导电高分子材料的简介
导电高分子材料
什么是导电高分子的掺杂呢？
纯净的导电聚合物本身并不导电，必须经过掺 杂才具备导电性
掺杂是将部分电子从聚合物分子链中迁移出来 从而使得电导率由绝缘体级别跃迁至导体级别 的一种处理过程
导电聚合物的掺杂与无机半导体的掺杂完全不 同
导电高分子的掺杂与无机半导体的掺杂的对比
目前掺杂的方式主要有两种 ：
氧化还原掺杂 ：可通过化学或电化学手段来实现 。化学 掺杂会受到磁场的影响
遗憾的是目前为止还没有发现外加磁场对聚合物的室温电 导率有明显的影响
质子酸掺杂 ：一般通过化学反应来完成，近年发现也可 通过光诱导施放质子的方法来完成
还有掺杂—脱掺杂—再掺杂的反复处理方法，这种掺杂方 法可以得到比一般方法更高的电导率和聚合物稳定性
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导电机理与结构特征
④π价电子 两个成键原子中p电子相互重叠后产生 π键，构成π键的电子称为π价电子。当π电子孤立 存在时这种电子具有有限离域性，电子在两个原 子之间可以在较大范围内移动。当两个π键通过一 个σ键连接时，π电子可以在两个π键之间移动，这 种分子结构称为共轭π键。
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导电机理与结构特征
利用导电高分子与金属线圈当电极，半导体高分子在中间，当两电 极接上电源时，半导体高分子将会开始发光。比传统的灯泡更节省能源 而且产生较少的热，具体应用包括平面电视机屏幕、交通信息标志等。
导电高分子材料的应用
半导体特性的应用－太阳能电池
导电高分子可制成太阳电池，结 构与发光二极管相近，但机制却相反 ，它是将光能转换成电能。 优势在于 廉价的制备成本，迅速的制备工艺， 具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性 。
导电高分子材料的应用
导体特性的应用
抗静电 理想的电磁屏蔽材料，可以应用在计算机、电视机、起搏器等 电磁波遮蔽涂布 能够吸收微波，因此可以做隐身飞机的涂料 防蚀涂料 能够防腐蚀，可以用在火箭、船舶、石油管道等
导电高分子
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。
导电高分子材料的导电机理
导电高分子材料的共同特征－交替的单键、双键共轭结构
聚乙炔由长链的碳分子以sp2键链接而成，每一个
碳原子有一个价电子未配对，且在垂直于sp2面上形成
未配对键。其电子云互相接触，会使得未配对电子很 容易沿着长链移动，实现导电能力。
导电高分子材料的掺杂途径
氧化掺杂 (p-doping): [CH]n + 3x/2 I2 ——> [CH]nx+ + x I3还原掺杂 (n-doping): [CH]n + x Na ——> [CH]nx- + x Na+
添补后的聚合物形成盐类，产生电流的原因并不是 碘离子或钠离子而是共轭双键上的电子移动。
2004，13英寸
导 电 高 分 子 应 用
半导体特性的应用－太阳能电池
电高分子可制成太阳电池，结 构与发光二极管相近，但机制却相
反，它是将光能转换成电能。优势
在于廉价的制备成本，简单的制备 工艺，具有塑料的拉伸性、弹性和
柔韧性。
导 电 高 分 子 应 用
导体特性的应用－防静电、电磁屏蔽、防腐蚀
聚乙炔的掺杂反应
1975年，G. MacDiarmid 、 J.Heeger与
H.Shirakawa合作进行研究，他们发现当聚乙炔曝露于 碘蒸气中进行掺杂氧化反应(doping)后，其电导率令人 吃惊地达到3000S/m。
导电高分子材料的导电机理 有机化合物中的σ 键和π键
在有机共轭分子中，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
导电高分子材料
导电高分子材料引言导电高分子材料是一类具有导电性能的高分子材料，通常通过将一定量的导电剂与高分子基体进行混合来实现。
导电高分子材料具有许多独特的性能和应用，因此在电子学、能源技术、催化剂等领域有着广泛的应用和巨大的发展潜力。
1. 导电机制导电高分子材料的导电性能主要来源于导电剂的存在。
常见的导电剂包括金属粉末、碳纳米管、导电聚合物等。
这些导电剂在高分子基体中形成导电网络，使得材料能够传导电流。
导电高分子材料的导电性能与导电剂的种类、含量、分散性以及高分子基体的性质密切相关。
2. 特殊性能与应用导电高分子材料具有许多特殊的性能，使得其在多个领域具有广泛的应用。
2.1 电子学领域导电高分子材料在电子学领域有着重要的应用，例如导电高分子材料可以用于制备有机导电薄膜晶体管（OFET），用于构建柔性显示器、智能传感器和可穿戴设备等。
导电高分子材料不仅具有良好的导电性能，还具有优秀的可拉伸性和柔韧性，能够适应各种复杂的电子设备形状。
2.2 能源技术领域导电高分子材料在能源技术领域也有广泛的应用。
例如，导电高分子材料可以用于制备柔性太阳能电池，用于光电转换、能源收集和储存等。
导电高分子材料具有较高的导电性能和光吸收性能，可以有效提高太阳能电池的能量转换效率。
2.3 催化剂领域导电高分子材料还可以作为催化剂载体，用于催化剂的载体和固定。
导电高分子材料具有较大的比表面积和多孔结构，能够提供更多的活性位点和催化反应的接触面积，从而提高催化剂的反应效率和稳定性。
3. 导电高分子材料的制备方法导电高分子材料的制备方法多种多样，常见的制备方法包括物理共混法、化学共混法、原位聚合法等。
其中，物理共混法是将导电剂和高分子基体通过物理混合来制备导电高分子材料，适用于一些导电剂与高分子基体相容性较好的体系；化学共混法是通过化学反应将导电剂与高分子基体结合，适用于一些导电剂与高分子基体相容性较差的体系；原位聚合法是在高分子合成过程中引入导电剂，使导电剂与高分子基体同时合成。
导电高分子材料
导电高分子材料所谓导电高分子是具有共轭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。
它完全不同于金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料，通常导电高分子的结构特征是具有高分子链结构和与链非键合的一价阴离子或阳离子共同组成。
即在导电高分子结构中，除了具有高分子链外，还含有由“掺杂”而引入的一价对阴离子或对阳离子。
导电聚合物最引人注目的一个特点是其电导率可以在绝缘体-半导体-金属态较宽的范围里变化。
这是目前其他材料所无法比拟的。
分类，按照材料的结构与组成，可将导电高分子分成两大类。
一类是结构型导电高分子，另一类是复合型导电高分子。
结构型导电高分子的导电机理为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：一要能产生足够数量的载流子，二是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；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。
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，长链中的Π键较为活泼，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。
复合型导电高分子复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭黑，金属粉，箔等，通过分散复合，层级复合，表面复合等方法构成的复合材料，其中以分散复合最为常用。
与结构型导电高分子不同，在复合型导电高分子中，高分子材料本身并不具备导电性，只充当了粘合剂的角色，导电性是通过混合在其中的导电性物质如炭黑，金属粉等获得的。
由于它们制备方便，有较强的实用性，因此在结构型导电高分子尚有许多技术问题没有解决的今天，人们对他们有着极大的兴趣。
导电高分子
（1）碳黑填充型导电高分 子是一种最常见的材料，是因为 其碳黑价格低廉且导电性稳定持 久。导电碳黑的主要品种有乙炔 碳黑、导电炉黑、超导电炉黑和 特导电炉黑等。 碳黑型导电高分子材料已 广泛应用于很多领域：电视膜 制唱片；导电泡沫、导电薄膜、 导电高分子多孔体、静电显影 粉可用于集成电路、场效应管、 晶体管电子原器件的静电防护； 在高压电缆、通讯电缆领域可 用于半导体层，以缓和导线表 面的电位梯度，防止静电。
中文名称：导电高分子 英文名称：conductive polymer 定义：主链具有共轭主电子体系，可通 过掺杂达到导电态，电导率达103 S/cm 以上的高分子材料。
艾伦· 马 白川 G· 克迪尔米 英树 德
艾伦· 黑 J· 格
2000年10月10日瑞典皇 家科学院将化学最高荣 誉授予美国加利福尼亚 大学物理学家艾伦· 黑 J· 格 ，宾夕法尼亚大学化 学家艾伦· 马克迪尔米 G· 德 和日本筑波大学化学 家Hideki shirakawa（白 川英树）
塑 胶 片 材
固 态 电 容 器
防 腐 涂 料 吸波涂料 防 静 电 涂 料
导电膜
Hale Waihona Puke 导 电 高 分 子 的 分 类
自1977年第一个导电高分子聚 乙炔(PAC)发现以来，在导电聚合物 的合成、结构、导电机理、性能、 应用等方面已取得很大进展。从导 电机理的角度看，导电高分子大致 可分为两大类： （1）复合型导电高分子材料
（2）结构型导电高分子材料
复合型导电高分子材料
复合型导电高分子材料是指在 高分子基体中添加导电型物质（碳 黑、碳纤维、金属粉末、薄片、金 属丝、涂金属的玻璃球和丝）通过 分散复合、层集复合等方式制成， 其制造容易，现已商品化。
导电高分子材料
导电高分子材料导电高分子材料是一种具有导电性能的高分子材料，它在电子、光电子、信息和通信等领域具有广泛的应用前景。
与传统的金属导电材料相比，导电高分子材料具有重量轻、柔韧性好、加工成型方便等优点，因此备受研究和开发的关注。
首先，导电高分子材料的导电机理是通过在高分子基质中添加导电填料来实现的。
导电填料可以是导电碳黑、导电纳米颗粒、导电聚合物等，它们在高分子基质中形成导电网络，从而赋予材料导电性能。
同时，导电高分子材料的导电性能受填料浓度、填料形貌、填料分散性等因素的影响，因此需要在材料设计和制备过程中进行精细控制。
其次，导电高分子材料在电子领域具有重要的应用。
例如，导电高分子材料可以用于制备柔性电子器件，如柔性电子显示屏、柔性电池、柔性传感器等。
由于其轻薄柔软的特性，导电高分子材料可以实现器件的弯曲和拉伸，从而拓展了电子器件的应用场景。
此外，导电高分子材料还可以用于制备导电薄膜，用于电磁屏蔽、抗静电、防雷击等领域。
此外，导电高分子材料在光电子领域也有着重要的应用。
例如，导电高分子材料可以用于制备有机太阳能电池、有机发光二极管等光电子器件。
由于其可塑性和可加工性，导电高分子材料可以实现器件的柔性化和大面积制备，从而降低了器件的制造成本，并且有望实现可穿戴电子产品的发展。
总之，导电高分子材料具有广泛的应用前景，它在电子、光电子、信息和通信等领域都有着重要的作用。
随着材料科学和工程技术的不断发展，导电高分子材料的性能和应用将会得到进一步的提升，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
希望通过对导电高分子材料的研究和开发，能够推动材料科学和工程技术的发展，为人类社会的可持续发展做出更多的贡献。
导电高分子材料
高强度导电高分子
通常化学合成的高分子常表现为没有任何 力学强度的粉末。例外：通过Shirakawa途 径可以得到高性能的聚乙炔薄膜 得到高性能导电高分子膜材料最有效和直 接的方法是电化学沉积法 低的聚合温度、强极性分子介质以及电化 学惰性的电极材料有利于生成堆积紧密， 性能良好的芳香导电高分子材料
导电高分子
导电高分子是指经化学或电化学掺杂后可以由绝缘 体向导体或半导体转变的含π电子共轭结构的有机 高分子的统称。 由于导电高分子具有特殊的结构和优异的物化性能, 使其在电子工业、信息工程、国防工程及其新技术 的开发和发展方面都具有重大的意义。
导电高分子
广义上的导电高分子材料可分为两大类：
纯净的导电聚合物本身并不导电，必须经过掺杂 才具备导电性 掺杂是将部分电子从聚合物分子链中迁移出来从 而使得电导率由绝缘体级别跃迁至导体级别的一 种处理过程 导电聚合物的掺杂与无机半导体的掺杂完全不同
★ 导电高分子的掺杂与无机半导体
的掺杂的对比
无机半导体中的掺杂
本质是原子的替代
导电高分子中的掺杂
导电高分子的导电机理
电子导电聚合物的特征是分子内含有大的共轭 π电子体系。随着π电子共轭体系的增大, 离域性 增强, 当共轭结构达到足够大时, 化合物才可提供 电子或空穴等载流子, 然后在电场的作用下, 载流 子可以沿聚合物链作定向运动, 从而使高分子材料 导电。所以说有机高分子材料成为导体的必要条件 是: 应有能使其内部某些电子或空穴具有跨键离域 移动能力的大π键共轭结构。
导电高分子的微波(100MHz—l2GHz)及毫米波(24— 40GHz)特性研究表明导电高分子如聚苯胺、聚吡咯 可用于电磁屏蔽
美国密里肯公司通过控制现场聚合条件将聚吡咯与 纤维复合，制备了商品名为Contex和Intrigue的导 电纤维，并制成了轻型伪装网，美国国防部已经将 其以用于隐形轰炸机的隐身涂料
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。
高分子导电材料
高分子导电材料高分子导电材料是一类具有导电性能的高分子材料，通常由导电聚合物或者在高分子基质中加入导电填料而成。
这类材料在电子、光电子、能源存储等领域具有广泛的应用前景。
本文将从高分子导电材料的分类、特性及应用等方面进行介绍。
首先，高分子导电材料可以根据导电机制的不同进行分类。
一种是通过掺杂将非导电的高分子材料转变为导电材料，例如通过掺杂导电填料（如碳黑、导电聚合物等）来提高材料的导电性能。
另一种是通过共轭结构的高分子材料本身具有导电性能，例如聚苯胺、聚噻吩等。
这两种分类方式都为高分子导电材料的应用提供了多样化的选择。
其次，高分子导电材料具有一些独特的特性。
首先，高分子导电材料具有较高的柔韧性和可塑性，可以通过加工成薄膜、纤维等形式，广泛应用于柔性电子产品中。
其次，高分子导电材料具有较低的密度和良好的化学稳定性，能够满足轻量化和长期稳定运行的要求。
此外，高分子导电材料还具有较好的可再生性和可降解性，符合可持续发展的要求。
最后，高分子导电材料在多个领域具有广泛的应用前景。
在电子领域，高分子导电材料可以用于制备柔性显示器、柔性电池等产品；在光电子领域，高分子导电材料可以用于制备有机光电器件，如有机太阳能电池、有机发光二极管等；在能源存储领域，高分子导电材料可以用于制备超级电容器、锂离子电池等储能设备。
这些应用领域的拓展，将进一步推动高分子导电材料的研究与应用。
综上所述，高分子导电材料作为一类具有广泛应用前景的新型材料，其分类、特性及应用等方面均具有重要意义。
随着材料科学和工程技术的不断发展，相信高分子导电材料将会在未来的科技领域中发挥重要作用，为人类社会的可持续发展做出贡献。
高分子导电材料
高分子导电材料
高分子导电材料是一类具有导电性能的材料，通常由高分子聚合物和导电填料
组成。
这种材料具有良好的导电性能和机械性能，被广泛应用于电子、光电子、能源等领域。
本文将介绍高分子导电材料的种类、性能、制备方法及应用领域。
高分子导电材料可以分为导电聚合物和导电复合材料两大类。
导电聚合物是指
在高分子聚合物中掺杂导电填料，使其具有导电性能，如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等。
而导电复合材料是将导电填料与高分子基体进行复合，如碳纳米管、石墨烯、金属颗粒等。
高分子导电材料具有优异的导电性能，可以用于制备柔性电子器件，如柔性显
示屏、柔性电池、柔性传感器等。
与传统的硅基材料相比，高分子导电材料具有重量轻、柔性好、成本低等优点，因此在柔性电子领域具有广阔的应用前景。
制备高分子导电材料的方法多种多样，常见的方法包括溶液浸渍法、电化学沉
积法、热压法等。
这些方法可以调控导电填料的含量和分布，从而影响材料的导电性能和力学性能。
除了在柔性电子领域，高分子导电材料还被广泛应用于能源领域。
例如，用于
制备柔性锂离子电池的电极材料、柔性太阳能电池的电极材料等。
这些应用不仅需要材料具有良好的导电性能，还需要具有良好的稳定性和耐久性。
总的来说，高分子导电材料具有广泛的应用前景，特别是在柔性电子和能源领域。
随着材料制备技术的不断改进和新型导电填料的涌现，高分子导电材料将会在未来发展出更多的新应用。
希望本文的介绍能够为相关领域的研究和应用提供一定的参考和帮助。
导电高分子材料及其应用综述
导电高分子材料及其应用综述导电高分子材料（Conductive Polymer Materials）是指在室温下能够具有电导性能的高分子材料。
导电高分子材料以其独特的导电性能，广泛应用于电子技术、能源存储、敏感传感、生物医学等领域。
本文将综述导电高分子材料的种类、制备方法及其在各个领域的应用。
导电高分子材料种类繁多，常见的有聚苯胺（Polyaniline）、聚咔嚓（Polyacetylene）、聚苯乙烯（Polystyrene）等。
这些高分子材料通常通过掺杂或修饰来增加其电导性。
掺杂剂常用的有氧化剂、还原剂、离子等，修饰方法可以是在高分子材料上引入功能基团或接枝其他有机小分子。
导电高分子材料的制备方法有化学聚合法、电化学聚合法、溶液浇铸法等。
化学聚合法是将单体在化学反应条件下聚合为高分子材料，如聚合物链的活性自由基引发聚合法；电化学聚合法是通过电化学氧化或还原来实现高分子材料的聚合，如聚苯胺的电化学聚合法；溶液浇铸法是将聚合单体溶于适当的溶剂中，然后制备薄膜或纤维。
导电高分子材料在电子技术领域的应用十分广泛，例如，它们可用作导电薄膜、导电涂层和电磁屏蔽材料，以提高电子器件的性能；此外，它们还可用作电极材料和导电胶黏剂，用于柔性电子器件的制备。
在能源存储领域，导电高分子材料可用作超级电容器的电极材料和锂离子电池的导电添加剂，以提高电池的性能和循环寿命。
导电高分子材料还可用于敏感传感领域，例如，利用其导电性能可以制备传感器，实现对温度、湿度、光照等环境因素的监测。
另外，由于导电高分子材料具有良好的生物相容性和生物可降解性，它们还可以应用于生物医学领域，用作生物传感器、组织工程和药物释放等。
总结起来，导电高分子材料具有广泛的种类和制备方法，并在电子技术、能源存储、敏感传感、生物医学等领域有重要的应用。
未来，随着科学技术的不断发展，导电高分子材料的制备方法将更加多样化，应用领域也将进一步拓展。
导电高分子材料
导电高分子材料
导电高分子材料是具有导电性能的高分子材料，与传统的高分子材料相比具有以下优点：较低的电阻率、较高的导电性能以及可调控的导电性能。
这些优点使得导电高分子材料在众多领域有广泛的应用。
导电高分子材料的电阻率通常在0.1~10 Ωcm范围内，相比传
统的高分子材料的电阻率要低得多。
这是因为导电高分子材料通常含有导电粒子或导电链段，这些导电因素可以提供电子导电通道，从而降低电阻。
而且，导电高分子材料的电阻率还可以通过调控导电粒子的浓度、分散度以及材料的结构等因素进行调节，使其具备可调控的导电性能。
导电高分子材料具有较高的导电性能，能够在较低的电压下产生较大的电流。
这使得导电高分子材料在电子器件制造和柔性电子领域有广泛的应用。
例如，导电高分子材料可以用于制备柔性显示器、柔性太阳能电池和柔性传感器等。
此外，导电高分子材料还可以用于制备导电纤维、导电涂料和导电膜等产品。
导电高分子材料还具有许多其他优点，如良好的机械性能、优异的化学稳定性和较高的耐热性。
这些优点使得导电高分子材料在电气化学传感器、生物传感器和能量储存装置等领域有广泛的应用。
例如，导电高分子材料可以用作电能储存装置（如超级电容器和锂离子电池）的集流体、电解质和隔离膜等关键材料。
总之，导电高分子材料是一类具有良好导电性能的高分子材料，
具有较低的电阻率、较高的导电性能以及可调控的导电性能等优点。
其在电子器件制造、柔性电子、电气化学传感器、生物传感器和电能储存装置等领域有广泛的应用前景。
随着科技的进步和材料制备技术的发展，相信导电高分子材料将会在更多的领域获得应用。
导电高分子
二、导电高分子分类
导电 聚合 物
复合型导电高分子材料:由普通的高分 子结构材料与金属或碳等导电材料,通 过分散,层合,梯度聚合,表面镀层等复 合方式构成,其导电作用主要通过其中 的导电材料来完成. 结构型导电高分子材料:其高分子本 身具备传输电荷的能力.
结构型导电聚合物按其结构特征和导电机理 分类:
全 固 体 聚 合 物 电 解 质
聚合物固 体电解质
复 合 聚 合 物 电 解 质
凝胶聚合物电解质
a. 全固体聚合物电解质
全固体聚合物电解质研究最为广泛的是用体积较 大软阴离子的锂盐（如LiClO4、LiPF6、LiAsF6、 LiCF3SO3等）掺杂PEO或PPO（聚环氧丙烷）。 以PEO为例，离子导电主要在于聚合物结构单 CH2CH2O 元 起络合作用的给电子基团的密度 与分子链的柔性有良好的配合，且能够按照Li+尺寸 自动调节分子内和分子间组成的笼的大小，氧杂原 子能够起到拟溶剂化作用，促进低晶格能的碱金属 盐的离解和迁移。但在室温条件下，未经改性的 PEO等聚合物的结晶度较高（非导电相）。另为， 聚合物无定形相（导电相）中所溶解锂盐达不到使 用的 浓度，其室温条件下导电率一般在10-8S/cm～ 10-7S/cm。
应用
电显示材料 电化学反应催化剂
有机电子器件
2.离子导电聚合物
载流子是离子的导电聚合物是离子导电聚合 物. 与电子导电聚合物相比: 1) 离子的体积比电子大; 2) 离子可以带正电,也可以带负电 在电场作用下正负电荷的移动方向是相反 的,而且各种离子的体积,化学性质各不相同, 表现出的物理化学性质也千差万别.
n
聚乙炔导电机理
H C H C H C H C
· · · · · · · · ·
高分子导电材料
高分子导电材料高分子导电材料是一种具有良好导电性能的高分子材料。
传统的高分子材料如聚合物、橡胶等通常具有绝缘性能，而高分子导电材料则能在一定程度上表现出导电、导热等金属或半导体的特性。
这使得高分子导电材料在电子器件、能源储存和传输方面有重要的应用潜力。
高分子导电材料的导电机制主要有两种：掺杂导电和共轭导电。
掺杂导电主要是通过在高分子材料中掺入电子给体或电子受体来实现导电性能的改变。
电子给体能够在高分子链中转移电子，从而使整个材料具有导电性能。
常见的电子给体包括有机金属配合物、有机胺等。
而电子受体能够从高分子链中接收电子，促使电子在材料中的传递。
共轭导电则是通过构建共轭结构的高分子材料来实现导电性能的提升。
共轭结构的高分子材料具有大量的π键和共轭电子体系，使得电子能够自由传递，从而提高导电性能。
高分子导电材料的应用领域非常广泛。
首先，它们在电子器件方面有着重要的应用。
新型的高分子导电材料可以用于制备柔性显示器、有机发光二极管（OLED）、柔性薄膜电池等电子器件。
相比传统的无机导电材料，高分子导电材料具有重量轻、柔性好、可塑性强等优点，可以制备出更加轻薄和灵活的电子器件。
其次，高分子导电材料还可以用于能源储存和传输方面。
高分子导电材料可以应用于锂离子电池、超级电容器等能源储存装置中，提高电池的导电性能和循环稳定性。
同时，高分子导电材料还可以用于太阳能电池、燃料电池等能源转换装置中，提高能源转换效率。
此外，高分子导电材料还应用于传感器、光电存储器、导电涂层等领域。
高分子导电材料能够应对不同的环境变化，如温度、湿度、压力等，因此可应用于各种传感器中，实现对环境参数的敏感检测。
光电存储器是一种基于高分子导电材料的储存器，具有良好的写入速度和可重复擦除等特点。
导电涂层则可以在各种基材上形成导电层，提高基材的导电性能，广泛用于电磁屏蔽、防腐蚀和导电材料修复等方面。
综上所述，高分子导电材料是一种具有良好导电性能的高分子材料，应用领域广泛。
导电高分子材料
导电高分子材料摘要长期以来,高分子材料由于具有良好的机械性能,作为结构材料得到广泛的用。
关于电性能,人们一直只利用高分子材料的介电性,将其作为电绝缘材料使用。
而它的导电性的发现、研究及开发则比较晚, 直到1977年才发现了第一个导电有机聚合物——掺杂型聚乙炔, 它具有类似金属的电导率。
其后世界各国大批科学家相继研究导电高分子材料,成为高分子材料中非常活跃的一个领域。
本文介绍了导电高分子材料的概念及分类,重点讨论了导电高分子材料的导电机理及其在抗静电和导电、自然温发热材料、电磁屏蔽等领域的应用。
关键词导电高分子导电机理应用1.导电高分子材料的分类按照材料的结构与组成，可将导电高分子材料分为两大类。
一类是复合型导电高分子材料,另一类是结构型或本征型导电高分子材料。
1.1复合型导电高分子材料复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的材料。
几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。
其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维 ,如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维 ,填充纤维的最佳直径为7um。
复合型导电高分子材料是在通用树脂中加入导电填料、添加剂,采用一定的成型方法而制得的。
添加剂有抗氧剂、固化剂、溶剂、润滑剂等。
复合型导电高分子的分类主要按基体树脂和导电填料的组合来定。
（1）基体树脂主要有: 聚烯烃（聚乙烯、聚丙烯等、聚氯乙烯、聚酰胺、聚对苯二甲）（2）导电填料主要有: 金属粉（金、银、铜、镍）,金属纤维（铝纤维、黄铜纤维、铁纤维、不锈钢纤维等）,碳黑、石墨、碳纤维、镀金属玻璃纤维、镀银中空玻璃微球、碳黑接枝聚合物、金属氧化物、金属盐等。
填料有球状、薄片状、树枝状、针状、带状、网状、纤维状等。
薄片状比球状更有利于增大导电粒子间的相互接触。
在一般情况下,导电粒子越小越好,但必须有一个适当的分布幅度,以获得紧密堆积,增大接触面积,提高导电能力。
导电高分子材料
什么是OLED？
有机电致发光(OLE)就是指有机材料在电流或电场的 激发作用下发光的现象。根据所使用的有机电致发光材料 的不同,人们有时将利用有机小分子为发光材料制成的器 件称为有机电致发光器件,简称OLED;而将利用高分子作为 电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光器件,简称 PLED。 但通常将两者笼统地称为有机电致发光器件,也简 称OLED。
2020/1/14
• 对于填充型导电高分子材料，目前用作复合型导电高分子 基体的主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、 ABS、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯 、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅树脂等。
• 填充型导电高分子材料的导电填料主要有、 抗静电材料、炭系材料（炭黑、石墨、碳 纤维）、金属氧化物系材料、金属系材料 （银、金、镍、铜）、各种导电金属盐以 及复合材料。
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• 导电高分子材料的分类 结构型导电高分子材料 复合型导电高分子材料
2020/1/14
• §1.1 结构型导电高分子材料
定义：结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有 导电性质的高分子材料，一般是由电子高度离域的共轭聚合物经 过适当电子受体或供体进行掺杂后制得的。
特点：结构型导电高分子材料具有易成型、质量轻、结构易变 和半导体特性。
导电高分子材料 Conductive Polymer
什么是导电高分子材料？
定义： 导电高分子材料，也称导电聚合物，因此具有聚 合物重复单元结构特征且在电场作用下能显示电 流通过的材料均称为导电高分子材料。
长期以来,高分子材料由于具有良好的机 械
导电高分子
导电高分子
1 简介
导电高分子（Conducting Polymer，简称CP）物质，是一种新兴材料，由分子能够集体电子迁移而具有电导能力的高聚高分子制成，经常用于电子、磁性、光电子以及功能结构材料等领域。
CP的性能与制作方法非常具有可调节性，且其具有半导性特征，是研究纳米科学的重要对象。
2 合成方法
CP的合成方法大致可分为两类：一类是离子交换法，其根据该材料的环状结构以及所要协调的离子态而制备；另一类则是酯化法，该法在合成中可表现出其高灵活性及改变性，而通过改变蒸发性有机试剂的组成和分子量，可以在一定程度上调节不同CP材料的电性能及结构性能。
3 特性
CP有一些自身独特的性质，如良好的机械性能，高的光、热稳定性以及可用于制作复合材料，以实现包括可膨胀性能、高分子生物功能等多种功能与应用。
CP具有柔韧性、透明性和低碳可逆耗散之外，在可以调节功能传感器、敏感元件、电子学应用以及多孔性介观结构等领域拥有广泛的应用。
4 实际应用
CP是材料科学家和工程师关注的重点材料，在包括氢能转换和扩散、农用化学、储能裂解、触摸屏显示器、有机电路和有机太阳能电池等多个领域具有重要应用价值，并对物理、化学、电子以及材料等多个学科具有重要性。
5 结语
CP是一种具有多重用处的新型材料，其非常符合更绿色、清洁及可持续发展社会需求，使CP在有机材料中越来越受到重视，也引起了各行各业的重视。
CP的利用有助于环境的保护、社会和经济的发展，对于社会经济的发展将发挥重要作用。
导电高分子
• 离子导电型聚合物的分子有亲水性．柔性好，在一定温
度条件下有类似液体的性质。允许相对体积较大的正负
离子在电场作用下在聚合物中迁移。
• 氧化还原型导电聚合物必须在聚合物骨架上带有可进行 可逆氧化还原反应的活性中心。
4.导电高分子分类
复合型导电高分子
导 电 高 分 子
结构型（本征型）导电 高分子
电子型
未掺卤素的顺式聚乙炔的导电
率为10-8～10-7S/m；未掺卤素的
Heeger
MacDiarmid
反式聚乙炔为10-3～10-2 S/m，
而当聚乙炔曝露于碘蒸气中进 行掺杂氧化反应后，其电导率 可达3000S/m。
Shirakawa
3.导电机理
• 电子导电型聚合物的共同结构特征是分子内有大的线性 共轭n电子体系，给载流子-自由电子提供离域迁移的条 件。
聚苯胺（PANI） （1980年）
聚对苯乙烯撑（PPV） （1979年）
聚噻吩（PT） （1981年）
聚庚二炔（PPP）
5.导电高分子应用
显示材料 导电材料电子来自件应用电极材料
化学反应催化剂
电磁屏蔽材料
参考文献
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离子型
4.1复合型导电高分子
复合型导电高分子是在本身不具备导电性的高分子材料 中掺混入大量导电物质，如如碳黑、石墨、碳纤维、金属 粉、金属纤维、金属氧化物等
导电高分子在作为电极材料方面的应用
导电高分子特性
总结词
导电高分子具有优良的导电性能、加工性能 和稳定性等特性。
详细描述
导电高分子材料具有优良的导电性能，可以 用于制造电极、导线等电子器件；同时，它 们还具有良好的加工性能，可以通过各种加 工技术如熔融、溶液纺丝等制备成各种形状 和尺寸的制品；此外，一些导电高分子材料 还具有优良的稳定性，可以在高温、氧化、
聚吡咯在超级电容器电极材料中的应用
总结词
聚吡咯是一种具有高导电性和良好电化学活性的导电高分子 材料，被广泛应用于超级电容器的电极材料。
详细描述
聚吡咯具有较高的电导率、良好的电化学稳定性和循环寿命 ，能够提供较高的电容量和快速的充放电速度。此外，聚吡 咯的合成方法也比较简便，有利于降低成本和提高生产效率 。
良好的电化学稳定性
导电高分子电极材料在电化学反应过 程中具有良好的稳定性，不易发生结 构变化和分解，能够保证电极的长期 使用性能。
资源丰富，成本低廉
1
导电高分子材料通常可以通过化学合成或聚合物 共混等方法制备，原料来源广泛，成本相对较低。
2
导电高分子电极材料在生产过程中可以采用规模 化生产，降低生产成本，提高经济效益。
3
导电高分子电极材料的低成本和高资源丰富性使 得其在电池和超级电容器等电极材料领域具有较 大的应用潜力。
加工性能好，易于制备
导电高分子材料具有良好的加工性能，可以通 过溶液涂覆、熔融挤出、3D打印等技术制备成 各种形状和尺寸的电极材料。
导电高分子电极材料在制备过程中可以与其他 材料进行良好的复合，通过调控复合材料的组 成和结构，实现电极材料性能的优化。
导电高分子分类
总结词
导电高分子可以根据其导电机理和化学结构进行分类。
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导电高分子材料的简介、应用和发展前景
摘要：与传统导电材料相比较,导电高分子材料具有许多独特的性能。
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。
介绍了导电高分子材料的结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。
关键词:导电高分子制备方法导电机理性能应用发展趋势
1.简介
高分子材料在很长一段时期都被用作电绝缘材料.随着不同应用领域的需要以及为进一步拓宽高分子材料的应用范围，一些高分子材料被赋予某种程度的导电性以致成为导电高分子材料。
导电高分子又称导电聚合物，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（Poly acetylene，简称PA）具有类似金属的导电性（导电高分子的导电性如图）；1977年，日本白川英树等人才发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔薄膜具有金属导电的性质，电导率达到10S/m。
这是第一个导电的高分子材料。
人们对共轭聚合物的结构和认识不断深入。
以后，相继开发出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩等能导电的高分子材料。
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。
现有的研究成果表明，发展导电高分子兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能, 具有密度小，易加工成各种复杂的形状，耐腐蚀，可大面积成膜及可在十多个数量级的范围内进行调节等特点，因此高分子导电材料不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品，而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。
1.1导电高分子材料的分类
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。
复合型导电材料是由高分子和导电剂（导电填料）通过不同的复合工艺而构成的材料。
结构型结构型导电高分子又称本征型导电高分子（Intrinsically conducting polymer，简称ICP），是指高分子材料本身或经过少量掺杂处理而具有导电性能的材料，其电导率可达半导体甚至金属导体的范围。
1.2 高分子导电材料的制备方法
复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种：一种是将亲水性聚合物或结构型导电高分子进行混合，另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中。
结构型导电聚合物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。
1.3 导电机理
高分子聚合物导电必须具备两个条件：一要能产生足够数量的载流子( 电子、空穴或离子等)；二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;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[3]。
大分子链内与链间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。
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。
2 导电高分子材料的应用
2.1 电磁屏蔽材料
导电塑料代替金属作为电子产品的外壳可以有效的起到电磁屏蔽作用,且质量轻、耐腐蚀。
2.2 导电液晶材料
液晶高聚物材料具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率以及良好的介电性和耐化学腐蚀性等一系列优异的综合性能。
具有与π电子结构相关联的线性聚烯烃和芳杂环等的共轭聚合物通过分子改性可以获得导电液晶聚合物,并且这些材料具有可溶性和可加工性。
2.3 催化剂载体
利用杂多酸对导电高分子的氧化或掺杂作用可将具有催化活性的凯金型或道森型杂多酸催化剂固定在聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺的粉末,此时导电高分子可视为一种新的催化剂载体,能提高杂多酸的催化性能。
2.4 气体分离膜
现代气体分离技术中,膜分离技术由于能耗和成本比其他分离方法低,并且无环境污染,因而十分引人注目。
已广泛应用于石油开采、化工、食品包装、保鲜、炼油厂、废气回收、工业燃烧炉节能以及环保等方面。
2.5军事隐身（隐形）材料
隐身材料是指能够减少军事目标的雷达特征、红外特征、光电特征及目视特征的材料的系统。
雷达吸波材料的作用就是将人射的雷达电磁波吸收衰掉而使武器不被雷达所发现雷达吸波材料是现代隐身技术的重点。
美国密里肯公司通过控制现场聚合条件将聚吡咯与纤维复合，制备了商品名为Centex和Intrigue的导电纤维，并制成了轻型伪装网，美国国防部已经将其以用于隐形轰炸机的隐身涂料。
中国新一代隐形战机歼-20成功试飞曾引起了世界各国的广泛关注，歼-20之所以能吸引如此多的目光，最主要是因为其隐身战斗的特性，中国已占领隐身材料的制高点。
2.6其他
导电聚合物还可以作为抗静电材料、二次电池的电极材料、太阳能电池材料、电致变色材料、自然温发热材料等,在此方面的研究已取得了很大程度的进展,且有些已经在生产中得到应用
3导电高分子的发展前景
各类高分子因有不同电子结构，故各具有不同光电、导电、电化学等特性，因而有不同应用方向。
如引进不同机能之机团于主链及侧链，更可调节其光电特性及溶解性，扩大应用范围。
未经掺杂者为半导体，经掺杂后为导体，除各具有与无机半导体及导体类似之特性外，在组件制作时尚有可低温加工、可大面积化、可挠曲等特性，故具有低制作成本及独特组件特性之优点，对未来电子及信息工业将产生巨大影响。
导电高分子之应用，大致可分三类：半导体特性，导体特性，电化学掺杂／去掺杂之可逆性。
其工业化目前尚在萌芽阶段，仅有少数工业品出现，例如利用其导体特性的固态电容器、抗静电及防蚀涂料等。
本征型导电高分子材料目前的应用前景不在于导线上，而在于特殊的光电磁和机械性能上。
一是说不能获得赢电导率的本征型导电商分子材料，二是获得的本征型导电高分子材料在空气中不稳定，电导率会很快下降。
而经过修饰的本征型导电高分子材料在光电磁学方面都有特殊的性质，往往认为在纳米微米器件上会有很广阔和应用前景。
在现实应用上，本征型导电高分子材料目前也还处在突破的前夜，真正的实用化还未取得质的进步，需要进一步验证。
关键在于其性能、价格以及市场需要与无机材料竞争；它的稳定性也需要加强，脱掺杂问题需要很好的解决；在加工性能和力学性能上，它也比工程塑料差。
这些问题都需要在规模化应用之前解决。
总之，结构型导电高分子材料主要的开发应用方向是大功率蓄电池、微波吸收材料、太阳能电池、新型感光材料。
复合型导电高分子材料是目前开发应用的重点, 主要集中在抗静电材料和电磁屏蔽产品。
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