最新4第电活性高分子材料汇总
合集下载
相关主题
- 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)。
如，热极化、电晕极化形成法： 1、热极化法形成法 ➢ 是制备极化型高分子驻极体的主要方法。 ➢ 在升高聚合物温度的同时，施加高电场，使材科内的偶极子指
向化，在保持电场强度的同时，降低材料温度，使偶极子的指 向性在较低温度下得以保持，而得到的高分子驻极体。 说明：
①、制备时的温度应达到该聚合物的玻璃化温度以上，熔点 以下。
优点是--方法简便，不需要控制温度； 缺点是--稳定性不如热极化形成法。
四、高分子驻极体的应用
1、制作驻极体换能器件 麦克风--将声音引起的声波振动转换成电信号。 驻极体耳机、血压计、水下声纳、超声波探头等均如此。
2、制作驻极体位移控制和热敏器件 利用压电效应，驻极体薄膜会发生弯曲，因此可以制作电控
2、电晕放电极化法 ➢ 是制备电荷注入型高分子驻极体的主要方法。 ➢ 在两电极(其中一个电极做成针型)之间施加数干伏的电压，发
生电晕放电，依靠这种放电在绝缘聚合物表面注入电荷，形成 高分子驻极体。 说明：
①、为了使电流分布均匀和控制电子注入强度，需要在针状 电圾与极化材料之间放置金属网。
②、除了电晕放电法以外，其他的放电方法，如火花放电也 可以应用。 特点：
4第电活性高分子材料
第二节 高分子驻极体和压电、热电现象
一、高分子驻极体概述
1、高分子驻极体 通过电场或电荷注入方式将绝缘体极化，其极化状态在极化
条件消失后能半永久性保留的材料称为驻极体(cLcctret)。具有 这种性质的高分子材料称为高分子驻极体(potymeric electret)。
2、高分子驻极体的结构特征（电荷分布）
②、假设材料的晶区和非晶区的热膨胀系数不同，并且材料 本身是可压缩的。
这样当材料外形尺寸由于受到外力而发生形变时（或温度变 化时），带电晶区的位置和指向将由于形变而发生变化，使整个 材料总的带电状态发生变化，构成压电（热电）现象。如下图：
三、高分子驻极体的形成方法
高分子驻极体的制备多采用物理方法实现。最常见的形成方 法包括热极化、电晕极化、液体接触极化、电子束注入法和光电 极化法。
4、高分子驻极体的特性 目前研究和使用最多的驻极体是陶瓷和聚合物类驻极体。其
中，聚合物类驻极体具有储存电荷能力强，频率相应范围宽，容易 制成柔性薄膜等性质，具有很大的发展潜力。
二、高分子驻极体的压电、热电作用原理
在驻极体的许多性质中，比较重要的是压电和热电性质。 1、压电性质
当材料受到外力作用时产生电荷，该电荷可以被测定或输 出；反之，当材料在受到电压作用时（表面电荷增加），材料会 发生形变，该形变可以产生机械功，这种物质称为压电材料。 2、热电性质
位移元件。如，光学纤维开关、磁头对准器、显示器件等。 利用热电效应，可以制作测温器件。如，红外传感器、火灾
报警器、非接触式高精度温度计和热光导摄像管等。
3、高分子驻极体在生物医学领域的应用 构成生物体的基本大分子都储存着较高密度的偶极子和分子
束电荷。即，驻极体效应是生物体的基本属性。 因此，驻极体材料是人工器官材料的重要研究对象之一。可
明显改善植入人工器官的生命力及病理器官的恢复，同时具有抑 菌能力，增加人工器官置换手术的可靠性。
4、在净化空气方面的应用 高分子驻极体表面带有电荷，利用静电吸附原理可对多种有
害物质有吸附作用，可以作为空气净化材料。 如，多孔状或者无纺布形式--空气净化过滤器；聚丙烯驻极
体纤维--卷烟过滤嘴（可替代醋酸纤维）。
易实现大面积现实。 ⑤、聚合物电致发光器件具有体积小、重量轻、制作简单、
造价低等特点。
与丙烯的共聚物，它的高绝缘性保证了良好的电荷储存性能。 ②、另外一类是强极性聚合物，如聚偏氟乙烯，这类物质具
有较大的偶极短。 事实上，很多材料都具有压电、热电性能。但是只有那些压
电常数及热电常数值较大的材料才成为压电材料或热电材料。如 表4-1所示。
在有机聚合物中经拉伸的聚偏氟乙烯（PVDF)的压电常数最大， 具有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高实用价值。
第三节 电致发光高分子材料
一、电致发光高分子材料概述 1、电致发光高分子材料
当施加电压参量时，能够将电能直接转换成光能量的功能高 分子材料称为电致发光高分子材料。其中电致发光又称电致荧光 现象。
2、电致发光高分子材料发展史 20世纪初发现晶体（SiC）电致发光材料，60年代发现非晶态
的有机电致发光材料，90年代初发现导电聚合物的电致发光材 料。至此，聚合物薄膜型电子发光器件成为研究的主流。
3、电致发光高分子材料的特点 ①、通过成份、结构等改变，能得到不同禁带宽度的发光材
料，从而获得包括红、绿、蓝三基色的全谱带发光。 ②、具有驱动电压低、低耗、宽视角、响应速度快、主动发
光等特性。 ③、材料的玻璃化温度高、不易结晶，具有挠曲性、机械强
度好。 ④、具有良好的机械加工性能，并可用简单方式成膜，很容
②、电场越强、极化过程越快、极化程度越大。 ③、当聚合物沉积在电极表面时，电荷可以通过电极注入材 料内部，使驻极体带有真实电荷。如果聚合物与电极保持一定间 隔，可以通过空气层击穿放电，给聚合物表面注入电荷。因此热 极化过程经常是一个多极化过程。 特点： 优点是--极化得到的极化取向和电荷累积可以保持较长时间。
当材料自身温度发生变化时，在材料表面的电荷会发生变 化，该变化可以测定；反之，当材料在受到电压作用时（表面电 荷增加），材料温度会发生变化，这种物质称为热电材料。 3、压电、热电作用机理
有多种机理解释。其中，主要以材料中具有“结晶区被无序 排列的非结晶区包围”这种假设为基础。即：
①、在晶区内，分子偶极矩相互平行，这样极化电荷被集中 到晶区与非晶区界面，每个晶区都成为大的偶极子。
高分子驻极体实际上是带有相对恒定电荷的带电体。其荷电
状态和结构如图4—1。
表面电荷
实电荷
（要求材料本身具有很高的绝缘性能）
驻极体电荷
体电荷
极化电荷 （要求材料的分子内部具有比较大的偶极矩，并且 在电场作用下偶极矩能够定向排列形成极化电荷）
①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩
3、高分子驻极体的主要类型 根据目前研究现状，主要有两类高分子材料。 ①、一类是高绝缘性非极性聚合物，如聚四氟乙烯和氟乙烯
向化，在保持电场强度的同时，降低材料温度，使偶极子的指 向性在较低温度下得以保持，而得到的高分子驻极体。 说明：
①、制备时的温度应达到该聚合物的玻璃化温度以上，熔点 以下。
优点是--方法简便，不需要控制温度； 缺点是--稳定性不如热极化形成法。
四、高分子驻极体的应用
1、制作驻极体换能器件 麦克风--将声音引起的声波振动转换成电信号。 驻极体耳机、血压计、水下声纳、超声波探头等均如此。
2、制作驻极体位移控制和热敏器件 利用压电效应，驻极体薄膜会发生弯曲，因此可以制作电控
2、电晕放电极化法 ➢ 是制备电荷注入型高分子驻极体的主要方法。 ➢ 在两电极(其中一个电极做成针型)之间施加数干伏的电压，发
生电晕放电，依靠这种放电在绝缘聚合物表面注入电荷，形成 高分子驻极体。 说明：
①、为了使电流分布均匀和控制电子注入强度，需要在针状 电圾与极化材料之间放置金属网。
②、除了电晕放电法以外，其他的放电方法，如火花放电也 可以应用。 特点：
4第电活性高分子材料
第二节 高分子驻极体和压电、热电现象
一、高分子驻极体概述
1、高分子驻极体 通过电场或电荷注入方式将绝缘体极化，其极化状态在极化
条件消失后能半永久性保留的材料称为驻极体(cLcctret)。具有 这种性质的高分子材料称为高分子驻极体(potymeric electret)。
2、高分子驻极体的结构特征（电荷分布）
②、假设材料的晶区和非晶区的热膨胀系数不同，并且材料 本身是可压缩的。
这样当材料外形尺寸由于受到外力而发生形变时（或温度变 化时），带电晶区的位置和指向将由于形变而发生变化，使整个 材料总的带电状态发生变化，构成压电（热电）现象。如下图：
三、高分子驻极体的形成方法
高分子驻极体的制备多采用物理方法实现。最常见的形成方 法包括热极化、电晕极化、液体接触极化、电子束注入法和光电 极化法。
4、高分子驻极体的特性 目前研究和使用最多的驻极体是陶瓷和聚合物类驻极体。其
中，聚合物类驻极体具有储存电荷能力强，频率相应范围宽，容易 制成柔性薄膜等性质，具有很大的发展潜力。
二、高分子驻极体的压电、热电作用原理
在驻极体的许多性质中，比较重要的是压电和热电性质。 1、压电性质
当材料受到外力作用时产生电荷，该电荷可以被测定或输 出；反之，当材料在受到电压作用时（表面电荷增加），材料会 发生形变，该形变可以产生机械功，这种物质称为压电材料。 2、热电性质
位移元件。如，光学纤维开关、磁头对准器、显示器件等。 利用热电效应，可以制作测温器件。如，红外传感器、火灾
报警器、非接触式高精度温度计和热光导摄像管等。
3、高分子驻极体在生物医学领域的应用 构成生物体的基本大分子都储存着较高密度的偶极子和分子
束电荷。即，驻极体效应是生物体的基本属性。 因此，驻极体材料是人工器官材料的重要研究对象之一。可
明显改善植入人工器官的生命力及病理器官的恢复，同时具有抑 菌能力，增加人工器官置换手术的可靠性。
4、在净化空气方面的应用 高分子驻极体表面带有电荷，利用静电吸附原理可对多种有
害物质有吸附作用，可以作为空气净化材料。 如，多孔状或者无纺布形式--空气净化过滤器；聚丙烯驻极
体纤维--卷烟过滤嘴（可替代醋酸纤维）。
易实现大面积现实。 ⑤、聚合物电致发光器件具有体积小、重量轻、制作简单、
造价低等特点。
与丙烯的共聚物，它的高绝缘性保证了良好的电荷储存性能。 ②、另外一类是强极性聚合物，如聚偏氟乙烯，这类物质具
有较大的偶极短。 事实上，很多材料都具有压电、热电性能。但是只有那些压
电常数及热电常数值较大的材料才成为压电材料或热电材料。如 表4-1所示。
在有机聚合物中经拉伸的聚偏氟乙烯（PVDF)的压电常数最大， 具有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ高实用价值。
第三节 电致发光高分子材料
一、电致发光高分子材料概述 1、电致发光高分子材料
当施加电压参量时，能够将电能直接转换成光能量的功能高 分子材料称为电致发光高分子材料。其中电致发光又称电致荧光 现象。
2、电致发光高分子材料发展史 20世纪初发现晶体（SiC）电致发光材料，60年代发现非晶态
的有机电致发光材料，90年代初发现导电聚合物的电致发光材 料。至此，聚合物薄膜型电子发光器件成为研究的主流。
3、电致发光高分子材料的特点 ①、通过成份、结构等改变，能得到不同禁带宽度的发光材
料，从而获得包括红、绿、蓝三基色的全谱带发光。 ②、具有驱动电压低、低耗、宽视角、响应速度快、主动发
光等特性。 ③、材料的玻璃化温度高、不易结晶，具有挠曲性、机械强
度好。 ④、具有良好的机械加工性能，并可用简单方式成膜，很容
②、电场越强、极化过程越快、极化程度越大。 ③、当聚合物沉积在电极表面时，电荷可以通过电极注入材 料内部，使驻极体带有真实电荷。如果聚合物与电极保持一定间 隔，可以通过空气层击穿放电，给聚合物表面注入电荷。因此热 极化过程经常是一个多极化过程。 特点： 优点是--极化得到的极化取向和电荷累积可以保持较长时间。
当材料自身温度发生变化时，在材料表面的电荷会发生变 化，该变化可以测定；反之，当材料在受到电压作用时（表面电 荷增加），材料温度会发生变化，这种物质称为热电材料。 3、压电、热电作用机理
有多种机理解释。其中，主要以材料中具有“结晶区被无序 排列的非结晶区包围”这种假设为基础。即：
①、在晶区内，分子偶极矩相互平行，这样极化电荷被集中 到晶区与非晶区界面，每个晶区都成为大的偶极子。
高分子驻极体实际上是带有相对恒定电荷的带电体。其荷电
状态和结构如图4—1。
表面电荷
实电荷
（要求材料本身具有很高的绝缘性能）
驻极体电荷
体电荷
极化电荷 （要求材料的分子内部具有比较大的偶极矩，并且 在电场作用下偶极矩能够定向排列形成极化电荷）
①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩
3、高分子驻极体的主要类型 根据目前研究现状，主要有两类高分子材料。 ①、一类是高绝缘性非极性聚合物，如聚四氟乙烯和氟乙烯