导电高分子的应用(精)

导电高分子的应用

学校名称：华南农业大学

院系名称：材料与能源学院

时间：2017年2月27日

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。其中因聚苯胺具有原料易得、合成工艺简单、化学及环境稳定性好等特点而得到了更加广泛的研究和开发, 并在许多领域显示出了广阔的应用前景。

1在电子元器件开发中的应用

1.1用于防静电和电磁屏蔽方面

导电高聚物最先应用是从防静电开始

的。将特定比例的十二烷基苯磺酸和对甲苯磺酸混合酸掺杂的PANI与聚（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）树脂（ABS）共混挤出，制备了杂多酸掺杂PANI/ABS复合材料，通过现场聚合的方法在透明聚酯表面聚合了一层导电PANI，表面电阻可控制在

106-109Ω。通过对复合材料EMI屏蔽的研究，发现在101 GHz下，复合材料的屏蔽效能随其中PANI含量的增大而增大。

1.2 导电高分子材料在芯片开发上的运用

在各种带有微芯片的卡片以及条码读取设备

上，高分子聚合物逐渐取代硅材料。塑料芯片的

价格仅为硅芯片的1%-10%，并且由于其具有可溶

性的特性而更易于加工处理。目前国际上已经研

制出集成了几百个电子元器件的塑料芯片，采用

这种导电塑料制造的新款芯片可以大大缩小计算

机的体积，提高计算机的运算速度。

1.3 显示材料中的导电高分子材料

有机发光二极管是由一层或多层半导体有机膜，加上两头电极封装而成。在发光二极管的两端加上3伏-5伏电压，负极上的电子向有机膜移动，相反，

与有机膜相连的正极上的电子向负极移动，这样产生了相反运动方向的正负电荷载体，两对电荷载体相遇，形成了“电子-空穴对”，并以发光的形式将能量释放。由于它发光强度高、色彩亮丽，光线角几乎达到180度，可用于制造新一代的薄壁显示器，应用在手机、掌上电脑等低压电器上，也应用于金融信息显示上，使图像生动形象，并可图文通显。利用电致变色机理，还可用于制造电致变色显示器、自动调光窗玻璃等。

2在塑料薄膜太阳能电池开发中的应用

传统的硅太阳能电池不仅价格昂

贵，而且生产过程中消耗大量能源，

因此成本昂贵，无法成为替代矿物燃

料的能源，而塑料薄膜电池最大的特

点就是生产成本低、耗能少。一旦技

术成熟，可以在流水线上批量生产，

使用范围也很广。制造塑料薄膜太阳

能电池需要具有半导体性能的塑料。奥地利科学家用聚苯乙烯和碳掺杂形成富勒式结构的材料，再将它们加工成极薄的膜，然后在膜层上下两面蒸发涂上铟锡氧化物或铝作为电极。由于聚苯乙烯受到光照时会释放出电子，而富勒式结构则会吸收电子，如果将灯泡接在这两个电极上，电子开始流动就会使灯泡发光。

3在生物材料开发中的应用

在生命科学领域，导电高分子材料可制成智能材料，用于医疗和机器人制造方面。由于导电有机聚合物在微电流刺激下可以收缩或扩张，因而具备将电能转化为机械能的潜力，这类导电聚合物组成的装置在较小电流刺激下同样表现出明显的弯曲或伸张/收缩能力。为了把聚合物变成伸屈的手指活动，加上了含PPY 的三层复合膜[PPY/缘塑料膜/PPY]，其中一层PPY供给正电荷，另一层PPY供给负电荷。机器人手指工作：提供正电荷的一侧凹陷进去，即体积收缩；提供负电

荷的一侧就鼓胀起来，体积膨胀，引起手指弯曲。用改进的PAN和碳纤维合并起来作为纤维束驱动器，用它制造手指关节链，其中关节的动作是借助于激光发动和纤维反抗成对的推拉控制，是由改变pH来激发动作的，并有激发纤维和反抗纤维的数量来控制位置。

最新研究表明，DNA也可以具有导电性，因此，把导电塑料与生命科学结合起来，可以制造出人造肌肉和人造神经，以促进DNA的生长或修饰DNA，这将是导电塑料在应用上最重要的一个趋势。

4在新型航空材料开发中的应用

航空制造所用复合材料是一种聚合体树脂

制成的矩阵结构，由耐热性能良好的增强型碳素

纤维层或者玻璃纤维层胶合而成，再利用熔炉打

造成所需要的形状，以适应不同零件所承受的压

力。另外，像聚苯胺、聚吡咯可用于电磁屏蔽，

涂有其聚合纤维的飞机，能吸收雷达信号，使飞

机隐身，还可排除雷击的危险。在导弹外面裹上

一层这类聚合物，不仅可防止产生静电，还可减

轻导弹的重量