奇特的导电塑料
不同表面电阻率导电塑料的应用
不同表面电阻率导电塑料的应用导电塑料是一种具有导电性能的塑料材料，其应用广泛且多样化。
不同表面电阻率的导电塑料在各个领域都有其独特的应用。
本文将从不同表面电阻率导电塑料的分类和特性入手，探讨其在各个领域的应用。
一、低表面电阻率导电塑料的应用低表面电阻率导电塑料的表面电阻率一般在10^-4~10^0 Ω/sq之间，具有优异的导电性能。
这种导电塑料主要应用于以下几个方面：1. 静电防护领域：低表面电阻率导电塑料作为静电防护材料，广泛应用于电子元器件、集成电路、显示器件等静电敏感设备的包装和运输中。
它可以有效地排除静电电荷，防止设备损坏。
2. 电磁屏蔽领域：低表面电阻率导电塑料在电磁屏蔽领域具有重要应用。
它可以用于制造电子设备的外壳、电磁屏蔽罩等部件，有效地屏蔽外界电磁波的干扰，提高设备的抗干扰性能。
3. 电热器件领域：低表面电阻率导电塑料可以制成电热器件，如加热板、加热管等。
其优异的导电性能可以将电能转化为热能，广泛应用于加热、保温等领域。
二、中等表面电阻率导电塑料的应用中等表面电阻率导电塑料的表面电阻率一般在10^0~10^3 Ω/sq之间，具有中等的导电性能。
这种导电塑料主要应用于以下几个方面：1. 触摸屏领域：中等表面电阻率导电塑料广泛应用于触摸屏的制造中。
触摸屏的导电层一般采用导电塑料材料，其导电性能直接影响触摸屏的灵敏度和精度。
2. 柔性电子领域：中等表面电阻率导电塑料具有良好的柔韧性和可塑性，适用于制造柔性电子产品，如可弯曲的显示屏、可折叠的电子设备等。
3. 静电涂层领域：中等表面电阻率导电塑料可以制成静电涂层，广泛应用于电子元器件的防静电处理。
静电涂层可以有效地消除或减小静电电荷的积聚，防止设备受到静电干扰。
三、高表面电阻率导电塑料的应用高表面电阻率导电塑料的表面电阻率一般在10^3~10^13 Ω/sq之间，具有较高的电阻性能。
这种导电塑料主要应用于以下几个方面：1. 防雷领域：高表面电阻率导电塑料具有良好的绝缘性能和较高的电阻性能，适用于制造防雷设备和绝缘材料。
导电塑料用途
导电塑料用途导电塑料是一种特殊的塑料材料，具有导电性能，可以在电子、电气和通信等领域中广泛应用。
它的导电性能使其成为替代传统金属材料的理想选择，具有重要的经济和环境效益。
导电塑料可以用于制造电子元器件和电路板。
在电子设备的制造过程中，导电塑料可以作为基板材料，用于连接和支持电子元器件。
与传统的硅材料相比，导电塑料具有更低的成本和更好的机械性能，可以满足高密度电路板的需求。
此外，导电塑料还可以用于制造电容器、电阻器和电感器等电子元器件，为电子设备的功能性能提供支持。
导电塑料还可以用于制造导电膜和导电涂层。
导电膜是一种薄膜材料，具有良好的导电性能和透明性，广泛应用于触摸屏、显示屏和太阳能电池等领域。
导电涂层是一种薄膜涂层，可以在非导电材料的表面形成导电层，用于防静电、屏蔽电磁干扰和提高材料的导电性能。
导电膜和导电涂层的制备过程简单，成本低廉，可以实现大规模生产，满足市场需求。
导电塑料还可以用于制造导电橡胶和导电粘合剂。
导电橡胶是一种具有导电性能的弹性材料，可以用于制造密封件、垫片和防护罩等应用。
导电橡胶具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，可以在恶劣环境下长期稳定工作。
导电粘合剂是一种具有导电性能的胶粘剂，可以用于粘接导电材料和非导电材料，实现电子元器件的连接和固定。
导电橡胶和导电粘合剂的使用可以提高电子设备的可靠性和稳定性。
导电塑料还可以用于制造防静电材料和防雷击材料。
防静电材料具有抗静电、导电和屏蔽电磁干扰的功能，可以保护电子设备免受静电损害。
防雷击材料具有良好的导电性能和耐电磁辐射性能，可以抵御雷电和电磁辐射对设备的破坏。
导电塑料的使用可以提高电子设备的安全性和可靠性。
导电塑料具有广泛的应用前景。
它可以用于制造电子元器件和电路板，制备导电膜和导电涂层，制造导电橡胶和导电粘合剂，以及制造防静电材料和防雷击材料。
导电塑料的使用不仅可以降低成本、提高效率，还可以减少对有限资源的依赖，对环境保护具有积极意义。
随着科技的不断进步和应用领域的扩大，导电塑料必将在未来发展中发挥更加重要的作用。
导电塑料电位器的工作原理
导电塑料电位器的工作原理
导电塑料电位器的工作原理是基于导电塑料材料的特性。
导电塑料是一种工程塑料，内部包含导电粒子，可以导电。
当电位器旋钮被旋转时，导电塑料材料的导电粒子会相应地移动，从而导致电位器的电阻值发生变化。
电位器的两个端子之间的电阻值与旋钮位置成正比。
具体来说，导电塑料电位器通常由一个固定的电阻元件和一个旋转的控制电极组成。
固定的电阻元件是由导电塑料制成，其中包含导电粒子。
旋转的控制电极是通过旋钮与导电塑料电阻元件相连的。
当旋钮被旋转时，控制电极相对于电阻元件的位置发生变化，导致电阻值发生变化。
电阻值的变化可通过测量电阻元件两个端子之间的电阻值来得到。
导电塑料电位器的工作原理可用于控制电流、调整电压或调节其他电子设备的功能。
它被广泛应用于各种电子设备中，例如音频设备、仪器仪表等。
导电塑料是怎样发现的
导电塑料是怎样发现的白川英树是日本筑波大学名誉教授，他和美国科学家希格、麦克迪亚米德三人一起因为发现“导电塑料”而荣获诺贝尔奖。
他们三人原本都是从事高分子研究的化学家，谈起他们的获奖，还有一段“有心栽花花不发，无意插柳柳成荫”的佳话呢。
近代高分子化学产生于十九世纪初，当时，由于纺织业迅速发展，对染料的需求不断增长，但是，自然界天然染料相对缺乏，例如，一种紫色染料只存在于海洋贝类体内，且含量很少，因此，紫色染料十分昂贵，当时被人们称为“高贵紫”。
人们在设法人工合成染料的过程中，用有机化学方法对染料分子进行研究，发现它们大都具有共价键长链结构，这种高分子构造物质之所以会让织物染上不同颜色，奥妙取决于它们对色光所具有的最大吸收波长和吸光系数，进一步研究发现，共价键长链的分子链越长，最大吸收波长越趋向于红色光波段，同时，吸光系数也逐渐增大。
当时，就有人指出：“假如无限制增长高分子结构物质的分子链长度，那么，从理论上说，其原子最外层参与化学键的电子——价电子，就会表现出和金属相似的电子状态，换句话说，这种结构的高分子物质会转化为金属。
”但这仅仅是人们从理论上推测，而在实验室中，人们始终无法找到能表现出金属性质的高分子材料。
１９６７年，已从日本东京工业大学高分子化学专业毕业的白川英树正着手一项研究课题——用乙炔气制取聚乙烯塑料。
恰巧，当时一位在韩国核能研究所工作的化学家池田回日本度假，白川带着求教的心态登门造访，池田一见之下，就掏出了自己多年来研究聚乙烯合成的心得体会，并拿过一张纸片，随手写下了自己在试验中的一些有关数据，白川接过一看，上面列出的是试验中作为催化剂添加的甲苯、钛酸、铝酸的用量和浓度，当下如获至宝，小心翼翼揣进怀里……后来，白川在实验室进行多次乙炔气体合成聚乙烯试验均告失败，无奈之下，他想到了池田写的纸片，白川决定用池田的方法试试看，但试验结果大出意料，生成物居然是一种可以用摄子夹起来的闪着金属光泽的柔软的薄膜，这种薄膜看上去具有高分子结构，但手触碰的感觉又好似有机物。
导电塑料材料
导电塑料材料
导电塑料材料是一种具有导电性能的塑料材料，它能够在保持塑料材料轻便、柔软和耐腐蚀性的同时，具备良好的导电性能，因此在电子、通讯、航空航天等领域得到了广泛的应用。
首先，导电塑料材料的导电性能主要来源于其内部添加了导电填料，如碳黑、金属粉末等。
这些导电填料能够形成导电网络，使得塑料材料具备了一定的导电性能。
而且，通过控制导电填料的添加量和分布方式，可以调控导电塑料材料的导电性能，从而满足不同领域对导电性能的要求。
其次，导电塑料材料具有良好的加工性能，可以通过注塑、挤出、压延等工艺制备成各种形状的制品，从而满足不同场合的使用需求。
而且，导电塑料材料还可以与其他塑料材料或者金属材料复合使用，形成导电塑料复合材料，从而拓展了其在工程领域的应用范围。
此外，导电塑料材料还具有良好的耐腐蚀性能和机械性能，能够在恶劣的环境条件下保持稳定的导电性能和使用性能，因此在航空航天、汽车、电子产品等领域得到了广泛的应用。
总的来说，导电塑料材料是一种具有良好导电性能、加工性能和耐腐蚀性能的塑料材料，它在电子、通讯、航空航天等领域具有重要的应用价值。
随着科技的不断发展，导电塑料材料的性能和应用范围将会得到进一步拓展，为各个领域的发展提供更加可靠的材料支持。
导电塑料
假如这种储电塑料得到广泛 应用，人们可能将拥有“ 应用，人们可能将拥有“信 用卡大小”的手机， 用卡大小”的手机，甚至可 能出现带发热保暖功能的衣 预计， 服。预计，这种新型储电塑 可能在10年内取代电 料“可能在 年内取代电 池”。
发电塑料
利用包括导电材料在内的先进材料， 利用包括导电材料在内的先进材料，第三代太阳能技术 实现了硅材料无法具备的令人满意的效率和设计性能
导电塑料可以打印到柔性塑 料进行太阳能发电
一种采用 Konarka技术的创新性但是价格昂贵的设备是一 技术的创新性但是价格昂贵的设备是一 个装有柔性太阳板的太阳伞，它可为笔记本电脑、手机或 个装有柔性太阳板的太阳伞，它可为笔记本电脑、 其它消费者产品提供电力。 其它消费者产品提供电力。目前该产品已经被应用于阳光 充足地区的户外咖啡店和游泳池旁的小店。 充足地区的户外咖啡店和游泳池旁的小店。
Thanks
未来，把显示器像报纸一样卷 未来， 起来放进背包将成为时尚， 起来放进背包将成为时尚，人 们可以随时打开它来收看电视 节目或者连入因特网。 节目或者连入因特网。
塑料电池
能源无忧Βιβλιοθήκη 伦敦帝国理工学院研究人员制作的 新型储电塑料样品约３２平方厘米大， ３２平方厘米大 新型储电塑料样品约３２平方厘米大， 厚度与一块饼干相近，充电５ 厚度与一块饼干相近，充电５秒后能 为一个发光二极管供电２０分钟。 ２０分钟 为一个发光二极管供电２０分钟。
电子报纸
真正体验信 息时代
据拉美社报道， 据拉美社报道，目前科学家正在 研究能够用于制造平面屏幕的电 子油墨和电子纸技术。 子油墨和电子纸技术。
电子报纸的屏幕由微电子传输层、 电子报纸的屏幕由微电子传输层、聚合物层和保护 层组成，可以薄如纸张，并具有可卷曲性。 层组成，可以薄如纸张，并具有可卷曲性。 由于只有3毫米厚， 由于只有 毫米厚，这种屏 毫米厚 幕具有很强的可移动性和灵 活性。此外， 活性。此外，它还能节省能 源。
奇特的导电塑料
0
前言
一般来说， 按电导率或体积电阻率的大小不同， 可将物质分为绝缘体、 半导体和导体三大类。高分 子塑料自 诞生之 日 起似乎就与导电无缘。但在 2 0
世纪7 年代末 ， a G. Ma D ar 记( 费城的宾夕法 0 l An ci m
胺( PAn) 、 聚对苯撑乙炔( PPV) 、 聚对苯撑( PPP ) 、 聚 窿吩( PTP) 等。复合型高聚物研究较多， 应用较广， 主要有碳素填充型、 金属填充型和镀金属填料填
引起燃烧和爆炸事故的现象。为此， PPy 、 以 盯P、
PP 、 n 为基的各种抗静电、 P P A 静电屏蔽材料相继问 世。美国UMAX 公司用有机磺酸掺杂的聚苯胺和 商用高聚物共混， 制得各种颜色的抗静电地板。不 仅美观， 效果非常好。 2. 2 作为屏蔽材料 在日 常生活中， 周围的大多数电子产品都是由 大规模和超大规模集成电路制造而成。这些电子产 品所用的一般都是微电流， 容易发生由于外界电磁
收稿 日 .期:2( 7 一 一 ) X 9 2 0 1
作者简介:王洪杰( 1 一 )男， %6 吉林人， 吉林建筑工程学院材料科学与工程学院副教授， 主要从事建筑材料研究。
吉林 工程 技 术师 范 学 院 学报
20 7 年 1 月 0 2
表 1 塑料的导电指标
种 类
体积电阻率( f l
> 10 12
奇 特 的导 电塑 料
王洪杰， 惠 李
( 吉林建筑工程学院 材料科学与工程学院， 吉林 长春 1 002 ) 3 1
[ 摘 要] 导电塑料是一种新型功能高分子材料或复合型材料， 因具有独特电学和光学性能， 在能源、 电 导电机理 、 磁屏蔽、 电致发光和微电子等领域有着广阔的应用前景。本文简要介绍了导电塑料的种类 、 在电学领域的应用以及目 前存在的问题， 并对其今后的发展趋势进行了展望。 【 关键词] 导电塑料;防静电;塑料电池;光性能;微电子;导电机理 「 中图分类号〕 2 3 TM 4 【 文献标识码〕 A 〔 文章编号〕 9 一 4 2(20 7 1 一 100 90 0 ) 2 印57
导电塑料导电材料的原理
导电塑料导电材料的原理
导电塑料是一种将导电材料嵌入塑料基质中以获得导电性能的复合材料。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 导电填料：导电塑料中的导电性能主要依靠导电填料实现。
常见的导电填料包括金属粉末（如铜粉、银粉等），碳黑，导电纤维等。
这些导电填料在塑料基质中形成一种网络结构，使得电流可以在其中流动。
2. 塑料基质：塑料基质是导电塑料的主要组成部分，其作用是提供导电填料之间的支撑结构，同时起到隔绝导电填料的作用，防止短路和不良影响。
3. 电性能调控：导电填料的添加量和其分散性对导电塑料的导电性能有着很大的影响。
适量的导电填料可以提高导电性能，但过多的填料会造成流动性降低和力学性能下降。
总之，导电塑料的导电机理主要是通过导电填料在塑料基质中形成连续的导电通路，使电流得以通过，从而实现导电功能。
导电塑料的研发及应用进展
导电塑料的研发及应用进展一、本文概述随着科技的快速发展，导电塑料作为一种新型功能材料，其独特的导电性能使其在多个领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面概述导电塑料的研发历程、主要类型、性能特点以及应用进展，并对未来发展方向进行展望。
文章首先简要介绍了导电塑料的基本概念和研究背景，随后重点分析了导电塑料的制备技术、导电机制及其在电子、能源、生物医疗等领域的应用实例。
总结了导电塑料当前面临的挑战和未来的发展趋势，以期为相关领域的科研工作者和工程师提供有益的参考和启示。
二、导电塑料的研发历程导电塑料，一种融合了塑料和导电性能的新型复合材料，其研发历程历经了数十年的探索与创新。
自20世纪70年代起，科研人员就开始尝试在塑料中掺入导电填料，如金属粉末、碳黑等，以期实现塑料的导电性能。
然而，初期的研究结果并不理想，导电塑料的导电性能往往难以达到预期，且存在稳定性差、加工困难等问题。
随着科技的进步，尤其是纳米技术的兴起，导电塑料的研发取得了重大突破。
纳米材料具有独特的物理化学性质，如比表面积大、导电性好等，为导电塑料的制备提供了新的思路。
研究人员开始尝试将纳米材料，如纳米金属氧化物、纳米碳管等，作为导电填料掺入塑料中。
这些纳米填料不仅提高了导电塑料的导电性能，还增强了其稳定性，使得导电塑料的应用范围得到了极大的拓展。
进入21世纪，导电塑料的研发进入了新的阶段。
随着对导电塑料性能要求的不断提高，研究人员开始关注导电塑料的微观结构与导电性能之间的关系。
他们发现，导电填料的分散状态、界面结构等因素对导电塑料的性能有着重要影响。
因此，他们开始通过优化制备工艺、调控填料含量等手段，进一步改善导电塑料的性能。
目前，导电塑料的研发已经取得了显著的成果。
不仅其导电性能得到了极大的提升，而且其稳定性、加工性能等方面也得到了显著改善。
随着人们对环保和可持续发展的日益关注，导电塑料的环保性能也成为了研究的热点。
研究人员正在尝试开发环保型导电塑料，以期在满足性能需求的降低对环境的影响。
导电性塑料导电性塑料简介导电性塑料的具体品种
导电性塑料一、导电性塑料简介按塑料的导电率和体积电阻率大小不同，可将塑料分为绝缘体、半导体、导体三类。
绝缘体：体积电阻率大于10 12 Ω∙cm，或电导率小于 10 9 s/cm；半导体：体积电阻率介于10 6 ～10 12 Ω∙cm，或电导率介于 2～10 9 s/cm；导体：体积电阻率小于 10 6 Ω∙cm，或电导率大于2 s/cm。
导电性塑料是指体积电阻率小于 10 6 Ω∙cm或电导率大于 2 s/cm的一类聚合物。
至少在 20 世纪 80 年代以前，人们一直认为塑料为绝对的非导体材料。
1977 年日本学者K∙Siakawa 和 Mac∙Diarmid 首次开发出体积电阻率为 10 3 Ω∙cm 的聚乙炔;并于 1986 年将其进行双向拉伸改性处理后，导 电率可达 10 4 ～10 5 s/cm，接近于金属铜和银的导电率。
这时，人们才认识到塑料也可能成为导体，而且是 一种电的良导体。
目前，已开发的导电塑料品种有：聚苯胺 (PAn)、聚对亚苯基 (PPp)、聚乙炔 (Pa)、聚对亚苯基乙炔 (PPv)、聚吡咯 (PPy)及聚噻吩 (PTh)等。
聚合物要具有高导电性能，其结构上应具有以下条件：(1)具有共扼结构 这种聚合物的大分子主链是由交替排列的双、单键组成的重复单元，共扼键上的π 电子可以在整个分子链上离域，从而产生载流子 (电子或空穴)和输送载流子。
(2)非共扼聚合物分子间的π电子轨道相互重叠。
(3)聚合物具有电子接受体或给予体。
纯导电性树脂的实际导电性都不好，但经过掺杂处理后，导电性可大幅度提高，成为导电塑料。
不同 树脂的掺杂材料不同，如聚乙炔、聚苯基乙炔掺杂碘、五氟化砷、五氟化硼；聚噻吩、聚吡咯、聚苯硫醚 掺杂五氟化硼、五氟化砷、五氟化锑；聚苯胺、聚对亚苯基掺杂三氯化铝、质子酸。
也有聚合物不用外加 掺杂材料，具有自身掺杂的特点，如聚噻吩等。
导电性塑料具有质轻、导电性好、防腐蚀、防生锈等优点，是一类很有发展前途的导电材料。
导电塑料应用
导电塑料应用《导电塑料应用》你有没有过这样的经历？早上起来，迷迷糊糊地伸手去拿手机，却发现手机没电了。
这时候，你就像热锅上的蚂蚁，心急如焚。
我就经常这样，然后满屋子找充电器，嘴里还不停地嘟囔着：“这手机怎么就不能自己发电呢？”这时候要是有个能随时充电的东西就好了，你可能会说，这不是异想天开吗？嘿，还真不是，这就不得不提到一种神奇的材料——导电塑料。
先来说说我的朋友小李吧。
小李是个科技迷，整天捣鼓那些新奇的小玩意儿。
有一次，我去他家玩，一进门就看到他戴着一副特别酷炫的眼镜，那眼镜的镜腿上还有一些闪烁的小灯。
我好奇地凑过去问：“你这眼镜是从哪个科幻电影里扒出来的呀？”小李得意地推了推眼镜说：“这可不是什么电影道具，这是用导电塑料做的智能眼镜。
”我瞪大了眼睛，感觉自己像是个没见过世面的土包子。
小李一边摆弄着眼镜，一边给我解释：“你看啊，这导电塑料可神奇了。
它既有塑料的轻便和易加工性，又能像金属一样导电。
这眼镜腿上的小灯就是靠导电塑料来通电的，而且它还能和手机连接呢。
比如说，我现在可以通过眼镜接收手机的通知，灯光闪烁就代表有新消息。
”我听得入了神，心想这导电塑料还真是个好东西。
其实，导电塑料的应用可不止在这种炫酷的小玩意儿上。
在汽车行业，它也发挥着巨大的作用。
我有个叔叔是汽车工程师，有次家庭聚会，他就和我们聊起了汽车上的新技术。
他说：“现在的汽车啊，越来越注重智能化和安全性了。
导电塑料在汽车里就像是一个默默无闻的小英雄。
”我好奇地问：“叔叔，它在汽车里能干啥呢？总不能也是用来闪灯的吧？”叔叔笑着摸了摸我的头说：“傻孩子，它的作用可大了。
比如说，在汽车的电子控制系统里，导电塑料可以用来做电线。
它比传统的金属电线轻便多了，这就可以减轻汽车的重量，汽车轻了，油耗自然就降低了，就像一个人减肥后跑得更快更轻松一样。
而且，导电塑料还不容易被腐蚀，这就大大提高了汽车的使用寿命。
”在医疗领域，导电塑料也像是一位白衣天使。
导电塑料的发明
导电塑料的发明1975年，美国费城的艾伦教授到日本访问，当他参观东京技术学院时，在一个实验室的角落里，看见一种奇异的薄膜，又像塑料但又闪着金属的银光。
于是，艾伦教授停下来好奇地询问，陪同的白川教授不以为然地说：“那是一件废品！”白川教授并介绍，这是一个外国留学生做高分子聚合实验时，由于没有听清楚要求而产生出这种莫名其妙的废品。
白川教授把它展示在实验室的角落里已经5年，作为不按照导师要求而发生“事故”的见证。
艾伦教授面对着这一件“废品”，思索片刻后毅然停止了参观，坚持要求面见出“事故”的学生，详细询问了实验的全过程。
当他得知这有机银光薄膜还真有些导电性能时，一个灵感的火火花迸发了出来：能不能发明一种能导电的塑料呢？这是一个有悖常理的大胆的设想。
自从1868年发明第一种塑料以来，各种塑料都是绝缘体，这已成定论，不信请看教科书和《辞海》等，都已明确地记载：“塑料为绝缘体。
”艾伦教授却独具慧眼，当即邀请白川教授和另一位教授到美国支共同研究。
他们用先进的设备进行了大量研究试验，并且利用精密电脑记录分析。
在经过无数次的失败后，当有一次将微量的碘加入到一种聚乙炔时（这是非常困难的），奇迹发生了，银光塑料的导电性能一下子提高了千万倍，真正成为了金属般的导电塑料。
这一成果公布后，在全世界引起了巨大的反响，三位科学家共同获得了诺贝尔化学奖。
评语：一个新发明的“契机”，在实验室的角落里放置了5 年，并且是作为一种不按照导师的要求而发生事故的“见证”，所有见过它的科学家都没有足够的敏感，对这样一个足以导致重大发明的“契机”视而不见。
直到充满“好奇”的艾伦教授凭着他对科学问题的鉴赏力而发现了这样一个“契机”，提出了一个有悖常理的大胆的设想并且深入研究，最终获得了诺贝尔化学奖。
东京技术学院的教授们对这样的“错失良机”一定是追悔莫及的。
导电塑料
二 定义
导电塑料是将树脂和导电物 质混合，用塑料的加工方式 进行加工的功能型高分子材 料。主要应用于电子、集成 电路包装、电磁波屏蔽等领 域。
三 导电塑料的用途
（1）在电子、电器领域中作集成电路、晶片、传感器护 套等精密电子元件生产过程中使用的防静电周转箱、 IC及LCD托盘、IC封装、晶片载体、薄膜袋等。 （2）防爆产品的外壳及结构件，如：煤矿、油船、油田、 粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品外壳及结构 件。 （3）中、高压电缆中使用的半导电屏蔽料。 （4）电讯、电脑，自动化系统、工业用电子产品、消费 用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品 EMI屏蔽外壳。
金属纤维系导电塑料的成型
b．母粒法 就是将金屑长纤维用集束剂进行集 束，然后将其切成长度为5—15ram的切片(母 粒)，再将切片与基本树脂一起混练或捏和， 使其均匀分散．3)各种材质的金属长纤维均可 使用．理想的纤长度>100ram，直径<5 m(最 佳为7岬)，添加量4—8 ，与集束剂混合时所 占比例以20—70％ 为宜。通常使用的集束剂 是热塑性树脂溶液或裂液。集束切片与基本树 脂混合时应选用低速和剪切应力小的设备。
结构型导电塑料
目前，结构型导电塑料大多仍处于研究和实验 试用阶段，只有少数进入实用领域．但与复合 型导电塑料相比，因不需要使用价格昂贵的导 电填料而成本较低，又在保持高聚物本身特性 方面较佳，并比较容易达到所需的导电性，故 其潜在的技术用途和市场前景乐观．
4.2 复合型导电塑料
复合型导电塑料是指经物理改性后具有导电 性的塑料．它在研究和应用方面较结构型导电 塑料更成熟，不少产品已商业化生产。
纤维添加量与屏蔽值
表3 品种 金 属 纤 维 不锈钢 铜 铝 添加量 （%） 5-10 5-20 10-30 30 3-5 屏蔽值 40 50 40 40 35-50
可以导电的塑料
可以导电的塑料
可以导电的塑料
导电聚合物是一种具导电性的高分子聚合物，又称导电塑料与导电塑料。
当聚乙炔结构拥有共轭双键，电子不受原子束缚，能自由移动，经过掺杂后，可移走电子生成电洞，或添加电子，使电子或电洞在分子链上自由移动，从而形成导电分子。
常见的导电聚合物有聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚对苯乙烯撑，以及它们的.衍生物。
1967年在日本东京工业大学进修的韩国边衡直博士于实验室制作聚乙炔时，加入超量的一千倍催化剂，使得本来该得到黑色粉末聚乙炔(顺式聚乙炔)，却变成了银白色的薄膜(反式聚乙炔)。
时任池田研究所助理的白川英树博士即据此结果开始研究聚乙炔。
1976年，在美国化学家艾伦?马克迪尔米德与物理学家艾伦?黑格的邀请之下，白川到美国宾州大学进行访问。
他们利用碘蒸气来氧化聚乙炔，之后在量测掺碘的反式聚乙炔之后发现导电度增高了十亿倍。
1977年的夏天，白川、马克迪尔米德与黑格发表了他们的研究成果，并因此获得了2000年的诺贝尔化学奖。
碳纳米管导电塑料母粒
碳纳米管导电塑料母粒
碳纳米管导电塑料母粒是一种特殊的塑料材料，其中含有碳纳米管（carbon nanotubes, CNTs）。
碳纳米管是一种具有优异导电性能的纳米材料，由碳原子按照特定的方式排列成管状结构。
碳纳米管导电塑料母粒的制备通常包括以下步骤：
1. 碳纳米管制备：采用化学气相沉积、电弧放电等方法制备碳纳米管。
2. 将碳纳米管与塑料基体相结合：通过机械混合、超声处理、化学修饰等方法将碳纳米管与塑料基体充分混合，使其均匀分散在塑料中。
3. 母粒制备：将经过混合的碳纳米管和塑料基体制备成颗粒状物料，即碳纳米管导电塑料母粒。
碳纳米管导电塑料母粒具有优异的导电性能，能够在塑料材料中实现较高的电导率和抗静电性能。
它可以应用于电子元器件、导电涂料、电磁屏蔽材料等领域，用于提高产品的导电性能和抗静电性能。
需要注意的是，由于碳纳米管的生产成本较高，导致碳纳米管导电塑料相对较贵，限制了其在一些应用领域的推广和应用。
神奇的导电塑料
末 ．而 是 一种 酷 似 金 属 的 银 色 塑 料 薄 膜 ， 与 其 说 是 塑
料 ． 倒不 如说 更像 金属 。 这 一 奇 异 的 结 果 并 没 有 引 起 这 位 留学 生和 他 的导 师白川 Ｉ 教 授 的 高 度 注 意 ， 因 此 他 们 没 有 对 其 作 进 一 步 深 入 细 致 的 研 究 ， 使 得 他 们 与 一 个 莺 大 的科 学 发 现 失 之 交 臂 ， 令 人惋 惜 。五 年之 后 ， 美 国
利 用导 电塑 料代替 在 电路 巾具有 蓄 电作 ， ｝ ＿ ｝ ｊ 的液体
电容器 电解 质 ， 可使 电路 的电阻 降低 到百 分 之一 以下 ，
真 的 发 生 ｒ， 这 种 塑 料 的 导 电本 领 猛 增 了 三 干多 万 倍 ！
人 和机器带 来 危险 。
３ 机 器 人 部 件
导 电塑料 还可 以作 为机器 人 的人 工肌 肉 ，当Ｊ ｝ ＝ Ｈ电
化 学 方 法 对 某 些 导 电 塑 料 掺 杂 和 不 掺 杂 时 ，其 体 积 就 能 发生膨 胀 和收缩 ． 使 机器 人的 四肢进 行 必要 的运 动 。
品 体 管 及 高 效 太 阳 能 电 池 。 它 的 导 电 性 能 跨 越 ｒ绝 缘 体 — — 半 导 体 — — 导 体 三 种 状 态 ， 闪 此 应 用 前 景 非 常 广 阔 。 目 前 的 太 阳 能 电 池 是 南 硅 和 其 他 半 导 体 材 料 制 成 ． 不仅 成本 高 ， 效率 还很低 下 ， 若改 Ｊ ｝ ｊ 导电塑料 薄 膜 ， 则 可 以 采 用 压 制 薄 膜 切 割 法 ．生 产 出大 量 廉 价 的 高 效
导电塑料1
金属纤维系导电塑料成型
表2 几种纤维价格 品种
黄铜纤维 不锈钢纤维 中模量碳纤维 高模量碳纤维
价格（元∕kg） 100-200 400-600 750-800 1000
5.2.3表面涂覆导电塑料的成型
涂覆的方法包括电镀法、喷涂法、真空蒸镀法、 磁控溅射法、表面处理法以及贴膜法等。因存 在牯接性等问题，一旦表面导电层划破、剥离 或脱落，就会影响导电性，甚造成事故。近年 来发展的多层复合法在一定程度上避免了上述 问题
五 导电塑料的成型
5.1结构型导电塑料的成型
结构型导电塑料的稳定性和加工性目前仍是工业化生产和实际应 用的主要问题．工业已研制的太多数结构型导电高聚物很不稳定， 加热时容易分解。有些对氧十分敏感，有些在储存时会失去原有 性能。而且它们不熔不溶，至今还不能很好地将它们分散在有机 溶剂或粘性树脂之中，因此无固定的成型方法．为了解决这个问 题，国外已研制了聚合物共混物以改善其稳定性和加工性．或先 制备成能溶解的璜聚体，使之可在溶液中加工成胰．或采用共聚 和接技的方法，引入可加工成分．近年来已研究出可用热塑性加 工方法成型的导电高聚物，从而在加工和应用出现突破．预料将 会更多地开发出掺杂前能加工，掺杂后能稳定的新品种．
（2）防爆产品的外壳及结构件，如：煤矿、油船、油田、 粉尘及可燃气体等场合中使用的电器产品外壳及结构 件。
（3）中、高压电缆中使用的半导电屏蔽料。 （4）电讯、电脑，自动化系统、工业用电子产品、消费
用电子产品、汽车用电子产品等领域中的电器产品 EMI屏蔽外壳。
四 导电塑料的分类
按照电性能分类，可分为：绝缘体、防静电体、导电 体、高导体。 通常电阻值在1010Ω·cm以上的称为绝 缘体； 电阻值在104～109Ω·cm 范围内的称作半导体 或防静电体； 电阻值在104Ω·cm以下的称为导电体； 电阻值在100Ω·cm以下甚至更低的称为高导体。 按导电塑料的制作方法分类，可分为结构型导电塑料 和复合型导电塑料。 按用途的不同分类，可分为：抗静电材料、导电材料 和电磁波屏蔽材料。
塑料导电后的新奇世界
塑料也导电塑料是日常生活中随处可见的一种材料，它们最常用的一种功能就是绝缘——无论城市中铺设的电缆网络，还是家庭中使用的插座开关，都使用塑料作为导线外面的绝缘外壳。
虽然塑料是良好的绝缘体，但科学家发现，如果在塑料内掺杂某些物质，或者设计具有特殊分子结构的塑料，就可以改变塑料的物理化学特性，使其具有良好的导电性能。
那么塑料又为什么会导电呢？科学家认为，塑料是高分子聚合物，分子中有很多个碳原子、氢原子，“手拉手”地连接成长链。
碳原子有相互“拉”着一个或几个电子的能力。
“拉”几个电子的碳原子，控制电子的能力相对较弱，使塑料具有成为半导体的潜质。
如果对塑料进行掺杂，那么碳原子又会很容易地被掺杂物夺走电子，而留下空位。
这好比挤满汽车的停车场，一旦有一辆车从出口离开车场，另一辆车就能进入一样。
当外界施加一定的电压后，聚合物分子中空位附近的电子就会进入空位，并造成新空位，这样交替持续就造成电流，使塑料成为导体。
不要小看了导电塑料，这可是诺贝尔奖级别的科学发现，而且其背后还有一个有趣的故事。
1967年9月，日本东京大学的化学家白川英树正在研究一门前沿科学——让塑料导电。
在实验室里，白川英树指导一位韩国研究生研究乙炔的聚合反应。
由于实验并不难，该研究生也跟随自己学习了一段时间，因此白川英树放心地让学生独立完成操作。
但实验似乎失败了，韩国研究生得到了一层亮闪闪、银色的薄膜状物质，这与白川英树预想得到的粉末状乙炔聚合物截然不同。
原来，韩国研究生的日语不太好，做实验之前没有听清楚白川英树的嘱咐，将掺入的催化剂的浓度提升了1000倍。
虽然实验出错，白川英树还是决定测试一下实验产物的导电性能，结果发现，乙炔聚合物薄膜的导电性出奇的良好。
这次误打误撞的实验，让白川英树很受鼓舞，他觉得自己的研究方向选对了。
经过10年的继续努力，1977年，白川英树正式发表了制备高导电性膜状乙炔聚合物的方法，通过向乙炔聚合物薄膜中掺杂1％的碘，可使薄膜的导电性能提升到金属的程度。
- 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)。
) 男 , 吉林人 , 吉林建筑工程学院材料科学与 工程学院副教授 , 主要从事建筑材料研究。
吉林工程技术师范学院学报
2007 年 12 月
表 1 塑料的导电指标 种 类 体积电阻率 ( > 1012 106 ~ 1012 < 10
1 导电塑料的种类
按高分子 塑料的电 导率和 体积电 阻率大 小不 同 , 可将塑料分为以下三类 , 由表 1示出。 按导电塑料的结构、 组成和制备工艺不同 , 导电 塑料通常分为两大类。一类是高分子材料本身有导 电性或经化学掺杂后具有导电性 , 称为结构型导电 塑料, 也称本征导电塑料。另一类是高分子材料本 身不具有导电性 , 而是加入导电性填料或在其表面 形成导电膜 , 通过复合形成导电性塑料, 即复合型导 电塑料。包括表面膜式导电塑料、 填充型导电塑料 和层压型导电塑料。目前已经发现的典型结构型导 电高聚物塑料有 : 聚乙炔 ( PA )、 聚吡咯 ( PPy )、 聚苯
胺 ( PAn)、 聚对苯撑乙炔 ( PPV) 、 聚对苯撑 ( PPP ) 、 聚 噻吩 ( PT P) 等。复合型高聚物研究较多 , 应用较广, 主要有 碳素 填充 型、 金 属填 充型 和镀 金属 填 料填 充型。
2 导电塑料在电学领域的应用
随着科技的发展 , 人类进入信息社会, 电的应用 几乎在社会各个方面都有体现, 这使得导电高聚物 材料的研究也蒸蒸日上, 主要表现在以下几个方面。 2. 1 用于防静电方面 导电高聚物最先应用是从防静电开始的。随着 现代工业的发展 , 电子技术应用越来越广泛, 电子元 件也越来越微型化和复杂化, 使静电这一危害对产 品的影响越来越大。尤其是对静电敏 感的产品, 如 精密电子仪器、 电子产品、 军工产品等, 同时在炸药、 煤矿、 石油、 化工和纺织等行业也可能出现因静电而 引起燃烧 和爆炸事 故的现 象。为 此, 以 PPY、 PTP、 PPP、 PA n为基的各种抗静电、 静电屏蔽材料相继问 世。美国 UN I AX 公司用有机磺 酸掺杂的聚苯胺和 商用高聚物共混 , 制得各种颜色的抗静电地板。不 仅美观 , 效果非常好。 2. 2 作为屏蔽材料 在日常生活中 , 周围的大多数电子产品都是由 大规模和超大规模集成电路制造而成。这些电子产 品所用的一般都是微电流, 容易发生由于外界电磁 波干扰而造成的错误动作、 图像障碍等故障 , 同时, 本身所产生的高频率电磁波, 对人体也有很大的危 害。因此, 电子仪器的外壳应有一定的电磁波屏蔽 性。一般我们可供选择的屏蔽材料为结构型导电高 聚物塑料、 金属材料和碳黑填充型导电塑料。其优 缺点由表 2 示出。
2007 年 12 月 第 23 卷 第 12 期
吉林工 程技 术师 范学院 学报
Journa l o f Jilin T eachers Institute o f Eng ineer ing and T echno logy
D ec 2007 V o l 23 N o 12
奇特的导电塑料
王洪杰, 李 惠
( 吉林建筑工程学院 材料科学与工程学院, 吉林 长春 130021)
[ 摘 要 ] 导电塑料是一种新型功能高分子材料或复 合型材料 , 因具 有独特电 学和光学性 能 , 在 能源、 电 磁屏蔽、 电致发光和微电子等领域有着广阔的应用 前景。本文简 要介绍了导 电塑料 的种类、 导电 机理、 在电学领 域的应用以及目前存在的问题 , 并对其今后的发展趋 势进行了展望。 [ 关键词 ] 导电塑料 ; 防静电 ; 塑料电池 ; 光性能 ; 微电子 ; 导电机理 [ 中图分类号 ] TM 243 [ 文献标识码 ] A [ 文章编号 ] 1009- 9042( 2007) 12- 0057- 03
0 前言
一般来说, 按电导率或体积电阻率的大小不同, 可将物质分为绝缘体、 半导体和导体三 大类。高分 子塑料自诞生之日起 似乎就与导电无 缘。但在 20 世纪 70年代末 , A lan G. M acD iarm id ( 费城的宾夕法 尼亚大学 ) 、 A lan J . H eeger( 圣巴巴拉的加利福尼亚 大学 ) 和 H id ek i Shirakaw a ( 白川英树 , 日本筑 波大 学 ) 共同发现掺杂聚乙炔 ( Po lyacety lene , PA ) 的电导 率呈现金属态 [ 1] , 打破了高分子塑料不能导电的传 统观念。为此, 三人联合获得了 2000 年度的诺贝尔 化学奖, 同时也为高分子塑料进入电学领域的各个 分支打开了大门 , 至今 , 导电塑料的开发与应用依然 是十分活跃的研究领域。 由于导电塑料具有特殊的结构和优异的物理化 学性能 , 应用前景十分广阔。因此 , 本文对导电塑料 在电子器件、 防静电、 电磁屏蔽、 电致发光和能源等 方面的研究进展及其导电机理作了简要的介绍。
明用具 , 它的亮度是普通白炽灯近 3 倍 , 耗能仅为普 通白炽灯的 1 / 10 , 而寿命却是普通白炽灯的 100 倍。 特别指出的是 : 它属于冷光源 , 发光效 率极高, 几乎 不发出无用的热量。 导电高聚物发光二极管的另一大用途是用于彩 色显示器的技术。由高聚物发光二级管制成的显示 屏 , 理论上可以应用于一切需要显示的地方, 其最大 优势是可制成大面积、 高密度、 全色系显示屏。 2. 5 用于微电子工程 硅是重要的半导体材料 , 在电子产品领域扮演 着几乎不可替代的角色 , 但是成本较高。随着对导 电高聚物特性研究的进展, 目前已经制造出很多以 前用硅材料制作的电子元器件。在一些应用广泛的 电子设备制造领域 , 如各种带有微芯片的卡片以及 条形码读取设备等 , 导电高聚物也逐渐开始替代硅 材料。塑料芯片比硅芯片更加便宜, 并且由于其具 有可溶解的特性而更易于加工处理 , 使导电高聚物 塑料在微电子工程领域的应用更加广泛。 2. 6 用于导电加热效应方面 由碳黑改性高聚物组成, 另加绝缘层、 保护性网 络和外涂复层, 可制成自调高聚物加热材料, 该材料 的电阻随温度升高而提高, 利用该材料可制成自调 加热带。美国柏恩斯电子公司发明了一种能够反复 使用的塑料保险丝。这种保险丝在需要的情况下, 切断电路, 当电路故障排除后 , 保险丝在数秒钟内会 冷却收缩, 重新连接, 又成为 导电体 !, 能够反复使 用几百次。
电磁波屏蔽材料 优点 缺点
结构型导电高聚物塑料 节省重量 , 屏蔽性能好 价格高 金属材料 ( 铝和铜 ) 工艺简单 , 屏蔽性能好 笨重 均一性差, 机械强度低
碳黑填充型导电塑料 价格低
2 . 3 用来生产塑料电池 导电高聚物也可分为 p_型高聚物和 n _ 型高聚 物。以 p_ 型高聚物为正极, n_ 型高聚物为负极组成 的电池被称为 全塑料二次电池 !, 这种电池具有工 作电压高、 成本低、 安全性能好等优势。 功率约为铅蓄电池 10 倍 的轻量高聚物塑料蓄 电池即将诞生 , 据联合公司称 , 它适用 于电动汽车。 根据实验室用小型蓄电池的试验结果 , 该产品具有 快速电动汽车所要求的快速充放电特性, 并可使充 电一次的行驶距离从原来的 100 公里延长到 300 公 里。随着环保问题日趋突出, 各国有关法规也越来越 完善 , 其中, 对汽车尾气排放的限制也就日渐严格, 电 动汽车就是一种完全无公害汽车, 电动汽车的大量生 产, 必然会给塑料电池的应用提供广阔市场。 2 . 4 用来制造具有光性能元器件 自 1990 年英国剑桥大学研究小组报道聚苯撑 乙烯 ( PPV) 电致发光现象以来 , 导电高聚物半导体 材料便成为平面显示领域一个新的研究热点。在提 高导电高聚物发光二极管的效率和降低工作电压方 面 , 剑桥大学的 Friend 等以 PPV 为空穴传输层 , 以 CNPPV1 为发光层和电子传输层制成的双层发光二 极管 ( LED) , 可以发出桔红光。在延长器件寿命方 面, I BM 研究小组使用导电聚苯胺 ( PA n) 作电极的 隔离层 , 将发光器件的 寿命延长了 1000 倍 , UN IAX 2 公司报导的桔红色高聚物二级管, 在 500cd /m 亮度 下连续工作的半衰期为 2000 小时。采用导电高聚 物材料制成的发光二极管比普通发光二极管有更佳 的控制参数 , 使用寿命更长 , 而且该发光二极管非常 薄 , 可作为多种光源。利用这种发光二级管制成照 58
3 导ห้องสมุดไป่ตู้塑料的导电机理
由于导电高聚物的结构不同 , 它们的导电机理 也分为结构型和复合型两种。 3. 1 结构型导电高聚物的导电机理 3. 1 . 1 电子导电高聚物的导电机理 电子导电高聚物的载流子是 自由电子或空穴。 其分子结构特征是有大的线性共轭 电子体系, 给 自由电子提供了离域迁移条件。掺杂会使高聚物的 空轨道中加入电子, 或从占有的轨道中拉出电子 , 进 而改变 电子能带的能级, 出现能量居中的半充满 能带, 减小能带间的能量差 , 使得自由电子或空穴迁 移时的阻碍力减小, 因而导电能力大大提高。 3. 1 . 2 离子导电高聚物的导电机理 离子型导电高聚物载流子是 正离子和负离子。 解释其导电机理的理论主要有非晶区扩散传导离子 导电理论、 离子导电高聚物自由体积理论和无须亚 晶格离子的传输机理等理论。固体离子导电的两个
6
c m)
电导率 ( S /cm) < 10- 9 2~ 10- 9 2
绝缘塑料 半导体塑料 导电塑料
利用导电高聚物吸收微波的特性 , 美国开发了 隐身飞机 , 隐身洲际 导弹, 法 国已研制了隐形 潜艇 等。美国不仅将其用作远距离加热材料 , 还用于航 天飞机中的塑料焊接与维修。
表 2 电磁屏蔽材料的优缺点
第 23卷
第 12期
王洪杰等: 奇特的导电塑料
先决条件是具有能定向移动的离子和基体具有对离 子溶及能力。导电高聚物材料也必须满足以上两个 条件, 即含有并允许体积相对较大的离子在其中 扩 散运动 !, 高聚物对离子具有一定的 溶解作用 !。 3 . 1 . 3 氧化还原性导电高聚物的导电机理 这类高聚物的侧链上常带有可以进行可逆氧化 还原反应的活性基团 , 有些高聚物骨架本身还具有 可逆氧化还原反应能力。当电极电位达到高聚物中 活性基团的还原电位 (或氧化电位 ) 时 , 靠近电极的 活性基团首先被还原 ( 或氧化 ) , 从电极得到 ( 或失 去 ) 一个电子 , 生成的还原态 (或氧化态 )基团可以通 过同样的还原反应 (氧化反应 )将得到的电子再传给 相邻的基团 , 自己则等待下一次反应。如此重复, 直 到将电子传送到另一侧电极, 完成电子的定向移动。 3 . 2 复合型导电高聚物导电机理 在复合型导电高聚物中 , 当填充粒子达到一定 浓度时 , 体系的电导率发生突变, 称为逾渗现象。解 释逾渗现象的理论模型主要有基于几何学的唯象理 论和基于热力学的理论模型。 K irkpatrick 、 Za llen 等 人利用高聚物网络与导电网络的相似性, 借用凝胶 理论描述导电网络的形成, 设想在填料超过临界浓 度之后, 导电粒子构成的聚集体展开后就像无规链 一样偶联着 , 球状粒子只有体积分数达到 16 % 以上 时 , 才会形成导电网 络, 这是 一个基于统计学 的理 论 , 用于粒子填充高聚 物的电导率。 Su m ita 提出了 逾渗现象的热力学模型, 认为随着基材类型变化, 粒 子临界体积分数也要 发生改变。 W essling 提出了 " 动态界面模型 "这一新概念 , 与 Sum ita 一样 , 把粒子 和基体的表面张力作为影响逾渗网络的首要因素, 这个模型采用了非平衡态热力学的概念, 将逾渗现 象形象化。但 W essling 的假设条件过多 , 与实际不 甚相符。由于影响逾渗现象的因素很多 , 解释的各