有机导电高分子材料

有机导电高分子材料
有机导电高分子材料――聚苯胺
聚苯胺(PAn)是目前研究最为广泛的导电高分子材料之一，具有原料易得、合成简便、耐高温及抗氧化性能良好等优点，是目前公认的最具有应用潜力的导电高分子材料之一。

PAn还有独特的掺杂机制，优异的物理化学性能，良好的光、热稳定性，使其拥有许多独
特的应用领域。

目前正应用于许多高新技术如抗静电技术、太阳能电池、全塑金属防腐技术、船舶防污技术、传感器器件、电化学和催化材料、隐身技术、电致变色等，而且对这
些技术的应用探索也已取得了重要进展，并逐步向实用化迈进，显示了PAn极其广阔且诱
人的发展前景。

物质的能带结构决定其电学性质，物质的能带由各分子或原子轨道重叠而成，分为价
带和导带[1]。

通常是价带宽度大于10.0eV时，电子很难激发到导带，物质在室温下是绝
缘体；而当价带宽度为1.0eV时，电子可通过热、振动或光等方式激发到导带，物质为半
导体；经掺杂的PAn，其π成键轨道组成的价带与π反键轨道组成的导带之间的能带宽
度(价带)为1.0eV左右，所以PAn 有半导体特性。

PAn 的导电机理与其他导电高聚物的掺杂机制完全不同：它是通过质子酸掺杂，质子进入高聚物链上，使链带正电，
为维持电中性，对阴离子也进入高聚物链，掺杂后链上电子数目不发生变化，其导电
性能不仅取决于主链的氧化程度，而且与质子酸的掺杂程度有关。

PAn用质子酸掺杂时优
先在分子链的亚胺氮原子上发生质子化，生成荷电元激发态极化子，使PAn 链上掺杂价带上出现空穴，即P型掺杂，使分子内醌环消失，电子云重新分布，氮原子上正电荷离域到
大共轭键中，使PAn 呈现出高导电性。

国内外已相继开展了导电高聚物雷达吸波材料的研究，并取得了一定的进展。

聚苯胺
吸波材料[20]主要分为掺杂型聚苯胺吸波材料、聚苯胺/无机复合吸波材料、聚苯胺/聚合
物复合吸波材料、聚苯胺微管复合吸波材料。

掺杂态聚苯胺属于电损耗型介质，其吸波特
性与掺杂剂、掺杂度、制备工艺等条件有密切关系，尤其是与材料的电磁性质――电磁参
数有直接关系，对微波呈现较好的吸收性能，但掺杂聚苯胺仍存在吸收小、吸收频带窄等
缺点，不能满足应用的需要；利用磁性物质物理再掺杂和聚苯胺化学原位聚合法把聚苯胺
和高磁感软磁材料以适当的形式复合制备聚苯胺/无机复合吸波材料，具有良好的吸波特性；根据逾渗理论，可将聚苯乙烯、环氧树脂、聚氨酯、乙丙橡胶、聚酰胺等作为有机基体，利用原位聚合法和机械共混
法，即由苯胺单体在母相聚合物、母相聚合物的单体存在下引发聚合或由聚苯胺与母
相聚合物机械共混制备聚苯胺/聚合物复合吸波材料；聚苯胺微管具有新颖的中空结构，
使其具有独特的电磁特性，并有望成为一种新型的微波吸收剂，将磁性材料与聚苯胺微管
复合，以增强电磁损耗能力。

经过多年的研究，在聚苯胺导电机理，掺杂机理、合成方法和性能改善等方面已经取得了丰富的成果，但是，大部分研究成果还仅仅停留在实验室阶段，聚苯胺不溶不熔，难以加工，高温下聚苯胺发生去掺杂，电导率下降等特性是其主要原因。

要解决这一问题，并使聚苯胺走向实际应用，仍需要更多的努力和探索。

一方面，随着对聚苯胺性能机理研究的深入，从分子结构水平进行改性，利用聚苯胺衍生物代替苯胺单体合成带侧基的聚苯胺，提高聚苯胺的溶解性；另一方面，合成聚苯胺复合材料以提高其强度及耐热性。

我们相信，随着对聚苯胺研究的深入，这种独特的导电高分子材料必将全面展现出其独特的魅力，成为功能材料研究的一颗新星。

感谢您的阅读，祝您生活愉快。