有机光电材料PPT课件
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14
Nobel Prize in Chemistry 2000
“For the discovery and development of conductive polymers”
G. MacDiarmid H.Shirakawa J.Heeger
15
材料导电能力的差异与原因
电导率 11mSm
16
率令人吃惊地达到3000S/m。
20
导电高分子材料的研究进展
后续研究进展
1980年，英国Durham大学的W.Feast得到更大密度的聚乙炔。
1983年，加州理工学院的H.Grubbs以烷基钛配合物为催化剂将环辛四烯转 换了聚乙炔，其导电率达到35000S/m，但是难以加工且不稳定。
1987年，德国BASF科学家 N. Theophiou 对聚乙炔合成方法进行了改良， 得到的聚乙炔电导率与铜在同一数量级，达到107S/m。
21
金属防腐蚀
防止低碳钢腐蚀，火箭发射塔内壁的保护
界面，两者的界面产生一个电场，阻止电子从金属流向外部的氧化层 聚苯胺还原电位0V/SCE，金属铁氧化电位 -0.7V/SCE，两者的作用在 界面形成氧化层。导电高分子层使得铁直接与界面的水相互作用而氧化 最终成为致密的氧化膜，起到保护作用
22
船舶防污涂料
海洋生物污损
传统的防污涂料采用氧化亚铜，有机锡等，污染海洋环境 含海洋生物天敌的生物防污涂料，含有有机硅低表面能防污涂料 导电防污涂料 导电聚苯胺在海水中会发生氧化还原反应 海洋生物生长的最佳PH为7-8，导电涂层的酸性环境
23
电学性能与应用
透明电极
ห้องสมุดไป่ตู้
金属和石墨电极不透明，导电高分子可以制成透明电极 但透明性与高导电性是矛盾的， 樟脑磺酸掺杂
高分子材料在 能源信息领域的应用
1
整体概况
概况一
点击此处输入 相关文本内容
01
概况二
点击此处输入 相关文本内容
02
概况三
点击此处输入 相关文本内容
03
2
能源
水力
核能
火力
风力
潮汐
地热
3
太阳能发电站
4
有机太阳能电池
植物光合作用
多晶硅太阳能电池
5
太阳能电池发展历史
1839，Bequerel发现了光电效应 1873，Selen发现了光伏效应 1954，研发出半导体技术
科学家将有机高分子与无机高分子导电聚合物 的开发研究合在一起开始了探寻之旅。
18
导电高分子材料的研究进展
导电高分子材料的发现
1974年日本筑波大学H.Shirakawa在合成聚乙炔的实验中，偶然地投 入过量1000倍的催化剂，合成出令人兴奋的有铜色的顺式聚乙炔薄膜与 银白色光泽的反式聚乙炔。
H－C≡C－H 1000 倍催化剂
印刷电路板
在绝缘的基底上镀金属铜，表面吸附贵金属，然后在铜离子 的甲醛溶液中化学沉积出铜，再用电镀的方法 可直接将导电的聚苯胺沉积在绝缘的尼龙或聚酯薄膜上
微波焊接
聚苯胺类高分子在一定的电导率范围内具有很高的介电常数 很强的吸收电磁波的能力，吸收电磁波后可将电磁能转变为热能 在两块聚乙烯之间加入聚苯胺，微波处理后，界面处的聚乙烯 熔融，最终粘结在一起，具有良好的力学性能
第一块硅晶片诞生
固体吸收光线 产生自由电荷 电荷分离
在太阳光照下，毫无损伤地产生电子能量
6
能级分布
绝 缘 体 固体中的能量状态图
半导体 金 属
7
太阳能电池发电原理
8
太阳能电池种类
硅太阳能电池 纳米晶太阳能电池
聚合物多层修饰电极型太阳能电池 多元化合物太阳能电池
9
聚合物太阳能电池
10
用于太阳能电池的高分子
材料导电能力的差异与原因
能带间隙 (Energy Band Gap)
金属之Eg值几乎为0 eV ，半导体材料Eg值在1.0~3.5 eV之间，绝 缘体之Eg值则远大于3.5 eV。
17
导电高分子材料的研究进展
初期的实验发现与理论积累
1862年，英国Letheby在硫酸中电解苯胺而得到少量导电性物质 1954年，米兰工学院G.Natta用Et3Al-Ti(OBu)4为催化剂制得聚乙炔 1970年，科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氰(SN)x具有超导性
Ti(OC4H9)4 Al(C2H5)3
温度
10－8～10－7 S/m 10－3～10－2 S/m
19
导电高分子材料的研究进展
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
36
手机结构 手机结构一般包括以下几个部分：
1.LCD LENS 材料：材质一般为PC或压克力； 连结：一般用卡勾+背胶与前盖连结。 分为两种形式：a. 仅仅在LCD上方局部区域；b.与整个面板合为一体。 2.上盖（前盖） 材料：材质一般为ABS+PC； 连结：与下盖一般采用卡勾+螺钉的连结方式（螺丝一般采用φ2，建议使用 锁螺丝以便于维修、拆卸，采用锁螺丝式时必须注意Boss的材质、孔径）。 Motorola 的手机比较钟爱全部用螺钉连结。 下盖（后盖） 材料：材质一般为ABS+PC； 连结：采用卡勾+螺钉的连结方式与上盖连结； 3.按键 材料：Rubber，pc + rubber，纯pc； 连接： Rubber key主要依赖前盖内表面长出的定位pin和boss上的rib定位。 Rubber key没法精确定位，原因在于：rubber比较软，如key pad上的定位孔 和定位pin间隙太小（<0.2-0.3mm），则key pad压下去后没法回弹。
聚乙炔 聚吡咯
聚噻吩 聚苯胺
纳米复合材料
11
高分子的化学结构
n
聚乙炔
S
n
聚噻吩
n
聚苯
n
聚苯撑乙烯
N
n
H
聚吡咯
RR
n
聚芴
12
三联苯聚乙炔
(CH2)2CH3
CC n (CH2)2O
CN
13
C60足球烯
?
??
Nobel Prize for 1996
Harold, Kroto Walter, Kohn Richard N, Zare
24
新 能 源
25
26
27
28
29
30
燃料电池-质子交换膜
CF2 CF2 x CF2 CF y
O
CF2
CF O
m
CF2 nSO3H
CF3
31
有机发光二极管
OLED：有机发光显示器，有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过 载流子注入和复合导致发光
邓青云
1979年的一天晚上，在柯达公司从事科学研究工作的 华裔科学家邓青云博士在回家的路上忽然想起有东西 忘记在实验室。回到实验室，他发现黑暗中有个亮东 西。打开灯，原来是一块做实验的有机蓄电池在发光
32
有机发光二极管OLED
33
光传导高分子材料
34
光导纤维
35
手机保护膜
防刮：采用高品质高分子材料，表面的抗摩擦和划伤能力强， 高透明度、真彩色色调以90%透光率，可以感受到舒适明亮的 画面和真实自然的色彩感 软屏幕的画面色调采用特殊微雾的表面处理技术，能有效减少 高达98%的反射视觉和外部环境光线 耐指纹和防灰尘作为特殊防静电，表面可以有效地防止指纹附 上和远离粉尘 有效的紫外线隔离高达75%，特殊表面涂层能有效隔离紫外线 屏幕所产生的负担
Nobel Prize in Chemistry 2000
“For the discovery and development of conductive polymers”
G. MacDiarmid H.Shirakawa J.Heeger
15
材料导电能力的差异与原因
电导率 11mSm
16
率令人吃惊地达到3000S/m。
20
导电高分子材料的研究进展
后续研究进展
1980年，英国Durham大学的W.Feast得到更大密度的聚乙炔。
1983年，加州理工学院的H.Grubbs以烷基钛配合物为催化剂将环辛四烯转 换了聚乙炔，其导电率达到35000S/m，但是难以加工且不稳定。
1987年，德国BASF科学家 N. Theophiou 对聚乙炔合成方法进行了改良， 得到的聚乙炔电导率与铜在同一数量级，达到107S/m。
21
金属防腐蚀
防止低碳钢腐蚀，火箭发射塔内壁的保护
界面，两者的界面产生一个电场，阻止电子从金属流向外部的氧化层 聚苯胺还原电位0V/SCE，金属铁氧化电位 -0.7V/SCE，两者的作用在 界面形成氧化层。导电高分子层使得铁直接与界面的水相互作用而氧化 最终成为致密的氧化膜，起到保护作用
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船舶防污涂料
海洋生物污损
传统的防污涂料采用氧化亚铜，有机锡等，污染海洋环境 含海洋生物天敌的生物防污涂料，含有有机硅低表面能防污涂料 导电防污涂料 导电聚苯胺在海水中会发生氧化还原反应 海洋生物生长的最佳PH为7-8，导电涂层的酸性环境
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电学性能与应用
透明电极
ห้องสมุดไป่ตู้
金属和石墨电极不透明，导电高分子可以制成透明电极 但透明性与高导电性是矛盾的， 樟脑磺酸掺杂
高分子材料在 能源信息领域的应用
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
能源
水力
核能
火力
风力
潮汐
地热
3
太阳能发电站
4
有机太阳能电池
植物光合作用
多晶硅太阳能电池
5
太阳能电池发展历史
1839，Bequerel发现了光电效应 1873，Selen发现了光伏效应 1954，研发出半导体技术
科学家将有机高分子与无机高分子导电聚合物 的开发研究合在一起开始了探寻之旅。
18
导电高分子材料的研究进展
导电高分子材料的发现
1974年日本筑波大学H.Shirakawa在合成聚乙炔的实验中，偶然地投 入过量1000倍的催化剂，合成出令人兴奋的有铜色的顺式聚乙炔薄膜与 银白色光泽的反式聚乙炔。
H－C≡C－H 1000 倍催化剂
印刷电路板
在绝缘的基底上镀金属铜，表面吸附贵金属，然后在铜离子 的甲醛溶液中化学沉积出铜，再用电镀的方法 可直接将导电的聚苯胺沉积在绝缘的尼龙或聚酯薄膜上
微波焊接
聚苯胺类高分子在一定的电导率范围内具有很高的介电常数 很强的吸收电磁波的能力，吸收电磁波后可将电磁能转变为热能 在两块聚乙烯之间加入聚苯胺，微波处理后，界面处的聚乙烯 熔融，最终粘结在一起，具有良好的力学性能
第一块硅晶片诞生
固体吸收光线 产生自由电荷 电荷分离
在太阳光照下，毫无损伤地产生电子能量
6
能级分布
绝 缘 体 固体中的能量状态图
半导体 金 属
7
太阳能电池发电原理
8
太阳能电池种类
硅太阳能电池 纳米晶太阳能电池
聚合物多层修饰电极型太阳能电池 多元化合物太阳能电池
9
聚合物太阳能电池
10
用于太阳能电池的高分子
材料导电能力的差异与原因
能带间隙 (Energy Band Gap)
金属之Eg值几乎为0 eV ，半导体材料Eg值在1.0~3.5 eV之间，绝 缘体之Eg值则远大于3.5 eV。
17
导电高分子材料的研究进展
初期的实验发现与理论积累
1862年，英国Letheby在硫酸中电解苯胺而得到少量导电性物质 1954年，米兰工学院G.Natta用Et3Al-Ti(OBu)4为催化剂制得聚乙炔 1970年，科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氰(SN)x具有超导性
Ti(OC4H9)4 Al(C2H5)3
温度
10－8～10－7 S/m 10－3～10－2 S/m
19
导电高分子材料的研究进展
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
36
手机结构 手机结构一般包括以下几个部分：
1.LCD LENS 材料：材质一般为PC或压克力； 连结：一般用卡勾+背胶与前盖连结。 分为两种形式：a. 仅仅在LCD上方局部区域；b.与整个面板合为一体。 2.上盖（前盖） 材料：材质一般为ABS+PC； 连结：与下盖一般采用卡勾+螺钉的连结方式（螺丝一般采用φ2，建议使用 锁螺丝以便于维修、拆卸，采用锁螺丝式时必须注意Boss的材质、孔径）。 Motorola 的手机比较钟爱全部用螺钉连结。 下盖（后盖） 材料：材质一般为ABS+PC； 连结：采用卡勾+螺钉的连结方式与上盖连结； 3.按键 材料：Rubber，pc + rubber，纯pc； 连接： Rubber key主要依赖前盖内表面长出的定位pin和boss上的rib定位。 Rubber key没法精确定位，原因在于：rubber比较软，如key pad上的定位孔 和定位pin间隙太小（<0.2-0.3mm），则key pad压下去后没法回弹。
聚乙炔 聚吡咯
聚噻吩 聚苯胺
纳米复合材料
11
高分子的化学结构
n
聚乙炔
S
n
聚噻吩
n
聚苯
n
聚苯撑乙烯
N
n
H
聚吡咯
RR
n
聚芴
12
三联苯聚乙炔
(CH2)2CH3
CC n (CH2)2O
CN
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C60足球烯
?
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Nobel Prize for 1996
Harold, Kroto Walter, Kohn Richard N, Zare
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新 能 源
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燃料电池-质子交换膜
CF2 CF2 x CF2 CF y
O
CF2
CF O
m
CF2 nSO3H
CF3
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有机发光二极管
OLED：有机发光显示器，有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过 载流子注入和复合导致发光
邓青云
1979年的一天晚上，在柯达公司从事科学研究工作的 华裔科学家邓青云博士在回家的路上忽然想起有东西 忘记在实验室。回到实验室，他发现黑暗中有个亮东 西。打开灯，原来是一块做实验的有机蓄电池在发光
32
有机发光二极管OLED
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光传导高分子材料
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光导纤维
35
手机保护膜
防刮：采用高品质高分子材料，表面的抗摩擦和划伤能力强， 高透明度、真彩色色调以90%透光率，可以感受到舒适明亮的 画面和真实自然的色彩感 软屏幕的画面色调采用特殊微雾的表面处理技术，能有效减少 高达98%的反射视觉和外部环境光线 耐指纹和防灰尘作为特殊防静电，表面可以有效地防止指纹附 上和远离粉尘 有效的紫外线隔离高达75%，特殊表面涂层能有效隔离紫外线 屏幕所产生的负担