导电高分子材料的研究与应用探究
导电高分子材料的研究和应用

导电高分子材料的研究和应用近年来,导电高分子材料得到了越来越多的关注。
这种材料能够将电能转化为热能,具有较高的电导率和良好的机械性能,因此在可穿戴电子设备、柔性电子、智能材料等领域具有广泛的应用前景。
本文将就导电高分子材料的研究进展和应用领域进行探讨。
一、导电高分子材料的分类和制备方法导电高分子材料的分类多种多样,包括导电聚合物和导电复合材料等。
其中导电聚合物主要包括导电聚苯胺、导电聚丙烯酰胺和聚电解质等。
这些聚合物具有较高的导电性能和良好的稳定性,可以在应力、温度和化学环境等多种条件下均能保持稳定的电导率。
导电复合材料是指将导电材料与聚合物基体复合而成的材料。
导电材料可以是金属、碳纳米管、石墨烯等等,具有较高的导电性能。
而聚合物基体则可以提供良好的机械性能和稳定性。
导电复合材料的制备方法包括化学合成、物理混合和化学还原等。
二、导电高分子的应用领域1. 可穿戴设备随着移动互联网和物联网技术的不断发展,可穿戴设备逐渐得到人们的关注。
作为这一领域的重要材料之一,导电高分子可以用于制作柔性传感器、智能手表、智能眼镜等设备中的电子元件。
相比于传统的刚性电子元件,导电高分子材料可以更好地贴合皮肤,不影响使用者的日常生活。
2. 柔性电子柔性电子作为一种颠覆性的技术,将改变现有的电子产品设计理念。
导电高分子材料可以在这一领域中扮演重要的角色。
制备柔性电子的关键在于材料的柔软性和可弯折性。
而导电高分子材料具有较好的柔软性和可弯折性,因此可以作为柔性电子的重要材料之一。
3. 智能材料智能材料是指能够对外界刺激做出相应反应的材料。
导电高分子材料可以通过改变电流、温度等条件来实现形变、液滴运动等智能性能。
此外,导电高分子材料还可以应用于电磁屏蔽、光电和声音传感器等领域。
三、导电高分子材料未来的发展方向随着科技的不断发展和人们对高性能、高稳定性的需求不断增加,导电高分子材料未来的发展方向也越来越多样。
以下是未来导电高分子材料的几个发展趋势:1. 提高导电性目前导电高分子材料的电导率还有一定的提升空间。
高分子材料的导电性能研究

高分子材料的导电性能研究高分子材料是一类由大量重复单元组成的聚合物,具有独特的物理和化学性质。
近年来,研究人员对高分子材料的导电性能进行了深入的研究。
高分子材料的导电性能对于电子学、能源存储和生物传感器等领域的应用有着重要意义。
本文将探讨高分子材料的导电机制以及相关研究进展。
一、导电机制高分子材料的导电机制主要包括两种类型:注入和固体态(固态)导电。
在注入导电中,高分子材料通过与电子供体或受体接触来实现导电。
这种类型的导电机制广泛应用于有机半导体材料和高分子材料的传感器中。
固态导电是另一种常见的导电机制,主要通过高分子材料自身的导电特性来实现导电。
在这种情况下,高分子材料内部电子通过导电链路进行迁移和传导。
二、导电性能的调控为了改善高分子材料的导电性能,研究人员采取了一系列的调控策略。
以下是几种常见的调控方法:1. 添加导电剂:添加导电剂是提高高分子材料导电性能的一种常见方法。
常用的导电剂包括碳纳米管、石墨烯和金属纳米颗粒等。
这些导电剂与高分子材料形成导电网络,提高了材料的导电能力。
2. 修饰表面:通过对高分子材料表面进行修饰,可以改善其导电性能。
例如,在高分子材料表面修饰导电聚合物或导电聚合物接枝物,在其表面形成导电通道,提高了导电性能。
3. 聚合物共混:将高分子材料与导电性能较好的聚合物进行共混,可以有效改善材料的导电性能。
聚合物共混技术可以提高材料的导电路径,并增加电子在材料中的传输速率。
三、应用领域高分子材料的导电性能在各个领域具有广泛的应用前景。
1. 电子学应用:高分子材料具有可塑性、透明性和可扩展性等优势,在电子学领域中被广泛应用。
高分子材料的导电性能可以用于制造柔性显示器、柔性智能电路等。
2. 能源存储应用:高分子材料的导电性能对于电池和超级电容器等能源存储设备的性能有着重要影响。
通过调控高分子材料的导电性能,可以提高能源存储设备的充放电效率和循环稳定性。
3. 生物传感器应用:高分子材料的导电性能在生物传感器领域具有广泛应用。
新型导电高分子材料研究进展与应用展望

新型导电高分子材料研究进展与应用展望随着电子技术的不断发展和普及,电子设备的功能和性能要求也不断提高。
因此,人们对于材料的需求也不断提高,其中高分子材料是最有前途的一种新材料,它不仅具有传统高分子材料的优点,还能利用其特殊的导电性能来满足不同领域的需求。
本文将着重介绍新型导电高分子材料的研究进展和其应用展望。
一、新型导电高分子材料的研究进展1. 聚苯胺(PANI)导电高分子材料聚苯胺是一种重要的导电高分子材料,它是一种具有导电性的聚合物。
在过去的几十年中,聚苯胺(PANI)已成为导电高分子材料领域中最具有研究价值的一种导电高分子材料,它具有独特的导电性和可控性。
2. 半导体高分子材料半导体高分子材料是一种新型导电高分子材料,它是一种具有半导体性质的聚合物。
半导体高分子材料主要应用于电子设备领域,例如智能手机、平板电脑及其他电子产品等。
3. 碳基导电高分子材料碳基导电高分子材料是新型导电高分子材料领域中的另一种材料,它是由含碳原子的高分子材料组成的,具有优异的电导性能、抗氧化性和耐磨性等特点。
在电子器件中,碳基导电高分子材料可以用作电极、导线、传感器等。
4. 杂化导电高分子材料随着新型导电高分子材料的研究和发展,科学家们发现将不同的材料进行混合,可以获得更好的导电性能。
因此,杂化导电高分子材料应运而生。
杂化导电高分子材料中的多种材料可以相互作用从而提高材料的性能和导电性能。
二、新型导电高分子材料的应用展望1. 电子器件领域新型导电高分子材料在电子器件领域中有很大的应用前景。
例如,聚苯胺可以在太阳能电池、有机发光二极管(OLEDs)等器件中应用;碳基导电高分子材料可以用于电极制备和智能材料的制备。
2. 纺织品领域新型导电高分子材料也可以用于纺织品的制备。
例如,聚苯胺材料可以用于制备导电织物,这种导电织物可以应用于医疗设备、体育器材等领域。
3. 应用于生物医学领域新型导电高分子材料也可以应用于生物医学领域。
导电高分子材料的研究与应用探究_0

导电高分子材料的研究与应用探究【摘要】主要介绍了聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚对笨乙烯撑这几类导电高分子在近年来的研究进展。
综述了提高导电高分子的电导率,改善其溶解性及可加工性的方法,以及导电高分子在电子器件、电池、电磁屏蔽材料、导电橡胶、透明导电膜等方面的实际应用和将来的研究方向。
【关键词】导电高分子;聚乙炔;聚苯胺;聚吡咯;聚噻吩近年来,导电高分子的研究取得了较大的进展,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。
目前研究比较多的结构型导电高分子主要有聚乙炔、聚芳杂环化合物及其衍生物、聚芳环和芳稠环化合物及其衍生物。
1导电高分子材料的研究进展1.1聚乙炔(PA)PA是研究最早、最系统,也是迄今为止实测电导率最高的电子聚合物。
白川英树采用Ti(OBu)4/AIR3为催化剂,用纯的四氢呋喃及苯甲醚为溶剂,得到了球状或颗粒状的聚乙炔膜。
Naarman采用对聚合催化剂进行高温陈化的方法,聚合物力学性质和稳定性有明显改善,高倍拉伸后具有很高的导电性。
王佛松,钱人元等人用稀土Nb及烷基铝作催化剂,通过改变溶剂或添加剂的种类及稀土/烷基铝的比率获得了具有纤维状结构的聚乙炔薄膜,其电导率在10~1000S/cm。
曹镛等用Ti(OBu)4/AIR3为催化剂,用纯的四氢呋喃及苯甲醚为溶剂,得到了球状或颗粒状的聚乙炔膜。
王岱山等通过对Shirakawa催化体系进行特殊处理,得到了高性能的聚乙炔膜。
王佛松等通过增重法及红外电子自旋共振法研究了不同催化体系得到的聚乙炔的空气稳定性,清楚了聚乙炔中的共轭双键易与空气中的氧气发生反应生成羰基化合物,导致聚乙炔的共轭结构被破坏,降低其电导率。
为了改善聚乙炔的导电溶解等性能,人们研究了各种取代聚乙炔,发现乙炔有取代基时,聚合物的电导率降低,但却大大改善了它的溶解性,取代聚乙炔大多数都是可溶的,且取代聚乙炔,尤其是含氟炔烃的稳定性还比聚乙炔好。
新型导电高分子材料的制备及应用研究

新型导电高分子材料的制备及应用研究随着科技的发展,人们对材料技术的需求也越来越高,特别是在电子、能源和生物医学等领域,对于高性能和多功能材料的需求正在不断增加。
新型导电高分子材料便应运而生,成为了一种热门材料,并在不同领域中得到广泛应用。
本文将介绍新型导电高分子材料的制备及其应用研究。
1. 新型导电高分子材料的制备1.1 电化学聚合法电化学聚合法是制备导电聚合物材料的一种常见方法。
该方法采用电化学反应,将单体在电极上进行聚合反应,合成得到导电性较好的材料。
聚合单体具有不同的化学结构,可以改变材料的一些性质,如导电性、溶解性和机械性能等。
同时,该法具有操作简单、成本低廉、反应条件温和以及所需的催化剂少等优点。
1.2 自由基聚合法自由基聚合法是导电聚合物制备的另一种方法,通过在反应体系中引入活性自由基或自由基产生剂来引发聚合反应,从而得到导电聚合物材料。
此方法具有反应较快、反应条件简单、高效以及制备出的聚合物性能可调节等特点。
同时,该法还可以通过引入不同的单体和掺杂剂等方法来改变材料的性质。
2. 新型导电高分子材料的应用研究2.1 电子领域应用导电聚合物材料由于其较好的导电性和机械强度,已经在电子领域得到广泛的应用。
比如,在柔性电子学领域,导电聚合物可以制备出柔性透明电极,用于生物医学诊断、光电显示和触控屏等领域。
此外,在可穿戴设备、电池等领域中也有广泛的应用。
2.2 能源领域应用导电聚合物材料还可以应用于能源领域。
导电聚合物可以制备出高性能的柔性超级电容器,用于储能和放电。
聚合物材料还可以用于太阳能电池中的电极材料,提高光电转换效率。
此外,导电聚合物材料也可以用于可充电电池中,提高电池的充电速度和循环寿命。
2.3 生物医学领域应用导电聚合物材料还可以应用于生物医学领域。
如在组织工程领域中,导电聚合物可以制备出具有导电性的支架材料,用于骨组织修复和心脏组织修复等。
导电聚合物还可以作为电刺激材料,用于肌肉刺激和神经刺激等。
高分子材料的导电性能及应用研究

高分子材料的导电性能及应用研究导电性高分子材料是一类具有特殊功能的高分子材料,其具备导电能力和高分子材料的独特特性相结合,广泛应用于电子器件、能源存储、传感器等领域。
本文将探讨高分子材料的导电性能及其在各个领域的应用研究。
首先,让我们来了解高分子材料的导电性能。
高分子材料本身是电绝缘体,但通过引入导电性成分,如导电聚合物和导电填料等,可以使其具备导电能力。
导电聚合物是一种具有导电性能的高分子材料,导电填料则常用于改善高分子材料的导电性能。
典型的导电填料包括碳纳米管、金属纳米颗粒和导电纤维等。
这些导电成分通过与高分子材料的相互作用,在高分子材料中形成导电通道,从而实现导电性能的提升。
导电聚合物是高分子材料中广泛应用的一种导电成分。
目前,常用的导电聚合物主要包括聚苯胺、聚噻吩和聚乙炔等。
这些导电聚合物通过将电子转移给高分子链,形成共轭体系,从而实现电荷传导。
导电聚合物不仅具有良好的导电性能,还具备高分子材料的柔韧性和可加工性,因此被广泛应用于柔性电子器件领域。
例如,导电聚合物可以制备柔性薄膜电池,用于实现可穿戴电子设备和可弯曲电子屏幕等。
与导电聚合物相比,导电填料在实际应用中也起着重要的作用。
碳纳米管是一种常用的导电填料,在高分子材料中表现出优异的导电性能。
碳纳米管具有很高的电子传导率和导电性,可以作为高分子材料中的导电通道,将电子从一个界面传输到另一个界面。
此外,碳纳米管还具有良好的力学性能和化学稳定性,使其成为强化高分子材料的理想导电填料。
除碳纳米管外,金属纳米颗粒和导电纤维等也常用作导电填料,以实现高分子材料的导电特性。
在不同领域中,高分子材料的导电性能被广泛应用于各种电子器件。
柔性电子器件是近年来研究热点之一。
高分子材料的导电性能使得柔性电子器件能够灵活适应各种复杂形状,并具备可延展性和韧性。
例如,可拉伸的高分子材料可以制备成可穿戴传感器,实现对人体运动状态的监测。
此外,导电高分子材料还可以应用于能源存储领域。
导电高分子材料的制备与应用研究

导电高分子材料的制备与应用研究第一章导电高分子材料的概述导电高分子材料是一种具有良好电导性能的高分子材料,其在电子学、能源存储、催化反应等领域具有广泛应用。
本章将介绍导电高分子材料的特点及其在各领域的应用。
第二章导电高分子材料的制备方法2.1 化学合成法化学合成法是导电高分子材料制备的常用方法之一。
通过合成不同结构的共轭聚合物,使其具有良好的导电性能。
这种方法的关键是选择合适的单体和合成条件。
2.2 电化学合成法电化学合成法是一种简单有效的制备导电高分子材料的方法。
通过在电极上进行电化学聚合反应,使聚合物拥有导电性。
这种方法具有操作简便、反应条件温和等优点。
2.3 机械混合法机械混合法是一种常用的导电高分子材料制备方法。
通过混合共轭聚合物和导电填料,如碳纳米管、石墨烯等,实现导电高分子材料的制备。
这种方法简单易行,且可以调控导电性能。
第三章导电高分子材料的应用3.1 电子学领域导电高分子材料在电子学领域具有重要应用。
它们可以作为柔性电子器件和有机发光二极管的材料,用于制备柔性显示屏、柔性电池等。
3.2 能源存储领域导电高分子材料在能源存储领域具有广泛应用。
通过修饰导电聚合物的结构,可以制备高效的超级电容器和锂离子电池,实现能量的高效存储和释放。
3.3 催化反应领域导电高分子材料在催化反应领域也具有重要应用。
通过合成具有导电性的催化剂,可以实现电催化反应,提高催化反应的效率和选择性。
第四章导电高分子材料的未来发展趋势导电高分子材料的研究与应用仍处于不断发展的阶段。
随着科技的进步和需求的增加,导电高分子材料将在更多领域展现其应用价值。
未来,需要进一步研究材料的导电机理、制备方法和性能优化,推动导电高分子材料的发展。
结论导电高分子材料作为一种具有良好导电性能的材料,正在广泛应用于电子学、能源存储、催化反应等领域。
通过不同的制备方法,可以获得具有不同导电性能的导电高分子材料。
未来的研究应着重于进一步优化材料的性能,推动导电高分子材料的应用发展。
新型导电高分子材料的制备及应用研究

新型导电高分子材料的制备及应用研究一、绪论随着人们生活水平的不断提高,电子、通讯、领域成为了人们生活中不可或缺的一部分。
导电高分子材料,作为一种新型的功能材料,近年来吸引了越来越多的研究者的关注,因其在电子和通讯领域的广泛应用。
本文将从新型导电高分子材料的制备及应用两个方面进行探讨。
二、新型导电高分子材料的制备A.导电高分子材料的定义导电高分子是指具有导电性能的高分子材料,其不只是单纯的高分子材料,而也具备金属、半导体和非晶体等多种材料的特性。
导电高分子材料本身具有优异的电学和机械性质,是近年来备受关注的重要研究领域之一。
B.导电高分子材料的分类根据不同的导电机理,可以将导电高分子材料划分为两类:1.掺杂型导电高分子材料:在合成或后处理过程中添加能够提供电子的小分子或高分子。
2.共轭聚合物:是指由共轭单元重复单元组成的高分子,由于周边单元间电子共享而实现高分子材料的导电。
C.导电高分子材料的制备导电高分子材料的制备包括掺杂型导电高分子材料和共轭聚合物两种类型。
具体方法有:1.化学合成在化学合成中,通过化学反应或者高分子化学反应将掺杂剂或共轭单元与高分子主链引入到一起。
化学合成过程中,需要考虑反应条件、合成质量、掺杂剂的选择等多种因素。
2.物理掺杂物理掺杂是将掺杂剂分散在高分子分子链之间的方法。
该方法分为高分子反应法和物理混合法。
物理混合法通常采用简单的干燥法、滴加法、溶液浸渍法等方法,将高分子颗粒与掺杂剂共存于同一体系中。
3.自组装法自组装法是将掺杂剂与高分子相互作用形成有序多层结构,以提高导电性。
自组装方法的优点是能够直接控制纳米尺度的层和空隙,从而精确控制掺杂剂的形成与导电性质。
3.离子注入法离子注入法是将高能的离子注入材料,以改变高分子链的电子结构,影响导电性能的方法。
三、新型导电高分子材料的应用A.导电高分子材料在电子领域中的应用1.防静电材料导电高分子材料的导电性能可以达到电阻率在10^-4~10^-7Ω.cm之间,这种导电性能可以被广泛用于防静电行业中。
关于导电高分子材料发展历程的综述及其生活应用的探究

关于导电高分子材料发展历程的综述及其生活应用的探究关于导电高分子材料发展历程的综述及其生活应用的探究导电高分子材料是一类具有导电性能的聚合物材料,它们具备了一般高分子材料的优点,同时又结合了导电材料的特性。
随着科技的不断进步和应用领域的拓宽,导电高分子材料在各个领域都发挥着重要作用。
本文将对导电高分子材料的发展历程进行综述,并探讨其在生活中的应用。
一、导电高分子材料的发展历程1. 早期阶段早期的导电高分子材料是基于导电高分子聚苯胺的研究而开始的。
上世纪六十年代,美国科学家作为首次合成了导电高分子聚苯胺,这一发现极大地推动了导电高分子材料的发展。
其后,人们开始对导电高分子材料的导电机理进行深入研究,这为后续的研究工作奠定了基础。
2. 过渡期经过对导电高分子材料导电机理的研究,人们发现导电高分子材料的导电性是由其分子间或分子内电荷转移所产生的。
七十年代,人们开始研究控制导电高分子材料导电性的方法,并提出了掺杂和修饰等手段。
通过掺杂一些具有较强氧化还原能力的离子或分子,可以增强导电高分子材料的导电性能。
人们还发现通过修饰高分子材料表面,可以有效地提高导电性能。
这些发现使得导电高分子材料的性能得到了极大的提升。
3. 成熟期随着对导电高分子材料的研究不断深入,人们开始开发更多种类的导电高分子材料。
除了聚苯胺之外,聚噻吩、聚吡咯等导电高分子材料也相继问世。
这些材料不仅能够实现导电性能,还具备了其他优异的性能,如可调控的电子性能、优异的光电特性等。
人们还发现将导电高分子材料与其他材料相结合可以进一步拓展其应用领域,如导电高分子复合材料、导电高分子纳米材料等。
目前,导电高分子材料已经在电子器件、能源存储、传感器等领域取得了广泛应用。
二、导电高分子材料在生活中的应用探究1. 电子器件领域导电高分子材料在电子器件领域起到了重要的作用。
其导电性能和可调控性使得它们成为灵活电子器件的重要组成部分。
导电高分子薄膜可以用来制作柔性显示器、柔性电子纸等,这些器件可以弯曲和拉伸而不破裂,为电子产品的设计提供了更大的自由度。
导电高分子材料的电学与光学性能研究

导电高分子材料的电学与光学性能研究导电高分子材料是一类具有良好导电性能的聚合物材料,在电子工业、能源存储、传感器等领域具有广阔的应用前景。
本文将探讨导电高分子材料的电学与光学性能研究,旨在深入了解其物性特点及潜在的应用价值。
一、导电高分子材料的电学性能研究导电高分子材料的电学性能是其最基础的性质之一。
对导电高分子材料的电导率、电阻率等进行研究有助于理解其导电行为及材料结构与导电性能之间的关系。
导电高分子材料的电导率通常可以通过四探针法等实验手段进行测量。
研究发现,导电高分子材料的电导率与其导电高分子的质量分数、纳米填料的添加量以及高分子材料的结晶度等因素密切相关。
合理调控这些因素可有效提高导电高分子材料的电导率,从而满足不同领域对导电材料的需求。
电学性能的研究不仅包括导电性能,还涉及高分子材料的电容性能、介电性能等。
导电高分子材料的电容性能通常可以通过介电含量的研究来评估。
材料中的导电粒子对电容性能有着重要的影响,因为导电粒子之间的空间可用于容纳电荷。
同时,高分子材料中的填料也会影响材料的介电性能,通过研究填料的添加量、形态以及其与高分子材料之间的界面相互作用,可以更好地了解高分子材料的介电性能。
二、导电高分子材料的光学性能研究导电高分子材料的光学性能研究主要包括对其吸光性能、发光性能以及光电转换性能等的研究。
吸光性能的研究有助于了解导电高分子材料对不同波长光的吸收情况,为其在光电领域的应用提供基础。
通过合适的填料增强导电高分子材料的吸收能力,可以拓展其在光伏电池等能源转换器件中的应用。
发光性能的研究是导电高分子材料在光电器件中应用的关键之一。
研究表明,导电高分子材料的发光性能与其结晶度、光散射效应以及材料中其他添加剂的存在有很大的关系。
通过调控这些因素,可以实现导电高分子材料的发光颜色、亮度等方面的控制。
这为导电高分子材料在显示器件、光源、荧光标记等领域的应用提供了有力支持。
光电转换性能研究是导电高分子材料应用于光伏器件等能源转换领域的关键。
导电高分子复合材料的制备与应用研究

导电高分子复合材料的制备与应用研究引言:导电高分子复合材料是将导电性能与高分子材料相结合的新型材料,具有导电性能和高分子材料的优势。
其制备和应用研究已经成为材料科学领域的热门课题之一。
本文将主要探讨导电高分子复合材料的制备方法、特性以及广泛应用的领域。
一、导电高分子复合材料的制备方法1. 浸渍法:浸渍法是一种常见的制备导电高分子复合材料的方法。
首先,将导电填料浸泡在溶解高分子的溶液中,使其充分吸收高分子材料。
然后,在干燥过程中,通过高温烘烤使高分子材料凝聚并结合导电填料,形成复合材料。
2. 敲击法:敲击法是制备导电高分子复合材料的一种新方法。
该方法通过在高分子材料表面敲击金属纳米颗粒,将纳米颗粒引入高分子材料中。
这种方法不仅可以实现纳米颗粒的导电功能,还可以增强高分子材料的强度和韧性。
3. 拉伸法:拉伸法是一种利用拉伸过程中材料断裂产生的空隙来引入导电填料的方法。
首先,在高分子材料中添加导电填料,然后进行拉伸过程。
在拉伸过程中,高分子材料会断裂,并在断裂中形成空隙,导电填料会填充到这些空隙中。
通过这种方法制备的导电高分子复合材料具有优异的导电性能。
二、导电高分子复合材料的特性1. 导电性能:由于导电填料的添加,导电高分子复合材料具有优异的导电性能。
导电填料可以是金属纳米颗粒、碳纳米管或导电聚合物,这些材料能够形成导电网络并传导电流。
2. 机械性能:导电高分子复合材料不仅具有导电性能,还保持了高分子材料的机械性能。
高分子材料具有轻质、高强度和韧性的特点,将其与导电填料相结合可以有效增强复合材料的机械性能。
3. 热稳定性:部分导电填料具有优异的热稳定性,因此导电高分子复合材料也具有较好的热稳定性。
这种特性使得导电高分子复合材料在高温环境中能够保持稳定的导电性能。
三、导电高分子复合材料的应用研究1. 电子器件:导电高分子复合材料在电子器件中有着广泛的应用。
例如,导电高分子材料可以用于制备导电电路板、柔性显示屏和聚合物太阳能电池。
导电高分子材料的电子性质与应用研究

导电高分子材料的电子性质与应用研究导电高分子材料是一类拥有高度导电性质的高分子材料,它们的导电性质足以与铜、铝等金属材料媲美。
这些具有特殊电性质的导电高分子材料是由含有导电基团的高分子材料构成的,它们能够在化学、电子、通信等领域中发挥着重要的作用。
近年来,随着人们对高分子材料的研究不断深入,导电高分子材料成为研究的热点之一。
1.导电高分子材料的电子性质导电高分子材料的导电性质是由其内部的导电基团决定的。
这些导电基团可以是材料本身的原子、分子或离子,也可以是添加到材料中的某种化学物质。
不同的导电基团对导电性能的影响也有所不同。
一些常见的导电基团有:氧化物,如氧化铜、氧化锌;石墨,如石墨烯、碳纤维;金属,如金属纳米颗粒、金属络合物等等。
导电高分子材料的电导率通常以斯文轻度/厘米(S/cm)来表示,这个单位类似于传统的电导率单位电阻率,但它是以导体的长度和偏移为单位。
导电性高的材料可用于制造电极、导体和传感器等。
2.导电高分子材料的应用研究导电高分子材料具有重要的应用价值。
以下介绍一些具有代表性的应用:2.1 电池导电高分子材料可用于制造新型高能量密度、长周期寿命的电池。
具有较高电导率的高分子材料可以作为电极材料;另外,一些高分子材料还可以作为电池的电解质,或用于制造电池的隔膜,而这些导电高分子材料可以提高电池的能量密度、功率密度和循环寿命。
2.2 环保材料导电高分子材料可以用于制造环保材料。
例如,通过在高分子材料中添加导电纤维,可以制造聚合物复合材料,这种材料具有很高的导电性能,有望作为一种高效的除静电材料使用。
此外,还可将导电高分子材料用于制造高效的光催化剂。
2.3 生物医学材料导电高分子材料还可以用于生物医学材料的制造。
例如,通过将导电高分子材料与生物医学材料结合,可以制造出具有可调控电性质的生物医学材料,实现对药物运输的控制、刺激伸展肌肉等目的。
此外,导电高分子材料在生物医学领域的应用还涉及到人工关节、心脏起搏器、智能药物释放和体内成像等方面。
导电高分子材料的研究与应用

导电高分子材料的研究与应用随着科技的不断发展,对材料性能的要求越来越高,导电高分子材料也因其独特的导电性和机械性能在各领域应用得到广泛关注。
本文将就这一主题从定义、研究以及应用三个方面阐述导电高分子材料的重要性、发展状况以及前景展望。
一、定义导电高分子材料是指为改善传统高分子材料的常规性质,通过添加导电性组分(如导电碳黑、金属粉末、碳纤维等)使其具有导电性的高分子复合材料,主要包括:聚合物复合导体材料、聚合物封装导电材料和聚合物导体膜材料等。
导电高分子材料的优点是结构轻,柔韧性好,加工成型方便,成本低廉等。
二、研究导电高分子材料的研究最初起源于20世纪70年代,随着研究发展,越来越多的人对导电高分子材料进行了研究。
现阶段导电高分子材料研究的主要方向包括三个方面:1. 组合物导电增强理论研究电导性是导电高分子材料的重要性质之一。
在这个研究方向中,研究人员通过改变高分子材料和导电组分的比例和形态,探索实现高电导的机制,从而制备出具有预期性能的导电高分子材料。
2. 导电高分子材料制备和加工工艺研究导电高分子材料的制备和加工工艺是实现产业化生产的前提。
在这个方向中,主要关注导电高分子材料的制备工艺、加工方法的优化以及实现大面积无限制性制备等问题。
3. 导电高分子材料的传感器及器件研究导电高分子材料作为一种新的智能材料,在传感器及器件方向上也有大量的研究。
利用导电高分子材料制作出各种传感器和器件,并具有其它传感材料所没有的优点。
例如,导电高分子材料能够吸水、膨胀、反复弯曲等,利用这些特性可以制作出新型柔性传感器和芯片等。
三、应用导电高分子材料作为一种新型材料,具有许多优点。
其应用领域非常广泛,涉及诸如光电领域、能源材料领域、光学材料领域、纳米材料领域、生物医学材料领域等多个领域。
1. 光电领域导电高分子材料在光电领域的应用主要是太阳能电池、显示技术和照明器件等。
利用导电高分子材料的高光电转换效率,有效提高了太阳能电池的效率,可广泛应用于城市、工业和农村领域。
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。
导电高分子材料在能源存储中的应用研究

导电高分子材料在能源存储中的应用研究导电高分子材料是一类具有导电性能的高分子材料,广泛应用于能源存储领域,如锂离子电池、超级电容器以及太阳能电池等。
它们以其独特的性能和优势,为能源存储提供了许多新的解决方案。
本文将论述导电高分子材料在能源存储中的应用,并探讨其研究和进展。
一、导电高分子材料的基本特性导电高分子材料是一类将高分子与导电剂相结合的复合材料。
高分子材料具有轻巧、可塑性强的特点,而导电剂则能赋予其导电性。
导电高分子材料的导电性能可以通过控制导电剂的类型和含量来调节。
此外,导电高分子材料还具有良好的耐性能、化学稳定性和机械性能,使其成为理想的能源存储材料。
二、导电高分子材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是目前最常用的可充电电池之一,广泛应用于移动设备、电动车辆等领域。
导电高分子材料可以用作锂离子电池的电解质,以提高电池的性能和稳定性。
相比传统液态电解质,电导率更高、环境友好性更好,具有更高的电池效率。
此外,导电高分子材料还可以作为锂离子电池的正、负极活性材料,提高电池的容量和循环性能。
三、导电高分子材料在超级电容器中的应用超级电容器是一种高能量密度、高功率密度的电能存储设备,具有快速充放电和长寿命等特点。
导电高分子材料可用作超级电容器的电解质或电极材料,以提高其电容量和能量密度。
导电高分子材料的高导电性和良好的化学稳定性,使超级电容器具有更高的能量储存能力和更长的使用寿命。
四、导电高分子材料在太阳能电池中的应用太阳能电池是一种将光能转化为电能的装置,可广泛用于太阳能利用和电力供应领域。
导电高分子材料可用作太阳能电池的光敏材料或导电材料,以提高光能的转化效率和电池的稳定性。
导电高分子材料的低成本、轻量化和可塑性强等优势,使其成为太阳能电池的理想选择。
五、导电高分子材料在能源存储中的挑战与展望虽然导电高分子材料在能源存储中具有许多优势,但仍面临一些挑战。
首先,导电高分子材料的导电性能仍有待提高,以满足不同能源存储设备对高导电性能的需求。
导电高分子的制备及其在电子器件中的应用研究

导电高分子的制备及其在电子器件中的应用研究近年来,随着电子信息技术的快速发展,人们对导电高分子及其在电子器件中的应用越来越关注。
导电高分子是一种具有优异导电性能的高分子材料,可以用于制造各种电子器件,如传感器、光伏电池、智能电路等。
本文将从导电高分子的制备入手,探讨其在电子器件中的应用研究。
一、导电高分子的制备方法导电高分子是由高分子基底和导电掺杂剂组成的复合材料,其导电性能取决于导电掺杂剂的类型和含量。
一般来说,导电掺杂剂可以是金属离子、有机物、碳材料等。
本节主要介绍几种常用的导电高分子制备方法。
1、化学氧化法化学氧化法是一种将碳材料如石墨烯和碳纳米管与高分子聚合物共混后,加入强氧化剂如硝酸或过氧化氢进行氧化反应的方法。
氧化后的碳材料表面上会形成更多的羧基和羟基等官能团,使其与高分子相互作用增强,导电性能得到提高。
然而,该方法会导致高分子聚合物的骨架结构破坏,降低机械强度和稳定性。
2、导电聚合法导电聚合法是通过合成具有导电性能的单体,与高分子聚合物进行随机共聚或均聚反应,以制备导电高分子。
该方法不会破坏高分子聚合物的结构,且可以控制导电材料的导电性能,但该方法需要合成导电单体,导致制备工艺复杂。
3、掺杂法掺杂法是将导电掺杂剂直接掺入高分子聚合物中,形成复合材料的一种方法。
导电掺杂剂可以是金属离子、有机物或其他材料,如氧化铝和碳纳米管等。
该方法简单易行,但导电性能具有很大的不稳定性和良性杂质的存在。
二、导电高分子在电子器件中的应用研究导电高分子具有优秀的导电性能、机械强度和化学稳定性,广泛应用于传感器、光伏电池、智能电路等领域。
1、导电高分子传感器传感器是一种测量感知信号并将其转换为电信号的装置。
导电高分子作为传感器的灵敏元件,其具有高灵敏度、高灵敏度和快速响应等特点。
例如,基于导电高分子的气敏传感器可用于检测有害气体如二氧化碳、氧气和氮气等;基于导电高分子的生物传感器可用于检测血糖、尿素等生物分子。
导电高分子复合材料的制备与应用研究

导电高分子复合材料的制备与应用研究随着电子技术和材料科学的飞速发展,导电高分子复合材料成为了材料科学界的焦点。
它通过将导电性高分子材料和基体材料复合制备而成,具有较好的机械性能、导电性能和耐化性能,广泛应用于电子、电气、光电领域等。
本文将就导电高分子复合材料的制备和应用展开阐述。
1. 导电高分子材料的种类导电高分子材料主要分为有机导电高分子材料和无机导电高分子材料两类,其中有机导电高分子材料分为导电聚合物、导电聚氨酯和导电聚酰亚胺等,无机导电高分子材料主要有金属导电高分子、碳基导电高分子和混合材料等。
2. 导电高分子复合材料的制备方法导电高分子复合材料一般通过掺杂或混合方法制备而成。
其中,掺杂法是指将导电高分子材料掺杂进基体材料内,以获得导电性能;混合法是指将导电高分子材料和基体材料进行混合,以获得一定的导电性能。
导电高分子复合材料的制备方法多种多样,具体实现方法需根据不同材料的性质和用途而定。
3. 导电高分子复合材料的应用领域导电高分子复合材料由于其良好的导电性能、机械稳定性以及化学稳定性,被广泛应用于电子、电气、光电、传感器等领域。
例如,导电聚合物材料可以制备高效的太阳能电池、有机场效应晶体管;导电聚酰亚胺材料可以制备高性能的电容器、晶体管、传感器;碳基导电高分子可以制备高强度的纤维材料、导热材料、电化学传感器等。
4. 导电高分子复合材料的发展方向目前,导电高分子复合材料的研究和制备已经取得了一定的成果。
未来,导电高分子复合材料将会变得更加智能、更加稳定、更加精密。
例如,在医疗领域,导电高分子复合材料可以被应用于仿生电子皮肤、可植入微型医疗器械等。
此外,导电高分子复合材料在灵敏度、分辨率等方面也有着更高要求,对于更加先进的技术和动态下的数据处理有着更好的应用前景。
总之,在导电高分子复合材料研究和制备方面,还有着更多的空间和挑战等待着我们去探索。
通过对导电高分子材料种类、制备方法及应用领域的了解,相信能够更好地理解导电高分子复合材料的价值和潜力。
导电高分子材料的研究进展及其应用

导电高分子材料的研究进展及其应用摘要:本文讲述了导电高分子材料的起源、分类以及特点。
综述了导电高分子材料的研究进展及其在各个领域的应用。
关键词导电高分子研究进展应用一、引言1958 年Natta 等人合成了聚乙炔,但是当时并没有引起其他科学家的足够重视。
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)具有金属导电特性以来[1],有机高分子不能作为电解质的概念被彻底改变。
现在研究的有聚乙炔(Polyacetylene, PAC)、聚吡咯(Polypyrroles,PPY)、聚噻吩(Polythiophenes, PTH)、聚苯胺(Polyaniline,PAN)、聚对苯(Polyparaphenylene, PPP)、聚并苯(Polyacenes,PAS)等,具有许多特殊的电、光、磁和电化学性能。
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。
二、导电高分子材料的分类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。
导电高分子材料制备及应用研究进展

导电高分子材料制备及应用研究进展摘要:目前对导电高分子材料的研究主要集中在填充型导电高分子材料的开发,并对新型填料的种类、形貌、性能、导电机理进行了系统的研究,可以预测,在今后的研究生产中,导电高分子材料导电模型建立及导电机理的深入研究将成为新型导电高分子材料开发的关键。
关键词:导电机理;导电高分子;电子电器1导电高分子材料的制备1.1本征型导电高分子材料本征型导电高分子材料是指本身具备导电性能的高分子,又称结构型导电高分子材料,其导电性主要是通过分子结构内部的π共轭结构来提供导电载流子来实现的,因此共轭型高分子是本征型导电高分子材料最常选用的一种材料。
根据量子力学理论可知,当共轭型高分子内的分子轨道相互重叠时会发生离域,在有外电场存在的情况下,电子就会脱离价带或者主链结构,高分子内部会形成电流,从而具备良好的导电性。
在这类高分子中,π电子数目随着其分子链长的增大而增多,π电子挣脱能带所需的活化能越低,电子离域现象就越易发生,高分子材料的导电性就越优异。
(1)含大型离域π键的导电高分子材料。
对分子结构进行设计,使高分子链上存在大量的离域π电子,是增加高分子导电性的有效方法。
最早使用的大型离域型本征导电高分子材料为聚乙炔,其线型链结构及分子内部存在的大量π键,因此聚乙炔的电导率甚至可高达105 S/cm,能够与传统的Cu和Au等高导电金属相媲美。
然而聚乙炔的稳定性较差,在空气中容易被氧化而发生快速降解,难以应用于工业材料领域。
此外,聚吡咯(PPy)、聚噻吩、聚苯胺(PANI)等含有π共轭结构的导电高分子材料也都在电子材料领域中得到一定应用,但其导电性能有限,需要进行进一步的改性。
(2)化学掺杂型共轭结构导电高分子材料。
化学掺杂的方法虽然可以简单有效地提高共轭高分子导电性,但是多数掺杂剂都是质子酸、碱金属、卤素、过渡金属卤化物等,在一定程度上存在着稳定性差、易氧化等缺点,严重制约了其作为导电高分子材料的应用,难以进行大规模工业化生产。
导电高分子材料的研究进展及应用

导电高分子材料的研究进展及其应用谢恺20100701012710化工(1)班一、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。
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.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。
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。
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导电高分子材料的研究与应用探究作者:马冰琳来源:《电子世界》2011年第22期【摘要】主要介绍了聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚对笨乙烯撑这几类导电高分子在近年来的研究进展。
综述了提高导电高分子的电导率,改善其溶解性及可加工性的方法,以及导电高分子在电子器件、电池、电磁屏蔽材料、导电橡胶、透明导电膜等方面的实际应用和将来的研究方向。
【关键词】导电高分子;聚乙炔;聚苯胺;聚吡咯;聚噻吩近年来,导电高分子的研究取得了较大的进展,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。
目前研究比较多的结构型导电高分子主要有聚乙炔、聚芳杂环化合物及其衍生物、聚芳环和芳稠环化合物及其衍生物。
1.导电高分子材料的研究进展1.1 聚乙炔(PA)PA是研究最早、最系统,也是迄今为止实测电导率最高的电子聚合物。
白川英树采用Ti (OBu)4/AIR3为催化剂,用纯的四氢呋喃及苯甲醚为溶剂,得到了球状或颗粒状的聚乙炔膜。
Naarman采用对聚合催化剂进行高温陈化的方法,聚合物力学性质和稳定性有明显改善,高倍拉伸后具有很高的导电性。
王佛松,钱人元等人用稀土Nb及烷基铝作催化剂,通过改变溶剂或添加剂的种类及稀土/烷基铝的比率获得了具有纤维状结构的聚乙炔薄膜,其电导率在10~1000S/cm。
曹镛等用Ti(OBu)4/AIR3为催化剂,用纯的四氢呋喃及苯甲醚为溶剂,得到了球状或颗粒状的聚乙炔膜。
王岱山等通过对Shirakawa催化体系进行特殊处理,得到了高性能的聚乙炔膜。
王佛松等通过增重法及红外电子自旋共振法研究了不同催化体系得到的聚乙炔的空气稳定性,清楚了聚乙炔中的共轭双键易与空气中的氧气发生反应生成羰基化合物,导致聚乙炔的共轭结构被破坏,降低其电导率。
为了改善聚乙炔的导电溶解等性能,人们研究了各种取代聚乙炔,发现乙炔有取代基时,聚合物的电导率降低,但却大大改善了它的溶解性,取代聚乙炔大多数都是可溶的,且取代聚乙炔,尤其是含氟炔烃的稳定性还比聚乙炔好。
1.2 聚芳杂环化合物及其衍生物1.2.1 聚吡咯(Ppy)聚吡咯也是发现早并经过系统研究的导电聚合物之一。
由于聚吡咯容易合成,导电率高,科研人员对其进行了广泛而深入的研究,并且逐渐向工业实际应用方向发展。
但其有难溶难熔的缺陷,难以加工成型。
王长松等采用吡咯单体在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的乙酸乙酯溶液中,以三氯化铁作为氧化剂进行现场氧化聚合得到了复合聚吡咯2聚甲基丙烯酸甲酯,电导率高达3.05S/cm,而且该复合导电薄膜在空气中的稳定性极好。
为了改善其溶解性,3位取代的聚吡咯衍生物引起了人们的广泛注意,这类聚吡咯衍生物有些是可溶的。
目前已经分别合成了聚(3-烷基吡咯),聚(3-烷基噻吩吡咯)等。
闫廷娟采用以丙烯酸甲酯,苯乙烯和丙烯酸为单体进行乳液聚合而合成新型P(BSA),以其为基体,交联后在低温下吸附吡咯蒸气同时进行氧化聚合,得到新型的聚吡咯导电复合薄膜,电导率可达220S/cm。
在3位上引入带有双苯基聚吡咯,其可溶可熔,电导率为10-4~10-3S/cm。
研究表明,以过量的FeCl3为氧化剂,氮甲烷为溶剂,合成聚(1-烷基-2,5亚甲基吡咯),其电导率可达10-5~10-6S/cm,这种聚合物在空气中稳定性好,成型加工性优良。
1.2.2 聚噻吩(PTi)相对于其它几种导电高分子,聚噻吩类衍生物大多数具有可溶解、高电导率和高稳定性等特性。
TenKwanyue等合成了一系列烷基取代聚噻吩衍生物,掺杂前为深红色,掺杂后聚3-甲基噻吩和聚3-已基噻吩最高电导率达1~5S/cm。
Shi Jin以三氟化硼(BF3)-乙醚(EE)和AlCl3/CH3CN作为催化剂在低电位下进行电化学氧化聚合可以得到高导电性能的聚噻吩,其电导率可达到金属铝的电导率。
用电解聚合法也可得到导电聚噻吩及其衍生物。
在单体中引入取代基,聚合物电导率可达1000S/cm以上的较高指标。
在噻吩的3位上引入甲氧基,聚(3-甲氧基噻吩)的电导率为15S/cm,可溶于碳酸苯撑酯和二甲基亚砜中,并可浇注成膜。
日本的小林等采用FeCl3,化学氧化法使3-丙基磺酸钠噻吩聚合,制得分子量10万、电导率为0.1S/cm的水溶性和自掺杂聚合物。
另外,美国的Patilr则采用电解聚合法合成了侧链上具有丁基磺酸基的蓝色可溶性聚噻吩。
若在聚噻吩的3,4位上引入环氧烷烃二羟基,可使聚合发生在2,5位上,这样的导电聚合物同时具有较好的导电性和稳定性,且具有电致变色。
1.3 聚芳环和芳稠环化合物1.3.1 聚苯胺(PA n)MacDiarmid 1983年发现聚苯胺(PA n)的导电性,聚苯胺很快成为导电高分子研究的热点。
因为聚苯胺良好的热稳定性和化学稳定性而成为当前研究最多的导电高分子之一。
现在,已基本明确其化学、参杂反应、导电机理等重要问题。
可溶性聚苯胺的合成可以说是导电高分子发展的一个里程碑。
80年代末,Armes等合成了导电态水乳胶,使聚苯胺的应用第一次成为现实。
王利祥等通过控制反应后处理条件得到了部分可溶于四氢呋喃和二甲基甲酰胺的聚苯胺。
Liu C.F.等在An聚合体系中加入含有—COOH基团的聚合物乳胶如JSR 640(丁二烯/苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸)可得到电导率为10-2~10-1 S/cm的稳定水乳胶。
马永梅等通过沉淀聚合制备了二丁基萘磺酸或十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺,所得聚苯胺具有高导电率(3.0 S/cm),并易溶于普通有机溶剂。
1.3.2 聚对苯乙烯撑(PPV)首次由Kanbe合成了棕色可溶于水的PPV聚合物粉末,但其聚合度仅为10。
之后,Wessling改进了Kanbe的合成方法,在1972年制得PPV薄膜,Wessling给出10种相似合成方法,合成时由于所选择试剂和合成条件的不同得到的产率也稍有不同,其合成产率仅有41%。
Gagnon在Wessl-ing的实验基础上做了进一步的改进,于1987年合成出具有高产率的PPV,但是其合成产物的聚合度不高。
总之,以上合成方法都不尽理想。
Burroughes在前人工作基础上于1990年合成了具有完美结构的PPV,其电导率是比较高的。
国内对PPV的研究始于1993年,PPV及其衍生物合成报道自1994年相继出现,从这些报道来看,一方面是对其发光、导电机理的探索,另一方面主要是跟踪了国外的合成方法,从合成方面而言,产物产率、电导率、纯度及合成方法都无新的突破。
2.导电高分子的应用导电高分子材料具有易成型、质量轻、柔软、耐腐蚀、低密度、高弹性,具有优良的加工性能,可选择的电导率范围宽,结构易变和半导体特性,且价格便宜等特点。
导电聚合物不仅在国民经济、工业生产、科学实验和日常生活等领域具有极大的应用价值,而且孕育的巨大潜在商机已使许多企业家将目光聚焦于导电高分子产品的开发和应用研究上。
2.1 电子器件—二极管、晶体管的应用导电高分子材料在电子仪器部件中的应用得到迅速发展。
1977年后,黑格利用导电聚合物发明了一种超薄并可以弯曲的电子器件—发光二极管,迈出了导电高分子实用化的第一步。
1986年日本又用聚噻吩制成了场效应管。
这将是导电高分子未来规模化应用的一个重要突破口。
1990年英国剑桥大学R.H.Friendt首次报道具有半导体特性的导电高分子可以用于高分子发光二极管以来,高分子发光二极管的研究已成为90年代的研究热点。
现在,发光二极管的性能已发展到可以与无机发光材料相媲美的程度,相继出现的聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩二极管已部分实现了商品化,与传统的无机发光二极管相比,高分子发光二极管具有颜色可调、可弯曲、大面积和低成本等优点。
当前的研究主要是解决器件的发光效率及其寿命,正向实用化的方向发展。
这一研究热点似乎成为导电高分子领域实现导电高分子实用化的突破口。
2.2 电磁屏蔽材料传统的电磁屏蔽材料多为铜,随着各种商用和家用的电子产品数量的迅速增加,电磁波干扰已成为一种新的社会公害。
对计算机房、手机、电视机、电脑和心脏起博器等电子仪器、设备进行电磁屏蔽是极为重要的。
直接使用混有导电高分子材料的塑料做外壳,因其成形与屏蔽一体较其他方法更为方便,而导电聚合物具有防静电的特性,因此它也可以用于电磁屏蔽,而且其成本低,不消耗资源,任意面积都可方便使用,因此导电高分子是非常理想的电磁屏蔽材料替代品,利用这一特性,人们已经研制出了保护用户免受电磁辐射的电脑屏保。
这方面聚苯胺被认为是电磁干扰屏蔽最有希望的新材料,也是制造气体分子膜的理想材料。
2.3 电池导电聚合物具有掺杂和脱掺杂的特性,因此可以用作弃放电的电池和电极材料。
日本钟纺公司已成功开发了聚乙炔塑料电池,以其质轻而大受消费者欢迎。
在这方面,聚吡咯具有很大的优势,它有较高的掺杂程度和更强的稳定性,对电信息的变化也非常敏感,如果在传统的纺织物上涂上聚吡咯就能使其变成导电体,因此可溶性的聚吡咯可用于监测低浓度挥发性有机物的高灵敏度化学传感器。
聚乙烯用于二次电池的电极材料及太阳能电池材料,如果有机物的耐久性问题和高压下稳定的有机溶剂问题获得解决,那么,具有合成高分子的易生产加工成膜和可挠曲等特点的轻易、小型、高比能量的二次电池就有可能实现商品化。
有机光电导体材料的有机太阳能电池还只是在开发之中,与无机光电导体相比,有机光电导体一般都具有阻值高,稳定性(耐用性)差等缺点,但它有便宜,可大量生产,器件制造简单而大面积化,可选择吸收太阳光的物质等优点,因此,有希望成为太阳能电池和材料。
2.4 作为导体的应用—导电橡胶导电高分子可用作电导体,目前已制出了在掺杂状态下能与铜媲美的聚乙炔。
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。
日本通产省已把它列为下世纪基础技术研究之一。
但是,导电橡胶中有一种叫加压性导电橡胶,这种橡胶只有在加压时才出现导电性,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。
2.5 透明导电膜的应用导电高分子可制成彩色或无色透明的质轻的导电薄膜,在一些特殊的环境中使用。
透明导电膜,是在透明的高分子膜表(下转第45页)(上接第36页)面上形成的对可见光透明的导电性薄膜,除了在历来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、开关等电板材料、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。
3.导电高分子实用化的研究方向导电高分子在能源、光电子器件、电磁屏蔽、乃至生命科学都有广泛的应用前景。