填充型导电高分子材料的研究进展_孙业斌
导电高分子材料的研究进展

导电高分子材料的研究进展导电高分子材料是一种能够传导电流的高分子材料,具有优异的导电性能和灵活的可塑性。
它们广泛应用于电子器件、柔性电子器件、能源存储和传输等领域。
随着科技的不断发展,导电高分子材料的研究也在不断取得进展。
本文将就导电高分子材料的研究进展进行探讨。
近年来,导电高分子材料的研究主要集中在三个方面:一是发展新型的导电高分子材料,二是研究导电机理,三是提高导电性能。
1.发展新型的导电高分子材料石墨烯是一种具有高导电性能的二维材料,其单层厚度仅为一个原子。
由于其优异的导电性能和独特的二维结构,石墨烯被广泛应用于导电高分子材料的开发。
例如,石墨烯可以添加到传统的高分子材料中,以提高其导电性能。
此外,石墨烯的制备方法也在不断改进,例如化学气相沉积和机械剥离技术,以提高石墨烯的制备效率和质量。
除了石墨烯,碳纳米管也是一种具有很高导电性能的材料。
碳纳米管的直径仅为几个纳米,但长度可以达到几个微米甚至更长。
碳纳米管可以在高分子基体中分散,形成导电网络,从而提高高分子材料的导电性能。
此外,一些研究人员还提出了利用纳米粒子和聚合物共同制备导电高分子材料的方法,以获得更好的导电性能。
2.研究导电机理研究导电机理是导电高分子材料研究的重要方向。
目前,导电高分子材料的导电机理主要包括两种:一种是有机导电材料的分子导电机理,即通过有机分子的电荷迁移来实现导电;另一种是金属/高分子复合材料的载流子传输机理,即通过金属粒子或纳米线来传输载流子。
研究导电机理有助于深入理解导电高分子材料的性质,并为其应用提供指导。
3.提高导电性能提高导电性能是导电高分子材料研究的重要目标之一、目前,提高导电性能的方法主要包括以下几个方面:一是通过改变高分子材料的结构和组分来调控导电性能,例如改变共聚物的比例和合成导电高分子材料的共轭结构。
二是通过添加导电剂来提高高分子材料的导电性能,例如添加金属粒子、碳纳米管等。
三是通过改变导电高分子材料的处理方法来提高其导电性能,例如通过拉伸、压印等方法调控高分子链的排列和导电网络的形成。
高导电碳系填充聚乙烯复合材料的研究进展

高导电碳系填充聚乙烯复合材料的研究进展郑桂成;赵文元【摘要】系统介绍了碳系分散体(碳黑、石墨、碳纤维、碳纳米管等)作为填料填充聚乙烯形成聚乙烯基导电复合材料的研究进展.并根据国内外高导电碳系填充聚乙烯复合材料研究成果的对比分析,对其今后发展提出建议.%The latest research developments in polymer - based conductive composites filled with carbon series dispersion as a conductive filler agent are reviewed. Modification of polymer basal body and carbon series conductive filler by blending is the main direction of current research. Based on comparison and analysis of the recent research results, suggestions of development and application in this area were put forward.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2011(000)012【总页数】4页(P40-42,51)【关键词】碳系填充;聚乙烯;导电复合材料【作者】郑桂成;赵文元【作者单位】中国海洋大学材料科学与工程研究院,山东青岛266100;中国海洋大学材料科学与工程研究院,山东青岛266100【正文语种】中文【中图分类】TQ327.8Abstract:The latest research developments in polymer-based conductive composites filled with carbon series dispersion as a conductive filler agent are reviewed.Modification of polymer basal body and carbon series conductive filler by blending is themain direction of current research.Based on comparison and analysis of the recent research results,suggestions of developmentand application in this areawere put forward.Key words:filling carbon;polyethylene;conductive compositematerials 复合导电高分子材料是聚合物基材料与导电填料通过层压复合、分散复合等方法构成的一类功能高分子材料。
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。
填充型导电材料的研究与应用

填充型导电材料的研究与应用填充型导电材料是一种将导电填料复合到非导电基体中的材料。
通过填充导电填料,可以使非导电基体具有导电性能,从而扩展了材料的应用领域。
填充型导电材料在电子领域、能源领域和生物医学领域等方面有着广泛的研究和应用。
首先,填充型导电材料在电子领域中有着重要的应用。
传统的电子器件通常需要使用金属导线来实现电流的传输,但金属导线存在一些缺点,比如重量大、柔性差等。
填充型导电材料可以在非导电基体中填充导电填料,从而实现电流的传输。
例如,碳纳米管是一种常用的导电填料,可以在聚合物基体中填充,制备出导电聚合物复合材料。
这种复合材料具有良好的导电性能和机械性能,可以广泛应用于柔性显示器、柔性传感器等电子器件中。
其次,填充型导电材料在能源领域也有重要的研究和应用。
能源存储和转换是当今社会面临的重要问题,填充型导电材料可以应用于锂离子电池、超级电容器等能源存储装置中。
近年来,石墨烯已被广泛应用于填充型导电材料,具有优良的导电性能和化学稳定性。
将石墨烯填充到聚合物基体中,可以制备出导电聚合物复合材料,用于制备灵活的锂离子电池。
此外,填充型导电材料还可以用于制备柔性太阳能电池、柔性燃料电池等能源转换装置。
最后,填充型导电材料在生物医学领域也有着广泛的研究和应用。
生物医学材料需要具备良好的生物相容性和导电性能。
填充型导电材料可以通过填充导电填料,使非导电生物医学材料具有导电性能。
例如,将碳纳米管填充到生物可降解的聚合物基体中,可以制备出导电生物医学复合材料,用于修复神经组织、人工心脏瓣膜等应用。
此外,填充型导电材料还可以用于制备导电水凝胶,用于仿生传感、生物传导等生物医学应用。
综上所述,填充型导电材料是一种具有广泛应用前景的材料。
在电子领域、能源领域和生物医学领域中,填充型导电材料都有着重要的研究和应用。
随着材料科学技术的不断发展,填充型导电材料将在更多的领域得到应用,为人类创造更多的科技创新和生活便利。
填充型导电高分子材料加工及其性能研究

填充型导电高分子材料加工及其性能研究填充型导电高分子材料是一种具有导电性能的高分子材料,在许多领域中得到了广泛的应用,比如电子设备、电磁屏蔽、静电防护等等。
随着科技的发展,对导电高分子材料的要求也越来越高,其加工工艺和性能研究也成为了研究的热点之一。
本文将介绍填充型导电高分子材料加工及其性能研究的相关内容。
填充型导电高分子材料是通过将高分子材料中添加导电填料(如碳纳米管、石墨烯、金属颗粒等)来赋予其导电性能的。
在实际应用中,这种导电材料需要满足一定的导电性能、机械性能和加工性能。
研究填充型导电高分子材料的加工工艺和性能是非常必要的。
填充型导电高分子材料的加工工艺对其性能具有重要影响。
在制备填充型导电高分子材料时,首先需要选择合适的高分子基体材料和导电填料,然后通过混炼、挤出、注射成型等工艺生产成型。
混炼是将高分子基体材料和导电填料进行均匀分散的过程,而挤出和注射成型则是将混炼后的材料进行成型加工。
混炼工艺是填充型导电高分子材料加工过程中的关键环节,它直接影响着材料的导电性能和力学性能。
一方面,混炼要求导电填料在高分子基体材料中均匀分散,以确保整个材料具有良好的导电性能;混炼还要求在保证导电性能的前提下,尽可能减少对高分子基体材料的破坏,以保持材料的力学性能。
如何选择合适的混炼工艺参数和设备,以及如何设计合理的高分子基体材料和导电填料配方,是填充型导电高分子材料加工工艺研究的重点之一。
填充型导电高分子材料的导电性能主要受到导电填料类型、填充浓度、填充方式等因素的影响。
一般来说,导电填料类型对导电性能的影响最为显著,不同类型的导电填料具有不同的导电机制和导电性能。
碳纳米管由于其优异的导电性能和机械性能,被广泛应用于填充型导电高分子材料中。
填充浓度也是影响导电性能的重要因素,通常来说,随着填充浓度的增加,材料的导电性能会逐渐增强。
当填充浓度过高时,可能会导致材料的流变性能下降,甚至影响材料的加工性能。
填充型导电高分子材料的研究与应用

填充型导电高分子材料的研究与应用填充型导电高分子材料是一类具有导电性能的高分子材料,通过将导电填料与高分子材料进行混合,在其基体中形成连续的导电网络,从而使整个材料具有导电性能。
该类材料广泛应用于电子、电力、传感器、光电和医学等领域。
本文将从材料的研究与制备、导电机制以及应用等方面进行探讨。
首先,研究与制备是填充型导电高分子材料的基础。
目前常用的填充材料包括金属纳米颗粒、碳纳米管、导电聚合物、导电纤维等。
其中,碳纳米管是最为常用的填充材料之一,由于其高导电性、高机械强度和优异的化学稳定性,成为研究的热点。
制备方法主要包括浸渍法、机械混合法、溶液混合法等。
此外,还可以通过改变填充剂的形貌和尺寸来调控材料的导电性能和力学性能,如调节碳纳米管的形貌、控制填充剂的浓度等。
其次,导电机制是填充型导电高分子材料的关键。
填充材料与高分子基体之间的相互作用导致了电子的传输。
对于碳纳米管填充体系来说,主要有两种导电机制:一种是碳纳米管之间的直接导电作用,即形成导电网络,通过碳纳米管之间的电子跃迁实现电流的传导;另一种是碳纳米管与高分子基体之间的电荷转移作用,通过电荷转移实现电流的传导。
最后,填充型导电高分子材料在多个领域中有广泛的应用。
在电子领域,这种材料可用于制备柔性电子器件、传感器、柔性显示屏等。
由于高分子材料的柔性和轻薄性,填充型导电高分子材料制备的柔性电子器件具有较好的可弯曲性和可靠性。
在传感器领域,填充型导电高分子材料可以用于制备各类传感器,如压力、应变、湿度和温度传感器等。
此外,填充型导电高分子材料还可以应用于光电器件的制备,如柔性太阳能电池、有机发光二极管等。
填充型导电高分子材料的研究与应用为高分子材料的发展带来了新的机遇和挑战。
随着对材料性能的不断要求和对新材料的开发需求,填充型导电高分子材料的合成、性能调控和应用领域的拓展将成为未来的研究方向。
同时,在实际应用中,还需要考虑材料的稳定性、可重复性以及成本等因素。
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。
导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势(精)

导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势熊伟武汉纺织大学化工学院摘要: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。
关键字:导电高分子分类制备现状Abstract : Compared with conventional conductive materials, conductive polymer material has many unique properties. Conducting polymers can be us ed as radar absorbing materials, electromagnetic shielding materials, antistatic materials. Describes the structure of conductive polymer materials, types and conducting mechanism, synthesis methods, the application of conductive poly mer materials, research status and development trend.Keywords : conductive polymer categories preparation status1 导电高分子的结构、种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 [3]。
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。
根据加入基体聚合物中导电成分的不同 , 复合型导电高分子材料可分为两类 :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 [5]。
填充型导电高分子材料加工及其性能研究

填充型导电高分子材料加工及其性能研究一、加工方法1、热成型法热成型法是一种常用的加工填充型导电高分子材料的方法。
其加工过程是将高分子基体和导电填料混合均匀,然后通过热成型加工设备进行热成型。
这种方法可以使填充型导电高分子材料形成定型的形状,满足不同的应用需求。
此外,该方法还可以利用热成型的加工温度和时间来控制材料的导电性能。
2、溶液法溶液法是将高分子基体和导电填料混合均匀,然后将其溶解于合适的溶剂中,制备成溶液进行加工。
具体实施时需要选择合适的溶剂,以保证高分子基体和导电填料在其中充分分散,并能有效地溶解于溶剂中。
该方法制备的填充型导电高分子材料具有良好的导电性能和机械性能。
3、动态加热挤出法动态加热挤出法是用高温、高压的挤出机将高分子基体和导电填料挤出成形,形成填充型导电高分子材料。
该方法具有操作简单,能够控制材料的导电性能和形状等优点。
二、性能研究1、导电性能导电性能是填充型导电高分子材料的重要性能之一。
其导电性能与导电填料的类型、质量、含量及高分子基体的性质等因素有关。
高填充量的导电填料得到充分分散并且与高分子基体良好结合的填充型导电高分子材料具有较高的导电性能。
2、机械性能3、耐热性能耐热性能是填充型导电高分子材料的另一重要性能。
其耐热性能主要受高分子基体材料的热稳定性能影响。
填充型导电高分子材料在高温条件下,高分子基体可能会分解或熔化降低它的性能。
因此,需要在制备过程中加入适量的热稳定剂以提高其耐热性能。
总之,填充型导电高分子材料具有良好的导电性和机械性能,在电子工业和新能源领域有广泛的应用前景。
在加工过程中需要根据不同应用的需求调整各种因素,以获得更好的性能表现。
高分子材料在军事隐身领域的应用

高分子材料在军事隐身领域的应用冷家库.应用化学0802班08号学习了精细高分子这门课程,使我的知识又得到了极大的丰富,老师的和蔼可亲和对我们这些学生的包容让我们感动。
作为班长的我,无论是为老师还是为班级肯定有做的不足的地方,也借这次机会,我代表全班23名同学向老师道歉:老师,您真的辛苦了!我们非常开心的和老师一起完成了这门课的教学计划。
但是这门课程与其他课程不同,因为没有考试,最终的卷纸只是一份论文,但是做下来才发现,原来这份“卷纸”是那么难做、不容易完成,而让我学到的只是更是受益匪浅,因为论文不限题目,所以给了我更大的发挥空间,我写的东西是我喜欢的,是我感兴趣的,我提出的设想也是经过我处心积虑的思考的,所以在完成作业的过程中我也是快乐的,收获也是不可言喻的。
在这篇论文中我提及了少数的几种主流材料在军事隐身技术中的应用,主要论述了导电高分子材料和智能高分子材料在军事隐身领域的应用,以及国内外的发展水平和各种材料的发展前景。
综述随着军用探测技术的迅猛发展,军事目标面临着各种雷达探测系统、红外探测系统以及光学探测系统的威胁,由于探测系统的日趋精确和导弹技术的飞速发展,使目标几乎处于“被发现即等于被命中摧毁”的程度,因此,提高军事目标的生存能力,降低被探测和发现的概率,对于现代战争来说,具有十分重要的意义【1】。
隐身技术成为了提高武器系统生存、突防,尤其是纵深打击能力的有效手段,已经成为集陆、海、空、天、电、磁六维一体的立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术技术手段,并受到世界各国的高度重视【2】。
例如B-2隐身轰炸机(美国诺斯普罗公司)大量采用石墨碳纤维材料、锯齿状雷达散射结构、蜂窝状雷达吸波结构、雷达吸波材料涂层,并采用了新型的飞翼气动外形,没有平尾、翼身融合技术,以求达到最佳隐身效果【3】。
现有的隐形材料有很多种类,也各有其长处和缺点,在这篇论文中作者对各种材料的优缺点进行了比较和罗列,可以给隐身材料的设计者提供有价值的、真实的、具有说服力的、来源可靠的数据,如果真的能达到这个目的,那么无论我的最终成绩是什么,我都是成功的。
填充型导电高分子材料加工及其性能研究

填充型导电高分子材料加工及其性能研究填充型导电高分子材料是一种具有导电性能的聚合物复合材料,通过在聚合物基体中填充导电粒子或添加导电添加剂,使其具有导电特性。
这种材料具有良好的导电性能和机械性能,广泛应用于电子器件、光电器件、传感器、储能材料等领域。
填充型导电高分子材料的加工方法有多种,常用的方法包括熔融共混法、溶液共混法、热压成型法等。
熔融共混法是将导电粒子与聚合物共同加热熔融,使其互相混合均匀,然后通过冷却固化得到填充型导电高分子材料。
溶液共混法是将导电粒子或导电添加剂溶解在聚合物溶液中,然后通过溶剂蒸发或凝胶成型得到填充型导电高分子材料。
热压成型法是将导电粒子与聚合物混合均匀,然后放入模具中,在一定的温度和压力下进行热压,使其固化成型。
填充型导电高分子材料的性能主要由导电粒子类型、填充浓度、填充方式以及聚合物基体的性质等因素决定。
导电粒子的种类有金属粉末、碳纳米管、石墨烯、导电聚合物等,这些导电粒子之间存在着电子的输运路径,从而形成导电网络。
填充浓度是指导电粒子或导电添加剂在聚合物基体中的含量,适当的填充浓度可以提高导电性能,但过高的填充浓度会降低材料的机械性能。
填充方式有物理混合、化学还原、电化学沉积等,不同的填充方式会影响导电网络的形成和材料的性能。
聚合物基体的选择也是影响性能的关键因素,一般选择具有良好的可塑性、加工性和耐久性的聚合物。
填充型导电高分子材料的主要性能包括导电性能、力学性能和热稳定性等。
导电性能是衡量填充型导电高分子材料的重要指标,通常用导电率来表示。
导电率决定了材料在电子器件中的应用范围,常用的导电率单位是西门子/米。
力学性能是指材料的强度、硬度、韧性等性能,这些性能关系着材料在使用过程中的稳定性和可靠性。
热稳定性是指填充型导电高分子材料在高温条件下的稳定性能,热稳定性好的材料可以在高温环境下长时间使用而不产生性能衰减。
在填充型导电高分子材料的研究中,除了以上提到的加工方法和性能外,还需要考虑材料的界面相容性、导电网络的形成机制、导电粒子的分散性等问题。
填充型导电材料的研究与应用

填充型导电材料的研究与应用填充型导电材料的研究目前主要集中在三个方面:导电性能优化、界面相互作用和制备方法改进。
首先,通过优化导电颗粒的种类、形貌和尺寸,可以改善填充型导电材料的导电性能。
常用的导电颗粒包括金属颗粒、碳纳米管和导电聚合物。
其次,填充型导电材料中界面的存在对其导电性能具有重要影响。
通过改变填充颗粒与基体的界面相互作用,可以有效改善导电性能。
最后,制备方法也是研究的重点之一、当前常用的制备方法包括溶液浸渍、湿法合成和热压等,但这些方法在导电性能和材料性能方面仍然存在一些问题,值得进一步探索和改进。
填充型导电材料在多个领域中具有广泛的应用。
首先,填充型导电材料可用于电子器件的制备中,如导电薄膜、导电粘接剂、传感器等。
例如,在柔性电子器件中,填充型导电材料可用于制备柔性电路板和柔性显示屏等。
其次,填充型导电材料在能源领域也具有重要的应用。
例如,在锂离子电池中,填充型导电材料可以作为电解质的添加剂,提高电池的导电性能和储能性能。
此外,填充型导电材料还可以应用于生物医学领域,用于制备生物传感器、生物植入物等。
然而,填充型导电材料研究仍面临一些挑战。
首先,导电颗粒的尺寸和形貌对填充型导电材料的性能具有重要影响,但目前对尺寸和形貌的控制还存在一些困难。
其次,填充型导电材料存在较高的界面电阻,这限制了材料的导电性能。
最后,填充型导电材料的制备方法相对复杂,制备过程中可能出现颗粒团聚、基体断裂等问题,影响材料性能。
为了克服这些挑战,未来的研究可以从以下几个方面入手。
首先,可以进一步优化导电颗粒的形貌和尺寸,通过合理设计和控制来提高材料的导电性能。
其次,可以通过表面修饰颗粒来改善填充型导电材料的界面电阻。
最后,可以尝试开发新的制备方法,如静电纺丝、柔性印刷等,以提高材料的制备效率和性能稳定性。
总而言之,填充型导电材料是一类重要的复合材料,具有广泛的研究和应用前景。
通过不断优化导电颗粒、改善界面相互作用和改进制备方法,填充型导电材料的导电性能和应用领域将得到进一步拓展。
导电高分子材料的研究进展

导电高分子材料的研究进展
鹿畅
【期刊名称】《化工中间体》
【年(卷),期】2018(000)012
【摘要】导电高分子是一类具有导电性能的高分子材料,具有金属导电性的同时,还具备易加工、比重轻、耐腐蚀、导电性能可调控等优点.与传统导电材料相比,还展现出了特殊的光电和热电性能,在能源、光电子器件、传感器、分子导线等领域有着广泛而诱人的应用前景.
【总页数】2页(P162-163)
【作者】鹿畅
【作者单位】济南德润高级中学山东 250014
【正文语种】中文
【中图分类】T
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1.炭黑填充型导电高分子材料的研究进展 [J], 刘家好; 吴赟; 吕海洋; 王俊
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3.导电高分子材料在电子器件中的研究进展 [J], 袁英
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浅谈填充型导电材料的研究与应用

浅谈填充型导电材料的研究与应用绝大局部的高分子材料的外表电阻均大于1012 ,是典型的绝缘体材料。
由于成型简单,价格低廉等优点,广泛使用于电子电器、化工建材、日常生活等几乎今天所有等各行各业之中。
高分子材料也合其他固体材料一样,在接触、别离。
摩擦的过程中会产生很高的静电,如走过化纤地毯时可达35000伏,穿脱衣服时可以到达10000伏,在翻阅塑料书籍时也有7000伏的静电。
静电的危害很大,主要表现在静电放电和静电吸引两个方面。
在静电放电时会对电子设备造成电磁干扰,导致故障、误动,甚至会击穿精细电子元件,如果静电放电发生在易燃易爆或粉尘油雾的环境中那么容易造成爆炸或者火灾等。
静电引力的危害主要在于容易造成尘土的吸附污染,或者在加工过程中发生黏结、缠结断头等,影响质量及加工。
高分子材料在经过改性以及进一步的开展之后,可以有效地降低其电阻率,改善材料的抗静电性能,扩大并稳定了高分子的应用领域,同时也赋予了它更新的机能和更广泛的用途。
聚合物导电材料主要分为三个类型,即抗静电及IDP型,填充型和ICP型。
抗静电及IDP型是通过在聚合物基体中添加抗静电剂来使聚合物导电的,它能够吸收并传导静电电荷,使之消散于大气之中。
抗静电剂一般都具有润滑作用,可以减少聚合物材料与其它材料间的摩擦力,增强了抗静电作用。
然而该类型的导电聚合物的电阻率在109-1014 之间,使用环境需要40%以上的相对湿度,而且在使用过程中,导电物质会逐渐迁移到材料外表,导致材料的耐久性和手感方面的问题。
填充型导电聚合物是在聚合物基体中添加导电物质如金属粉末、纤维,碳材料,金属盐,IDP等,使原来不导电的聚合物也具备导电性能。
复合材料电阻和导电粒子的电阻有如下关系:其中是复合体系的电阻,0是导电粒子的电阻,C是临界体积/重量含量,t是普适临界图一导电粒子填充量与电阻的关系及导电机理图如图一所示,随着导电粒子填充量的增加,电阻值均下降,究其原因,导电粒子用量增加后,逐渐在聚合物基体中形成了导电通路。
填充型导电高分子材料的研究进展(1)

摘 要: 简要介绍了导电聚合物的分类及特点, 重点论述了填充型导电高分子材料的分类、导电机理以及提高
其导电稳定性的方法, 并对填充型导电复合材料 的发展方向提出了建议。
关键词: 填充型导电高分子材料; 导电机理; 导电稳定性
中图分类号: T Q330 1 文献标识码: A
文章编号: 1005- 4030( 2009) 03- 0073- 05
2009 年
孙业斌等 填 充型导电高分子材料的研究进展
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和表面活化剂 H Z 处理不锈钢纤维后, 可明显改 善钢纤维与高密度聚乙烯基体的! 湿润∀状态, 使 复合材 料 的导 电 性 提 高 了 1 个 多 数 量级。日 本[ 22] 日立化成工业公司制造的黄铜纤维, 其长度 2~ 15mm, 直径 40~ 120 m , 很容易与树脂混炼。 填充量为 10% 时, 体积电阻率小于 10- 2 cm, 屏蔽效果可达 60dB。
当炭黑种类与用量确定后, 炭黑的分散状态 及其连续相的形成情况会对复合材料的导电性有 很大的影响。为提高炭黑的分散状态, 促使炭黑 在基体材料中形成良好的导电网络, 人们进行了 广泛深入的研究。N . C. Das[ 14] 研究了加工参数 对复合材料电导率的影响。研究发现, 炭黑填充 的 EVA 橡胶复合材料导电率随混炼时间的延长 和密炼机转子转速的增加而上升, 随混炼温度升 高稍微下降; 随硫化时间的延长开始时下降, 然后 几乎达到一个常量。杨波[ 15] 研究了极性和非极 性材料共混对复合材料导电性的影响。在聚丙烯 ( PP) / 乙烯 丙烯酸共聚物( EAA ) / 炭黑复合体 系中, 炭黑粒子有选择性地分散在 EAA 树脂中。 EA A 相在 P P 基体中呈棒状伸长结构, 且随 EAA 树脂用量的增大, 在 PP 基体中形成更多更为连 续的棒状伸长结构, 使体积电阻率迅速下降。电 性能测试结果表明: 材料在相同导电炭黑用量下 体积电阻率相对纯基体体系可降低 3~ 7 个数量 级。 2. 2 金属填充型
填充型导电高分子材料的研究与应用.39页PPT

46、我们若已接受最坏的,就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会,使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首,不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功,谁就会和我一样成.
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律,就难以成功。
3、道德行为训练,不是通过语言影响 ,而是 让儿童 练习良 好道德 行为, 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体,养 成儿童 自觉的 纪律性 ,这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
石墨烯导电高分子复合材料

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二、石墨烯简介
自2004年石墨烯(Graphene,Gr)被英国曼彻斯特大 学两位科学家Andrew Geim和Konstantin Novoselov用一 种简单的胶带剥离方法首次制得后,石墨烯便成为科学家 研究的新宠。
密堆积排列具有二维蜂窝状结构的新材料碳原子以共 价键结合,每个碳原子发生sp2杂化,这使得每个碳原子 剩余的p轨道上都有一个电子,这些电子之间相互作用, 在石墨烯垂直平面上形成一个无穷大的离域大π键,在这 个大π键中电子可自由移动,这就使得石墨烯的电导率高 达106s/m。
改 共价键改 性 性石墨烯 处 理 的 分 类
氧化石墨烯 的共价修饰
非氧化石墨烯 的共价修饰
非共价键改性石墨烯
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共价键改性石墨烯
石墨烯的共价 键功能化改性主要 是通过石墨烯或石 墨烯衍生物(如GO )进行多种化学反 应,将有机高分子 或小分子基团通过 共价键与石墨烯片 层相连接
非共价键改性石墨烯
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2、溶液共混法
溶液共混法通常是将Gr稳定的分散在有机溶剂中,然后将 聚合物基体加入到Gr分散液中;有将聚合物基体分散于有机溶 剂中,再向分散液中加入Gr。再通过机械搅拌、超声分散以及 冷冻干燥等技术制得Gr/聚合物导电复合材料。 对比:一般来说,采用溶液共混法制得的导电复合材料的导 电性要比采用熔融共混法制得的材料高。相比较熔融共混法, 溶液共混法通过机械搅拌或超声分散等一些物理手段能将石墨 烯更均匀地分散于聚合物基体中。
石墨烯的独特结构,使其在能源电池,电容导体,传 感器件,吸波材料等领域有十分广泛的应用前景。以石墨 烯为填料可大大改善聚合物的导电、导热及力学性能。
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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 2 大类[ 4] : 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。
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[ 5] 。结构型导电复合材料本 身刚度大, 难熔、难溶, 成型困难, 掺杂剂多数毒性 大, 导电稳定性差, 成本 较高, 实 用价值 有限[ 6] 。 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。与金属材料相
金属材料具有优良的导电性能, 是制备导电 复合材料的重要填料。常见的金属类导电填充剂
有: 金、银、铜、镍等细粉末、片状、箔状或加工成金 属纤维状物。金、银贵金属虽然有优异的稳定性, 但价格昂贵, 仅限用于军工等特种用途; 铜和镍类 填充剂价格较低, 但存在因氧化而降低导电性能 和在有机基体中不易分散的缺点, 虽然如此, 金属 填充型导电材料还是以低体积电阻率, 良好的导 电性而被广泛应用在导电芯体开关、传感器及电 磁波屏蔽等领域。
40% 时, 所制备的导电橡胶在 10MH z~ 1. 8GH z 频段内, 其屏蔽效能可达 66dB。何芳[ 29] 研究了 镀镍碳纤维( CF ) 增强丙烯腈/ 丁二烯/ 苯乙烯共 聚物( ABS) 复合材料, 将复合材料屏蔽效能提高 到 83dB 以 上 ( CF 用 量 20% , 频 段 0. 03 ~ 1. 2 GH z) 。此外, 刘强华[ 30] 等人对镀铝玻璃纤维在 抗静电材料的应用方面做了大量工作, 也取得了 一些成果。
镀银颗粒是人们对金属颗粒( 铜粉、铝粉等) 或无机颗粒( 玻璃微珠等) 表面镀银而制得, 由于 镀银颗粒表面银层固有体积电阻率很低, 从而降 低了整个颗粒的体积电阻率。I. K rupa[ 18] 等在高 密度聚乙烯( H DPE) 中添加了镀 银聚酰胺( PA) 颗粒, 在镀银填料体积分数为 32. 9% 时, 使复合 材料的导电率 达到 6. 8 @ 102 S # cm- 1 。李跟华 等[ 19] 采用了乙烯基三过氧叔丁基硅烷偶联剂对 镀银铜粉进行表面处理, 改善了胶料的混炼工艺 性能, 提高镀银铜粉的添加量, 使制得的导电硅 橡胶电阻率 降至 0. 018 # cm 以下。此外, 美国 Chom er ics 公司、L aird 公司和 T echnit 公司、英国 的 Dunlo p 宇航精密橡胶公司和 Janes Walker 公 司都已成功开发了以镀银颗粒为导电填料的电磁 屏蔽材料, 并实现了产品的商业化。 2. 3 纤维填充型
常用的纤维材料包括碳纤维、金属纤维和镀 金属纤维。金属纤维具有优良的导电性和良好的 机械性能和导热性能, 用金属纤维填充的复合材 料具有较好的电磁屏蔽效果、机械性能和导热性 能[ 20] , 缺点是在成型过程中易 产生缠绕折断, 金 属纤维易被氧化腐蚀、密度大、与基体相界面接触 力差等。范五一[ 21] 用脂肪酸类表面处理剂 ZH X
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特种橡胶制品
第 30 卷 第 3 期
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[ 10] 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. 58 # cm。万影[ 11] 用实验证实了结构 度高的乙炔炭黑、炭黑 N234 复合材料的导电性 优于结构度低的 N550 导电性。导电炭黑的性能 直接影响复合材料的电性能, 为进一步提高其导 电性, 国内外科研人员研究并开发了导电性能更 为优异 的炭 黑, 如国 产华 光超导 电炭 黑 ( H G ) CB) 、美国 Cabot 公司的 Super Co nduct iv e 炭黑、 以及荷兰 AK 公司的 Kent jen ) black EC 导电炭 黑等[ 12] 。马晓兵[ 13] 发现了超导炭黑/ 橡胶复合材 料不仅导电率要低于乙炔炭黑/ 橡胶复合材料, 而 且其力学性能和电阻稳定性能也优于乙炔炭黑/ 橡胶复合材料。
填充复合型导电高分子材料一般是将抗静电 剂及各种导电材料加 入到基体聚合 物中复合而 成。抗静电剂多为极性或离子型表面活性剂[ 8] ; 导电材料主要有碳系材料、金属系材料、金属氧化 物系材料、各种导电金属盐类物质以及复合填料 等。共混复合型导电高分子材料是将亲水性聚合 物或结构型导电高分子与基体高分子进行共混, 它们是抗静电材料和电磁屏蔽材料的主要用料, 其用途十分广泛。
当炭黑种类与用量确定后, 炭黑的分散状态 及其连续相的形成情况会对复合材料的导电性有 很大的影响。为提高炭黑的分散状态, 促使炭黑 在基体材料中形成良好的导电网络, 人们进行了 广泛深入的研究。N . C. Das[ 14] 研究了加工参数 对复合材料电导率的影响。研究发现, 炭黑填充 的 EVA 橡胶复合材料导电率随混炼时间的延长 和密炼机转子转速的增加而上升, 随混炼温度升 高稍微下降; 随硫化时间的延长开始时下降, 然后 几乎达到一个常量。杨波[ 15] 研究了极性和非极 性材料共混对复合材料导电性的影响。在聚丙烯 ( PP) / 乙烯 ) 丙烯酸共聚物( EAA ) / 炭黑复合体 系中, 炭黑粒子有选择性地分散在 EAA 树脂中。 EA A 相在 P P 基体中呈棒状伸长结构, 且随 EAA 树脂用量的增大, 在 PP 基体中形成更多更为连 续的棒状伸长结构, 使体积电阻率迅速下降。电 性能测试结果表明: 材料在相同导电炭黑用量下 体积电阻率相对纯基体体系可降低 3~ 7 个数量 级。 2. 2 金属填充型
收稿日期: 2009- 01- 23 作者简介: 孙业斌( 1985- ) , 男, 山东青岛人, 硕士研究生。
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比较, 导电复合材料具有加工性好、工艺简单、耐 腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。根据加 入基体聚合物中导电成分的不同, 复合型导电高 分子材料可分为 2 类[ 7] : 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。
2009 年
孙业斌等 填 充型导电高分子材料的研究进展
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和表面活化剂 H Z 处理不锈钢纤维后, 可明显改 善钢纤维与高密度聚乙烯基体的/ 湿润0状态, 使 复合材 料 的导 电 性 提 高 了 1 个 多 数 量级。日 本[ 22] 日立化成工业公司制造的黄铜纤维, 其长度 2~ 15mm, 直径 40~ 120Lm , 很容易与树脂混炼。 填充量为 10% 时, 体积电阻率小于 10- 2 8 # cm, 屏蔽效果可达 60dB。
2 填充型导电复合材料的制备及种类
填充型导电聚合物复合材料通常是将不同性 能的无机导电填料掺入到基体聚合物中, 经过分 散复合或层积复合等成型加工方法而制得。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。 2. 1 炭黑填充型
炭黑不仅价格低廉、导电性能持久稳定, 而且 可以大 幅度 调 整复 合材 料 的体 积 电 阻率 ( 1 ~ 108 8 # cm) 。因此, 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[ 9] , 主要用于抗静电材料, 也可作为面状发 热体、电极材料及电磁屏蔽材料等应用。
性能 优 于 直 接 共 混 的 T PI/ CNT 。室 温 下, 当 CN T 质量分数为 5% 时, 复合材料体积电阻率比 纯 T P I 下降了 7 个数量级; 在 2~ 10GH z 微波频 段内, 复合材料介电损耗远远大于磁损耗, 具有较 宽介电损耗( 约为 21~ 48) 。碳纳米管性能优异, 但其比表面积大、表面能高, 使用时分散困难, 容 易发生团聚。范凌云[ 32] 在悬浮液中加入表面改 性剂十八醇, 改变多臂碳纳米管( M WNT ) 表面性 质, 从 而 抑 制 了 MWNT 间 的 团 聚, 改 善 了 MWNT 在聚合物中的分 布, 增强了 纳米复合材 料的电性能, 改性后 MWNT / 聚甲基丙烯酸甲酯 ( PM MA ) 纳米复合材料电阻最小可达到 4k8 左 右。
为克服铜的易氧化性和不易分散的缺点, 欧 阳玲玉[ 16] 将钛酸偶联剂加入到铜粉导电橡胶中。 结果表明, 钛酸偶联剂通过与树脂之间形成化学 桥键, 在环氧树脂基体的界面与铜粉之间架起/ 分 桥0, 从而起到了分散和防氧化作用, 提高了铜粉 在导电橡胶基体中的分散性和抗氧化性, 进而可 以得到较好的导电性与强度。施泽民[ 17] 采用了 对铜粉表面镀银和用有机抗氧化剂对镀银铜粉表 面进行抗氧化包覆处理的方法, 来提高铜粉的抗 氧化性, 用该方法制造出的铜粉填料具有优良的 耐老化性; 在 500M H z 条 件下, 导电 涂料的屏蔽 性能可达到 60dB。
传统高分子材料的体积电阻率一般介于 l010 ~ 1020 8 # cm 之间, 一直作 为电绝缘材料使用。 自从 1977 年, 美国化学家 M acDiarm id、物理学家 H er ger 和 日本化学家 Shirakaw a 教授[ 1] 发现掺 杂聚乙炔具有良好导电性后, 世界各国科学家纷 纷投入到导电聚合物的研究当中, 各种有机导电 聚合物相继出现, 其应用范围也日益扩大, 广泛应 用于各种家用电器、航空航天、抗静电涂料、雷达 吸波材料、电磁屏蔽材料和传感器等方面[ 2, 3] , 极 大地丰富和改善了人们的生活。
近年来, 碳纳米管因其特殊结构、表面效应和 优异的导电性能在填 充型导电材料 方面受到重 视, 用其制得的导电聚合物复合材料具有质量轻、 力学性能好、导电性高、环境适应性强等突出优 点。李学峰[ 31] 通过紫外光辐照法制 备了反式 ) 1, 4 ) 聚异戊二烯( T P I) / 碳纳米管( CNT ) 复合材 料, 研究了复合材料导电性能和电磁性能。结果 表明, 随着 CNT 用量的增加, 复合材料电阻率下 降, 并且辐照法制得的 T PI/ CNT 复合材料导电