太阳能电池领域具有较高的潜力。
有机发光二极管相比于传统的半导体材料,共轭聚合物材料在有机发光二极管方面具有更好的应用。
有机发光二极管通过在共轭聚合物薄膜两端加电压,激发材料分子中储存的电子,并产生光。
该方法比传统的基于半导体的方法成本更低,所需的材料更少,其用途领域也更广泛。
同时,相比于半导体材料,共轭聚合物具有更高的可塑形性,这使其更适合制造各种形状和大小的二极管器件。
同样,共轭聚合物具有更好的可控性,使得它能够自由地调整其电子能级,进而实现更高效的发光效果。
总的来说,共轭聚合物在有机发光二极管方面能够提供相对较高的发光效率,并且有着各种应用领域。
场效应管共轭聚合物材料在场效应管领域也有着重要的应用。
场效应管是一种基于电场效应的半导体器件。
与传统的场效应管相比,共轭聚合物场效应管可实现更高的晶体管电子迁移率。
这主要是因为共轭聚合物能够更好地控制其电子结构,从而使其表现出更高的生长性能。
共轭聚合物场效应管的制备方法类似于传统半导体材料,主要是通过化学溶液法合成薄膜,然后将薄膜用于器件制造。
吸声高分子材料的原理及其应用分析
种效果 的材料 。目前国内外 冰箱 的外壳采 用减振钢板 , 底部使用丁 经济和科技进步为人们 生活带来 较大便利 的同时 , 也带来 了一 基橡胶 , 洗衣机 的底部使用 的也是丁基橡胶 。洗衣机 、 冰箱 、 吸尘器 些负面 的影 响 , 如噪音对人们 工作和生活产生 的影 响 , 由于人们对 的电动机周 围使用 P U R复合材料 , 或用泡沫 P U R — A B S多层复合物 生活品质的要求 , 对噪音 的合理控制是非 常重要 的。 同时 , 降噪和吸 安 装 。 声又是一些工业生产和科技研究所必需 的条件 。 噪声 的产生是 由于 3 . 2隔声材料 物体的不规则震动造成 的, 另一方 面是 由于不合时宜 的声音对人们 减振高分 子材料主要是 通过降低震 动的幅度来 减少 噪声对生 的正常生活造 成影 响而产生的 。在控制噪音的措施 方面 , 人们经过 产和生活 的影 响 , 与 之相对的是隔声材料 的运 用 , 相较 于减振高分 了多年研究 , 可 以通过两种方式进行 , 一种是减低物体 振动的频率 子材料来说 , 这种材料 的应用并不是及其广泛 , 主要 应用范 围在于 或 幅度 , 另一种 是将 声音传播的介质进行人为 阻断 , 也 就是人们常 建筑 、 交通等方面 , 采用噪音隔离 的方式来降低其带来的影响 , 非常 说过 的降噪和隔声。将 吸声高分子材料应用于降噪问题 中, 使这个 适合在住宅建筑工程施工 中应用 ,对于家庭降噪有着极好 的效果 。 问题得到 了有效的解决。吸声高分子材料是高分子材料 中的一种 , 隔声 材料一般 能够吸收 1 0 — 2 0 d B ,在建 筑工程 中应用 于墙体 的建 其具有分子材料的高可塑性 , 更加扩大了其 应用 的范围。吸声 高分 设 , 并 加以特殊材料 , 对建筑结构 的防护及 防火 、 保温也有效果 。 两种材料 的应用都能够达到一定 的吸声作 用 , 也能够 体现 出吸 子 材料在实际 的应用 中 , 应注意其特 点及 原理 , 并 能够保证按 照科 声 高分子材料的实际应用价值 。 这两种应用的方式并不 能够代表该 学的方法进行实施 , 才能够保障其 吸声 降噪效果的充分发挥 。 2 高分子材料 的吸声机理 材 料的应用仅限于此 , 利用不 同的手段进 行试验和研究 , 势 必会开 吸声高分子材料之所以能够得 到广泛 的应用 , 其具有的吸声功 发出吸声高分子材料的新用途 。 效是非常重要 的。能否对其进行科学应用 , 与对其吸声机理的研究 4 吸声高分子材料新发展 密切相关。噪声是物体的震动而产生的 , 并且通过声波的形式 以空 现代科技发展 的求 已经 不能够局 限于吸声 高分子材 料 的现 气为主要介质进行传播 ,但是它也能够通过固体和液体 进行 传播 。 有应用方式 , 对其进行深入 开发成为 了社会关注 的问题 , 对吸声高 因此 , 想要得 到 当声波在介 质中进行传播时 , 会 产生一定能量 的损耗 , 这 也是距离 分子材料 的不 断研究 是得到现有应用结 果的基础 , 越远声音越小的原 因。声能的损耗主要是通过粘滞 性内摩擦 、 热传 更加有利于社会发展 的应用 , 就必须通过不 断的努力进行 实验 和研 导来完成的 。 在某种意义上 , 材料也是声波的一种媒质 , 因此这 三种 究 。 通过结构设计和构造 , 由高分 子材 料或将高分子材料 与其 它材 方式基本上涵盖了声波在材料 中的耗散现象 , 是 吸声材料 的主要理 论基础 。 高分子材料的吸声现象涉及到将声 能或振动能转换为其它 料复合制备高分 子( 复合) 吸声材料是一个工程问题。 但是, 它 的发展 形式的能量 , 通常是 以热能耗散掉 。 从理论上分析 , 声能或振动能与 势必繁衍 出一些新发现 和新理论 , 反过来推动应用声学研究的 向前 具有超强 的隔声和吸声 热密切相关 。在分子层次上 。 它们的区别仅在于分子位移的矢 量方 发展 。将环氧树脂与高分子微球粘接起来 , 向不同。 声能或振动能的特征是 , 分子位移 的矢量方向密切相关 , 大 效果 。 吸声和隔声是不同的声学概念 , 但是 , 研制吸声材料 的一个逆 量分子同时向同一方 向移动。而在 一定媒质 中 , 热具有和传播声能 向思维是 由材料 的隔声机制来增大吸声效果。 如果把握了材料对声 将 吸声 、 隔声 等作 用巧妙地联 系起来 , 结合相关声学机 或振动能相等或更 多的能量 , 但 其分子运动方 向是无规 的 , 在 任意 波作用实质 , 点上分子平均位移为零。因此 , 声能或振动能的耗散涉及到使分子 制 , 在材料 内局部引入作用单元 , 改变声波 在材 料 中行为 和传播路 运动方 向无规化 。通过高分子材料 内界 面的增加 、 粘弹 内阻尼 以及 径 , 使其 在不同材料交汇 的地方 失去能量 , 有望得到 高效 的吸声效 填料阻抗的合理 匹配可实现分子的无规运动 , 达到吸声的 目的。 果, 进而充分发挥出吸声 高分子材料的应用价值 。 值得注意 的是 , 在 吸声高分子材料 的应 用发展上 , 不要拘泥于现有思 路 , 应 该大胆发 3 吸声高分子材料的应用 面对社会发展的全新形势 , 合理利用社会 资源能够使 生产工作 散思维 , 从 中找 出值得 借鉴 的思路 , 可能会创造 出更 加完善 的应用 事半功倍 , 反之则可能造成对资源的浪费。多年对 吸声高分子材料 体系 。 结 束 语 的开发 和应用的研究 , 其 目的在于能够充分 发挥 出该材料在生产 和 生活中的重要作用 , 因此 , 科学 的应用方式是必不可少 的, 在实际的 社会 发展 的历程 中 , 有 许多 的事 物都 是从无 到有 , 从 无用 到被 应用中 , 可以将 吸声高分子材料分为减振高分子材料和隔声材料两 利用 , 这是人类独有的智慧 , 也是社会科技力量 的完美体现 。 高分子 吸声高分子材料 种类型。下 面本文对吸声 高分子材料在实 际中的应用进行研究 , 希 材料是在社会生产和基础建设 中应用较 多的材料 , 在很 大程度上促进 了各方面生产 中对噪音的控制 的有效性 。 通过文 望能够以此为该材料 的新发展做 出推动作用 。
导电共轭聚合物的制备与应用
下 , 用 化学 氧 化 聚合 法 合 成 了聚 吡 l F 壳 采  ̄/ eO 核 纳米 复合 导 电材 料 。产 物 同时 具 有 导 电性 和磁 性 , 其 导 电性 随着 纳 米 F 。 量 的 增 加 先 增 大 后 减 eO 含 小 , 磁性 始终 随着 纳米 F, 量 的增加 而增 大 。 而 eO 含
1 导 电共 轭聚 合物 的制 备方 法 1 1 化 学氧 化 法 .
而水溶性导电共轭聚合物取代仅稳定分散或溶解于 有机 溶剂 的导 电共 轭 聚合 物不 仅可 以避 免环 境污 染 而且会带来 更大 的经济效 益。故研 制反应条件 温 和、 可适合 大批 量 生 产 的水 溶 性 导 电共 轭 聚 合 物 引 王振杰 , : 电共轭聚合物 的备与应用 等 导5 1
导 电 共 轭 聚 合 物 的 制 备 与 应 用
王振 杰 聂登 攀 耿 家锐 李 志远 何 灏
( 贵州省冶金化工研究所 , 贵阳 5 00 ) ‘ 502
摘要
详细 阐述 了导 电共轭聚合物 的重要合成 方 法如 化 学氧化 法、 电化学合 成 法和 乳液 聚合 法的合成原 理及 化 学氧化 法 电化学合成法 乳液聚合 应 用领域
为 7% , 8 电导率最 高 为 82×1 /m。 . 0S c
到 8 L 但 电导 率从 0 0 3S e 降低 到 17× 8 , . 2 /r a .
Tl hn 等[ 分 别 以水、 苯 、 ( 甲醇、 a gai 4 e 3 水/ 7 / 1 水/
四氢 呋喃等 为介 质 ,I 氧化剂 , 加入 一定 量 的 KO为 并
硫酸( 以增强 KO 的氧化性 ) 合成了导 电聚苯胺 , I , 并研究了不同合成条件对导 电聚苯胺的导电能力 、 导 电粒 子大小 等 的影 响 。结 果 表 明 , 当反 应 条 件 在 10m 0 L介质为水/ ( 苯 体积 比 1 ) 氧化剂浓 :1 中, 度、 苯胺单体浓度 分别 为 l / 、0 7 1 o L 0gL 1.5× 0 m l / 时, 获得导电聚苯胺 的粒径为 8 m, 3n 单体 的转化率
共轭聚合物半导体材料
共轭聚合物半导体材料共轭聚合物半导体材料是一类具有特殊结构的半导体材料,其独特的电子结构和优良的光电性能使其在光电子学领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍共轭聚合物半导体材料的基本概念、合成方法、电子结构以及应用前景。
一、共轭聚合物半导体材料的基本概念共轭聚合物是一种由多个共轭碳-碳键构成的高分子化合物,其分子骨架呈现出平面的π电子共轭结构。
这种特殊的结构使共轭聚合物具有良好的电子传输性能和光吸收性能。
其中,半导体材料是一种能带结构介于导体和绝缘体之间的材料,具有一定的导电性能和光电转换性能。
共轭聚合物半导体材料的合成方法多种多样,常见的方法包括化学合成法、溶液浸渍法、电化学合成法等。
其中,化学合成法是最常用的方法之一。
通过将合适的单体分子进行聚合反应,可以得到具有一定结构和性能的共轭聚合物半导体材料。
三、共轭聚合物半导体材料的电子结构共轭聚合物半导体材料的电子结构主要由其分子骨架中的π电子能级决定。
在共轭聚合物中,π电子能级分为导带和价带两部分。
导带中的电子可以自由移动,形成电子的导电性;而价带中的空位可以容纳电子,形成电子的传导性。
共轭聚合物半导体材料的电子结构决定了其导电性能和光吸收性能。
四、共轭聚合物半导体材料的应用前景共轭聚合物半导体材料在光电子学领域具有广泛的应用前景。
首先,由于其良好的导电性能,共轭聚合物半导体材料可以应用于有机电子器件的制备,如有机场效应晶体管、有机太阳能电池等。
其次,共轭聚合物半导体材料具有较高的光吸收性能和荧光发射性能,可以应用于光电转换器件的制备,如有机发光二极管、有机激光器等。
此外,共轭聚合物半导体材料还可以应用于传感器、光电存储器等领域。
共轭聚合物半导体材料具有独特的电子结构和优良的光电性能,其在光电子学领域具有广泛的应用前景。
通过合理的合成方法和优化的电子结构设计,可以进一步提高共轭聚合物半导体材料的性能,拓展其应用范围。
未来,共轭聚合物半导体材料有望在能源、信息、生物医学等领域发挥重要作用,为人类社会的发展做出贡献。
共轭聚合物的电子结构
共轭聚合物的电子结构共轭聚合物是一种具有特殊分子结构的高分子材料,它的电子结构对于其在光电器件领域的应用至关重要。
本文将深入探讨共轭聚合物的电子结构及其对材料性能的影响。
一、共轭聚合物的基本结构和特点共轭聚合物由多个共轭单元组成,这些共轭单元通过共价键连接在一起,形成一个延伸的π-π连续求。
这种共轭结构使得共轭聚合物具有宽带隙、低能隙和延长光电子激发寿命的特点。
共轭聚合物还表现出高载流子迁移率、易溶解性和可调控的光学和电学性质等优势。
二、共轭聚合物的分子轨道和能级结构共轭聚合物的电子结构可以通过分子轨道理论进行描述。
在共轭聚合物中,π电子的运动主要发生在共轭体系中,因此,π轨道起到关键作用。
共轭聚合物的π轨道被分为提供电子的HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)和接受电子的LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)两个部分。
HOMO是共轭聚合物中能级最高的分子轨道,其电子一般由化学反应提供或通过光激发得到。
HOMO带负电的特性使其能够捕获外部电子,从而发生电荷转移。
LUMO是共轭聚合物中能级最低的分子轨道,其带正电的特性使其具有接受电子的能力。
共轭聚合物中的π-π*跃迁通常发生在HOMO和LUMO之间,这决定了材料的吸收和发射光谱。
三、共轭聚合物的能带结构和载流子特性共轭聚合物的能带结构与其电导性能密切相关。
在共轭聚合物中,共轭体系的分子轨道交叠形成分子能带,其中的电子能级被填充的能带被称为价带,而未被填充的能带则被称为导带。
能带之间的电子跳跃使得共轭聚合物能够导电。
共轭聚合物的载流子特性主要由其能带结构决定。
高分子材料的载流子迁移主要发生在能带的最高点和最低点,称为价带极大和导带极小。
载流子的迁移率(μ)是评价材料导电性能的一个重要指标,μ的大小与能带极大和能带极小之间的能量差密切相关。
四、共轭聚合物的光学性质共轭聚合物的光学性质是材料在光电子器件中应用的关键因素之一。
导电高分子的合成及其在光电领域的应用
导电高分子的合成及其在光电领域的应用导电高分子是一类具有导电性能的聚合物材料,其合成方法和在光电领域的应用引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍导电高分子的合成方法以及其在光电领域的应用。
导电高分子的合成方法主要有两种:掺杂法和共轭聚合法。
掺杂法是将非导电的聚合物通过掺杂剂的引入,使其具有导电性能。
常用的掺杂剂有氧化铁、氧化铜等。
通过在聚合物中引入这些掺杂剂,可以形成导电通道,从而使聚合物具有导电性能。
掺杂法合成的导电高分子具有导电性能稳定、制备简单等优点,但其导电性能相对较低。
共轭聚合法是通过将具有共轭结构的单体进行聚合,形成共轭聚合物,从而使其具有导电性能。
共轭聚合物的导电性能主要来源于π电子的共轭作用。
常用的共轭聚合物有聚噻吩、聚苯胺等。
共轭聚合法合成的导电高分子具有导电性能较高、电子迁移率大等优点,但其合成过程相对较复杂。
导电高分子在光电领域有着广泛的应用。
其中,太阳能电池是导电高分子在光电领域的重要应用之一。
导电高分子可以作为太阳能电池中的光电转换层,将光能转化为电能。
导电高分子具有良好的光吸收性能和电子传输性能,能够有效地吸收光能,并将其转化为电能。
此外,导电高分子还可以作为柔性太阳能电池的材料,具有轻薄、可弯曲等特点,可以应用于曲面和可穿戴设备等领域。
导电高分子还可以应用于光电器件中的光电显示和光电传感器等方面。
在光电显示方面,导电高分子可以作为柔性显示屏的材料,具有可弯曲、可拉伸等特点,可以制备出具有良好柔韧性和可变形性的显示屏。
在光电传感器方面,导电高分子可以作为光敏材料,具有良好的光电转换性能,能够将光信号转化为电信号,从而实现对光信号的检测和测量。
此外,导电高分子还可以应用于光电存储和光电器件的制备等方面。
在光电存储方面,导电高分子可以作为储存介质,具有高速读写、可擦写等特点,可以用于光存储器的制备。
在光电器件制备方面,导电高分子可以与其他功能材料相结合,制备出具有特定功能的光电器件,如光电导管、光电晶体管等。
有机共轭聚合物的光电性质与应用
有机共轭聚合物的光电性质与应用有机共轭聚合物是一类具有特殊结构的高分子材料,其分子内存在共轭结构,能够形成π-π堆积,从而赋予其独特的光电性质。
有机共轭聚合物具有良好的光电转换性能,广泛应用于光电器件、光伏发电等领域。
一、有机共轭聚合物的光电性质有机共轭聚合物的光电性质主要体现在吸收光谱和光电导率方面。
由于共轭结构的存在,有机共轭聚合物能够吸收宽波长范围的光线,具有较高的吸光度和吸光系数。
这使得有机共轭聚合物在太阳能电池等光电器件中具有良好的光吸收性能。
另外,有机共轭聚合物还具有较高的载流子迁移率和较低的载流子复合率,这使得它们在光电器件中表现出良好的光电导率。
有机共轭聚合物的载流子迁移率通常在10^-3~10^-2 cm^2/(V·s)之间,与无机半导体相当。
这种高载流子迁移率使得有机共轭聚合物能够在光电器件中高效地转换光能为电能。
二、有机共轭聚合物的应用1. 光伏发电有机共轭聚合物作为太阳能电池的光电转换层材料,可以将光能高效转化为电能。
有机太阳能电池具有制备简单、柔性可弯曲等优点,因此在可穿戴设备、智能家居等领域具有广阔的应用前景。
2. 有机光电器件有机共轭聚合物还可以用于制备有机光电器件,如有机发光二极管(OLED)、有机场效应晶体管(OFET)等。
有机发光二极管具有发光效率高、色彩鲜艳等特点,被广泛应用于显示技术、照明等领域。
有机场效应晶体管则可以用于制备柔性电子器件、传感器等。
3. 光敏材料有机共轭聚合物还可以用作光敏材料,用于制备光敏电子器件、光敏传感器等。
光敏材料具有光电转换灵敏度高、响应速度快等特点,广泛应用于光通信、光储存等领域。
4. 光催化材料有机共轭聚合物还可以用于制备光催化材料,用于光催化反应。
光催化材料能够利用光能驱动化学反应,具有环境友好、高效能等特点,在环境治理、能源转化等方面具有潜在应用价值。
总之,有机共轭聚合物具有独特的光电性质,广泛应用于光电器件、光伏发电等领域。
共轭导电聚合物的特性及应用
共轭导电聚合物的特性及应用作者:梁浩高保娇摘要:目的介绍共轭导电聚合物的特性及应用。
方法根据共轭导电聚合物的特性,介绍了与其特性相关的应用。
结果共轭导电聚合物在制作二次电池、新型电子器件等方面具有独特的特性和优点。
结论:共轭导电聚合物是一种极有应用前景的功能高分子材料。
关键词:导电聚合物;共轭高聚物;掺杂引言导电高分子材料也称导电聚合物,具有导体的性质。
按其结构特征和导电机理可分为以下3 类:载流子为自由电子的电子导电聚合物,载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物,以氧化-还原反应为电子转移机理的氧化-还原型聚合物。
电子导电型聚合物的共同特征是分子内有大的π-电子共轭体系,给载流子自由电子提供离域迁移的条件,故又称为共轭聚合物。
这一π-电子共轭体系的成键和反键能带之间的间隙较小,为(1.5~3) eV,接近无机半导体中导带-价带能隙。
因此,该类聚合物大多具有半导体的特性,电导率在(10-12~10-4) S/cm。
根据Peierls 过渡理论(Peierls Transition)[1],电子若要在共轭π 体系中自由移动,首先要克服满带与空带之间的能级差,减少能带分裂造成的能级差是提高共轭型导电高聚物电导率的主要途径。
由于共轭高聚物易于被氧化或还原,可利用“掺杂”的方法来改变能带中电子的占有状况,此过程即为压制Peierls 过程,可减小能级差,提高其电导率。
其中,P-型掺杂对应于氧化过程,其掺杂剂在掺杂反应中为电子的接受体;N-型掺杂对应于还原过程,其掺杂剂为电子给予体。
通过掺杂可使共轭高聚物的电导率提高若干数量级,接近金属电导率。
如日本旭化成(Asihi)[2] 等5 家公司研究的导电聚乙炔的电导率达到5.8×105 S/cm,这一数值几乎与金属铜的导电性相同。
由于共轭导电聚合物同时具有聚合物、无机半导体和金属导体的特性,因而具有巨大的潜在的商业应用价值。
作者就共轭导电聚合物的特性及其应用作一扼要介绍。
共轭高聚物光催化_概述及解释说明
共轭高聚物光催化概述及解释说明1. 引言1.1 概述共轭高聚物光催化是一种新兴的研究领域,具有广泛的应用前景和重要的科学意义。
本文旨在对共轭高聚物光催化进行概述和解释,并探讨其机理、优势与挑战以及未来发展方向。
共轭高聚物是一类具有特殊电子结构的有机分子,在吸收可见光能量后能够产生激发态,进而参与光催化反应。
由于其独特的能带结构和优异的导电性质,共轭高聚物成为了光催化领域中备受关注的材料。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分:引言、共轭高聚物光催化的原理、共轭高聚物光催化的优势和挑战、实验方法和结果分析、结论和展望。
在引言部分,将对共轭高聚物光催化领域进行整体概述,并介绍本文的结构安排;而原理部分将详细探讨光催化反应概念、共轭高聚物在其中的应用以及其机理解析;优势和挑战部分将对共轭高聚物光催化的优点和所面临的问题进行阐述;实验方法和结果分析部分将介绍相关的实验材料、仪器以及具体的实验步骤和条件设置,并对实验结果进行分析与讨论;最后在结论和展望中总结主要结论,提出研究工作改进方向,并展望了共轭高聚物光催化领域未来的发展。
1.3 目的本文旨在全面系统地介绍共轭高聚物光催化领域的研究现状和进展,并深入探讨其机理、优势与挑战。
希望通过本文的撰写可以促进人们对共轭高聚物光催化领域的认识,加深对其应用前景与发展潜力的理解。
同时,期望为科学界提供一些关于共轭高聚物光催化研究方法和实验结果分析方面的参考,以推动该领域更深入地发展。
2. 共轭高聚物光催化的原理2.1 光催化反应概述光催化是一种利用光能激发物质分子间的电子转移过程来促进化学反应的方法。
光催化具有无毒、无污染、资源可再生等特点,因此在环境治理、能源开发和有机合成等领域备受关注。
2.2 共轭高聚物在光催化中的应用共轭高聚物是由具有共轭结构的重复单元组成的大分子材料。
由于其天然存在的导电性质和广泛吸收可见光的特点,共轭高聚物被广泛应用于光催化领域。
通过将共轭高聚物与合适的催化剂结合,可以实现对特定化学反应路径上电荷转移产生影响,从而提高反应速率和选择性。
导电聚合物的应用和分析研究进展
导电聚合物的应用和研究进展贾亚宏<兰州城市学院化学与环境科学学院化学112 兰州 730070)摘要:导电聚合物因其制备容易、导电性高,具有稳定的化学、电化学特性及较好的生物相容性等特点,成为生物材料和组织工程研究领域所关注的焦点之一。
本文从导电聚合物的概念、特点、机理、制备以及应用方面做了简单的介绍,并提出导电聚合物所面临的挑战及未来的发展趋势和方向。
关键字:聚苯胺;导电聚合物;合成方法;掺杂;导电机理;药物释放;生物效应器;组织工程;生物传感器导电聚合物又称为导电高分子或合成金属,按结构与组成可分为两大类,一类是复合型导电聚合物,另一类是结构型导电聚合物。
复合型导电聚合物是以聚合物为母体、将各种导电性物质以不同的方式填充到聚合物基体中而构成的复合材料,其制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维,最为常见的是炭黑填充型和金属填充型。
结构型导电聚合物是指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。
1.导电聚合物的结构特点及导电机理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。
导电聚合物是完全不同于由金属或碳粉末与聚合物共混而制成的导电塑料,它除了具有聚合物结构外,还含有由掺杂引入的一价对阴离子<p﹣型掺杂)或对阳离子<n一型掺杂),所以通常导电聚合物的结构分为聚合物链和与链非键合的一价对阴离子或对阳离子两部分组成[1]。
导电聚合物除了具有高分子本身特性之外,还兼具了因掺杂而带来的半导体或导体的特性。
各种导电聚合物的导电机理不尽相同,下面仅以碘掺杂的聚乙炔的导电机理为例,对导电聚合物的导电机理进行分析。
作者简介:贾亚宏<1989-), 男, 甘肃正宁人, 现为兰州城市学院化学化学与环境科学学院112班学生众所周知,π电子云结构较松散,当聚乙炔暴露在碘蒸气中,易被碘氧化而失去电子成为正离子自由基<也称为极化子)。
雷达吸波材料研究进展
科技论坛雷达吸波材料研究进展伊翠云(哈尔滨玻璃钢研究院,黑龙江哈尔滨150036)人类对吸波材料的研究始于二战期间,西方国家为实现军事领先,投入巨资研究吸波材料,其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测特征,也就是所谓的隐身技术。
吸波材料的发展和应用是隐身技术发展的关键因素之一,其研究日趋火热。
1吸波机理及吸波途径的研究电磁波与介质相互作用的重要参数为介电常数ε和磁导率μ。
在一般情况下,介电常数ε和磁导率μ具有复数性质:式中和分别为吸波材料在电场或磁场作用下产生的极化和磁化强度的变量。
损耗因子为:tanδ可由下式表示:可见:随和的增大而增大。
设计吸波材料除了要尽可能提高损耗外,还要考虑另一关键因素即波阻抗匹配问题,使介质表面对电磁波的反射系数为0,电磁波入射到介质表面能最大限度地透入介质进而被吸收。
由电磁理论可知,垂直入射介质时:其中E为电场强度;H为磁场强度。
当Z2=Z1时,称波阻抗匹配,γ=0,接近于全吸收。
2吸波材料国内外研究进展目前国内外研究与应用较多的吸波材料有以下几种。
2.1铁氧体吸波材料铁氧体吸波材料是研究比较多也比较成熟的吸波材料。
由于其具有吸收强,频带较宽,成本低,在高频下有较高的磁导率,电阻比较大,电磁波易进人并快速衰减,被广泛地应用在雷达吸波材料领域中。
除1981年日本杉本光男制得非晶结构的铁氧体外,铁氧体按晶体结构分类,主要有六角晶系磁铅石型、立方晶系尖晶石型和石榴石型3大类型。
目前用于电磁波吸收剂的铁氧体主要是尖晶石型和磁铅石型铁氧体2种类型。
铁氧体对电磁波的吸收包括介电性和磁性两方面的原理,一般认为工作在微波频段的铁氧体吸收剂产生损耗的机制主要是剩余损耗中的自然共振。
铁氧体微波吸收剂的纳米化是很有前途的新兴隐身材料研究领域。
国内外均对此进行了一定的研究,并取得了一定的研究成果[1-3]。
2.2碳纤维吸波材料碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体原料加热所形成的纤维状碳材料,是不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的物质,其碳含量在90%以上。
共轭聚合物半导体材料
共轭聚合物半导体材料共轭聚合物半导体材料是一类具有广泛应用前景的新型材料。
它们以其独特的导电性能和光电特性在有机电子器件领域引起了广泛关注。
本文将从共轭聚合物半导体材料的定义、特性、应用和未来发展等方面进行详细介绍。
一、共轭聚合物半导体材料的定义共轭聚合物半导体材料是由含有共轭键的高分子化合物构成的一类有机半导体材料。
它们具有良好的电子传输性能和光电转换性能,可以在有机电子器件中充当电荷输运层或光吸收层。
共轭聚合物半导体材料通常由聚合物链和侧链构成,聚合物链上的共轭结构使电子在材料中形成连续的π电子共轭体系,从而实现电子的快速传输。
1. 高电子迁移率:共轭聚合物半导体材料具有较高的电子迁移率,可以实现高效的电子输运和载流子传输。
2. 宽带隙调控:通过合理设计共轭结构和引入不同的侧链基团,可以调控共轭聚合物半导体材料的能带结构和带隙大小,以实现对光电性能的调控。
3. 良好的溶解性和可加工性:共轭聚合物半导体材料通常具有较好的溶解性和可加工性,可以通过溶液法、真空蒸发等简单的工艺制备大面积、薄膜状的器件。
4. 高光学吸收系数:共轭聚合物半导体材料通常具有较高的光学吸收系数,可以实现高效的光吸收和光电转换。
三、共轭聚合物半导体材料的应用共轭聚合物半导体材料在有机电子器件领域具有广泛的应用前景,主要包括有机太阳能电池、有机发光二极管、有机场效应晶体管等。
1. 有机太阳能电池:共轭聚合物半导体材料作为光吸收层和电子传输层,可以实现太阳能的高效转换和电子的迅速传输,具有良好的光电转换性能和稳定性。
2. 有机发光二极管:共轭聚合物半导体材料作为发光层,可以实现电子和空穴的复合并发光,具有高亮度和高效率的特点。
3. 有机场效应晶体管:共轭聚合物半导体材料作为载流子传输层,可以实现电子和空穴的快速传输和高效注入,具有高迁移率和低工作电压的特点。
四、共轭聚合物半导体材料的未来发展共轭聚合物半导体材料在有机电子器件领域已取得了显著的进展,但仍面临一些挑战。
吸声材料的结构及其发展
吸声材料的结构及其发展吸声材料是一种能够有效吸收声音能量的材料,可以降低噪声和增加声音品质。
其结构和发展主要通过以下几个方面:材料类型、材料结构、制备工艺和应用领域。
一、材料类型1.多孔质材料:如海绵、泡沫塑料、玻璃纤维等。
多孔质材料的孔隙结构能够吸收声波的机械振动能量,达到吸音的效果。
2.纤维状材料:如吸音棉、矿棉、吸音毯等。
纤维状材料可以通过纤维之间的摩擦和碰撞来吸收声波,具有较好的吸音性能。
3.弹性材料:如橡胶、聚氨酯等。
弹性材料能够将声波能量转化为热能,实现吸音的效果。
二、材料结构1.孔隙结构:多孔质材料的孔隙结构对声波的吸收具有很大影响。
合理设计孔隙结构能够增加材料的吸声能力。
2.纤维结构:纤维状材料的纤维密度、纤维直径和纤维之间的距离等参数会影响其吸声性能。
较高的纤维密度有利于吸收高频声波。
三、制备工艺1.物理制备法:如发泡、熔融、纺丝等。
物理法制备的材料通常具有较好的吸声性能和耐高温性能。
2.化学制备法:如溶胶凝胶法、湿法沉淀法等。
化学法制备的材料具有较好的均一性和可调控性。
3.复合制备法:将不同材料进行复合可以综合利用各材料的优点,提高吸声效能。
四、应用领域吸声材料广泛应用于建筑、交通工具、电器、音频设备等领域:1.建筑领域:用于提高室内环境的声学性能,降低室内噪音。
2.交通工具领域:用于减少车辆行驶过程中噪音的传导和反射,提高乘坐舒适度。
3.电器领域:用于降低电器设备运行时的噪音水平,提高用户体验。
4.音频设备领域:用于优化音响设备的声音品质,减少音频回声和镶嵌。
随着科学技术的不断发展,吸声材料的结构设计和制备工艺不断创新和优化,使得吸声材料的吸音效果得到了极大的提升。
同时,随着环境噪声和声学需求的不断增加,吸声材料正在积极探索更广泛的应用领域,以满足社会的需求。
高分子材料——导电聚合物简介
高分子材料——导电聚合物简介摘要:导电混合物的性能、应用以及面临的挑战。
共轭导电聚合物和芳香族金属导电聚合物的简介关键词:高分子材料导电聚合物共轭导电聚合物芳香族金属导电聚合物1 导电聚合物1.1前言导电高分子又称导电聚合物(conducting polymer),是指通过掺杂等手段,使其电导率在半导体和导体范围内的聚合物。
这类聚合物通常指本征导电聚合物(intrinsic condcuting polymer),在它们的主链上含有交替的单键和双键,从而形成了大的共轭π体系,π电子的流动产生了导电的可能性。
导电聚合物导电需要两个条件。
第一个条件是它必须具有共轭的π电子体系,第二个条件是它必须经过化学或电化学掺杂,即通过氧化还原过程使聚合物链得或失电子。
自由电子是金属的载流子,而电子或空穴是半导体的载流子。
导电高聚物的载流子是什么呢?黑格等首先提出孤子(soliton)模型,来解释聚乙炔的电导及其他物理性质。
但聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺等具有导电性质的聚合物有非简并基态,不能形成孤子,只能形成极化子(polaron)和双极化子 (bipolaron)。
尽管孤子、极化子和双极化子来自不同的简并态,但它们的物理本质都是能隙间的定域态,因此可以认为它们是导电聚合物的载流子。
导电聚合物材料可以分为共轭型和复合型两大类。
共轭型导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后才具有导电功能的聚合物材料。
复合型导电聚合物,即导电聚合物复合材料,是指以通用聚合物为基体,通过加入各种导电性物质,采用物理化学方法复合后而得到的既具有一定导电功能又具有良好力学性能的多相复合材料,其导电作用主要通过其中的导电材料完成。
而共轭导电聚合物是依靠分子本身产生的导电载流子导电。
本文主要涉及共轭导电聚合物和芳香族金属导电聚合物。
1.2 导电聚合物的应用导电聚合物得研究始于30多年前。
2000年诺贝尔化学奖颁给了导电聚合物的三位发明者:美国物理学家黑格(A.J.Heeger)、美国化学家麦克迪尔米德(A.G.MacDiarmid)和日本化学家白川英树(H.Shirakawa)。
- 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、"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、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)。
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 ,
作 用 主要通 过其 中 的导 电材 料来 完成 。 导 电聚合 物主 要包括 聚 乙炔 ( A) 聚 噻 吩 ( TH) 聚吡 P 、 P 、
生 活和 工作 , 以为 了降 低噪声 危 害 , 所 改善 人类 生 存 环境 , 提
高 人们 的生 活质量 , 吸声 材料 的研 究 与应 用 已引 起 世界 各 国 政 府高 度重 视 , 成 为 科 学 技 术 工 作 者 重 点 研 究 的 课 题 之 也
善 , 其 制造工 艺 繁琐 且 所 花 费 的 成 本较 高 , 人 们 都 非 常 但 故 希 望开 发 出新 的吸声材 料 , 研究 和 合 成具 有 较高 阻 尼性 能 的 高 分子 吸声 材料 I ] 1 。共轭 导 电聚合物 薄膜 吸声 材料 具有 质 量轻、 厚度 薄 、 吸声 效果好 的优 点 , 材质 轻薄 , 度 为 0 2 其 厚 . ~ 05 . mm, 平方 米 质量 为 2 0 5 0 , 1 5 0 0 每 0 ~ 0 g 在 2 ~4 0 Hz频 带 范 围 内平均 吸声 系数 大于 0 5 具有 良好 的吸声 效果 。 .,
S u s r i n M a e i l o nd Ab o pto tr as
KONG i ,CHEN a g o M n Xin y u,Z A NG h y n H Z i o g,S ONG a g e Gu n s n,W EIBe m e n i
( p r me t fCh m ia n v r n n a g n e i g,W u a l t c n c Un v r i ,W u a 3 0 3 De a t n e c l d En i me t l o a o En i e rn h n Po y e h i ie st y h n4 0 2 )
0 引 言
噪 声 污染极 大地危 害 了人类 的健康 , 接 干扰 人 们 正 常 直
导 电聚合 物根 据材 料 的组 成 可 以 分 成 复合 型导 电 聚合
物材料 和本 征 型导 电聚 合 物 材料 两大 类 。复合 型导 电 聚合 物材 料是 由普 通高分 子结 构材 料 与金 属或 碳 等 导 电材 料 , 通 过分散 、 层合 、 度复 合 、 梯 表面 镀层 等 复合 方 式 构 成 。其 导 电
・
30 ・ 0
材 料 导报
21 0 2年 5月 第 2 6卷 专辑 1 9
共 轭 导 电高聚 物 在 吸 声 除 噪 中 的应 用与 发 展
孔 敏, 陈祥 友 , 智 勇 , 张 宋光 森 , 本 美 未
( 武汉工业学 院化 学与环境工程学 院 , 武汉 4 0 2 ) 30 3 摘 要
关 键 词
重点介绍 了共轭 导电聚合 物( 如聚苯胺 ) 在吸声材料 方面的应用 , 并展 望 了其发展 趋势。
吸声材料 共轭导 电高聚物 聚苯胺
C n ae n u t eP lme h vlp n n piaino o j g tdCo d ci oy ri teDeeo me t dAp l t f u v n a c o
变化 。其 中聚苯 胺结 构多 样 、 掺杂 机 制 独特 、 稳定 性 好 、 术 技
应用 前景 广泛 , 目前 的研究 中备受 重 视 。聚 乙炔 所 能 达 到 在
得到广泛应用, 但它们所覆盖 的吸声频带范围不 够宽 , 且使
用 寿命 比较 短 。另 外 , 即使 它 们 的性 能 可 以得 到较 大 的改
一
。
目前市 场 上 吸 声 材 料 的种 类 很 多 , 多 孔 性 吸 声 材 料 如
咯(P 、 P Y)聚苯 胺 ( A I、 P N )聚对 苯 乙 烯 ( P 以及 它们 的衍 P V)
生物 。通过 化 学 或 电化 学 方 式 掺 杂 , 们 的 导 电 率 可 以在 它 1 ~ 1 。 /r( O 0S e 即在绝 缘 体 、 导 体 和 金属 导 体 ) a 半 的范 围 内