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导电高分子材料
11
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
6
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。
7
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
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
6
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。
7
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
导电高分子材料通用课件
性。
加工性能
要点一
总结词
加工性能是导电高分子材料的另一个重要性能参数，它决 定了材料在加工过程中的可加工性和加工效果。
要点二
详细描述
加工性能包括材料的熔融流动性、热稳定性、可塑性和延 展性等。良好的加工性能能够保证导电高分子材料在加工 过程中具有良好的可加工性和加工效果，从而提高材料的 实用性和生产效率。
导电高分子材料通用课件
目 录
• 导电高分子材料的导电机理 • 导电高分子材料的制备方法 • 导电高分子材料的性能参数 • 导电高分子材料的发展趋势与挑战
目 录
• 导电高分子材料在新能源领域的应 • 导电高分子材料在智能材料与器件
01
CATALOGUE
导电高分子材料简介
导电高分子材料的定义
总结词
详细描述
聚合物共混法是通过将导电高分子材料与非 导电高分子材料混合，制备成复合材料的方 法。这种方法可以充分利用各种高分子材料 的优点，制备出性能优异的复合材料，但需 要解决相容性问题，以保证良好的导电性能。
04
CATALOGUE
导电高分子材料的性能参数
电导 率
总结词
电导率是导电高分子材料最重要的性 能参数之一，它决定了材料的导电能 力和效率。
物理掺杂法
总结词
通过物理方式将导电物质掺入高分子材料中， 使其获得导电性能的方法。
详细描述
物理掺杂法是一种简单易行的方法，通过将 导电物质如碳黑、石墨烯、金属纳米颗粒等 掺入高分子材料中，使其获得导电性能。这 种方法工艺简单，成本低，但导电性能受掺 杂物质种类和含量影响较大。
聚合物共混法
总结词
将导电高分子材料与非导电高分子材料混合， 形成具有导电性能的复合材料的方法。
加工性能
要点一
总结词
加工性能是导电高分子材料的另一个重要性能参数，它决 定了材料在加工过程中的可加工性和加工效果。
要点二
详细描述
加工性能包括材料的熔融流动性、热稳定性、可塑性和延 展性等。良好的加工性能能够保证导电高分子材料在加工 过程中具有良好的可加工性和加工效果，从而提高材料的 实用性和生产效率。
导电高分子材料通用课件
目 录
• 导电高分子材料的导电机理 • 导电高分子材料的制备方法 • 导电高分子材料的性能参数 • 导电高分子材料的发展趋势与挑战
目 录
• 导电高分子材料在新能源领域的应 • 导电高分子材料在智能材料与器件
01
CATALOGUE
导电高分子材料简介
导电高分子材料的定义
总结词
详细描述
聚合物共混法是通过将导电高分子材料与非 导电高分子材料混合，制备成复合材料的方 法。这种方法可以充分利用各种高分子材料 的优点，制备出性能优异的复合材料，但需 要解决相容性问题，以保证良好的导电性能。
04
CATALOGUE
导电高分子材料的性能参数
电导 率
总结词
电导率是导电高分子材料最重要的性 能参数之一，它决定了材料的导电能 力和效率。
物理掺杂法
总结词
通过物理方式将导电物质掺入高分子材料中， 使其获得导电性能的方法。
详细描述
物理掺杂法是一种简单易行的方法，通过将 导电物质如碳黑、石墨烯、金属纳米颗粒等 掺入高分子材料中，使其获得导电性能。这 种方法工艺简单，成本低，但导电性能受掺 杂物质种类和含量影响较大。
聚合物共混法
总结词
将导电高分子材料与非导电高分子材料混合， 形成具有导电性能的复合材料的方法。
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
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
电导体－导电塑料
Macdiarmid研究小组研制出纳米电子线路，成本非常低廉，一块纳米 电子线路板的成本仅为1美分。 2005年日本东北大学宫下德治研究小组，利用LB膜法研制出了数十nm 厚的导电高分子（聚噻吩）薄膜，使用它设计并试制了驱动原理采用电化学 氧化还原反应的晶体管。试制出的晶体管在1.2V电压下工作，导通截止比为
1970年：科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氮(SN)x具有 超导性。
01
导电高分子发展历程
1975年：A.G.MacDiarmid、A.J.Heeger与H.Shirakawa合作研究，将无机 导电聚合物研制与有机导电聚合物研制相结合。发现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。
是电磁吸收性能好，能够吸收雷达波，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 前 景
•近年来,科研工作者又在高强度导电高分子、可加工导电高分子 领域开展大量研究工作,并取得了很大的进展。今后导电高分子 的发展趋势可归纳为为: (1)合成具有高导电率及在空气中长期
2000。具有可印刷、可弯曲等特点。
韩国釜山大学教授李光熙和亚洲大学教授李硕炫组成的研究小组成功开 发出一种新型高分子导电塑料。这种塑料具有金属的特性，能在极低温下
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
电导体－导电塑料
Macdiarmid研究小组研制出纳米电子线路，成本非常低廉，一块纳米 电子线路板的成本仅为1美分。 2005年日本东北大学宫下德治研究小组，利用LB膜法研制出了数十nm 厚的导电高分子（聚噻吩）薄膜，使用它设计并试制了驱动原理采用电化学 氧化还原反应的晶体管。试制出的晶体管在1.2V电压下工作，导通截止比为
1970年：科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氮(SN)x具有 超导性。
01
导电高分子发展历程
1975年：A.G.MacDiarmid、A.J.Heeger与H.Shirakawa合作研究，将无机 导电聚合物研制与有机导电聚合物研制相结合。发现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。
是电磁吸收性能好，能够吸收雷达波，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 前 景
•近年来,科研工作者又在高强度导电高分子、可加工导电高分子 领域开展大量研究工作,并取得了很大的进展。今后导电高分子 的发展趋势可归纳为为: (1)合成具有高导电率及在空气中长期
2000。具有可印刷、可弯曲等特点。
韩国釜山大学教授李光熙和亚洲大学教授李硕炫组成的研究小组成功开 发出一种新型高分子导电塑料。这种塑料具有金属的特性，能在极低温下
六种导电高分子(或绝缘高分子)材料的分析
六种导电高分子(或 绝缘高分子)材料的
分析
目录
• 引言 • 六种导电高分子材料概述 • 导电高分子材料的导电机理
目录
• 导电高分子材料的性能比较 • 导电高分子材料的应用前景 • 结论
01
引言
背景介绍
高分子材料在日常生活和工业生产中 广泛应用，包括塑料、橡胶、纤维等。
随着科技的发展，导电高分子材料逐 渐受到关注，因为它们具有传统金属 材料无法比拟的优势，如质量轻、可 塑性好、耐腐蚀等。
THANKS
感谢观看
聚二炔
聚二炔是一种具有高度不饱和键的高分子化合物，具有良好的导电性能和化学反应 活性。
它被广泛应用于光电转换器件、传感器和生物医学等领域。
聚二炔的导电性能可以通过改变分子结构和掺杂其他元素或分子来调节。
03
导电高分子材料的导电机 理
电子导电型
总结词
电子导电型高分子材料通过电子的流动传递电流。
详细描述
导电高分子材料可以作为 超级电容器的电极材料， 提高电极的储能密度和充 放电性能。
在传感器领域的应用
气体传感器
导电高分子材料可以作为 气体传感器的敏感材料， 用于检测气体中的有害物 质。
湿度传感器
导电高分子材料可以作为 湿度传感器的敏感材料， 用于检测环境湿度。
压力传感器
导电高分子材料可以作为 压力传感器的敏感材料， 用于检测压力变化。
稳定性比较
聚乙炔
01 稳定性较差，容易氧化和聚合
。Hale Waihona Puke 聚苯胺02 稳定性较好，具有较好的抗氧
化性能和热稳定性。
聚吡咯
03 稳定性较差，容易发生氧化和
降解。
聚噻吩
04 稳定性较好，具有较好的热稳
分析
目录
• 引言 • 六种导电高分子材料概述 • 导电高分子材料的导电机理
目录
• 导电高分子材料的性能比较 • 导电高分子材料的应用前景 • 结论
01
引言
背景介绍
高分子材料在日常生活和工业生产中 广泛应用，包括塑料、橡胶、纤维等。
随着科技的发展，导电高分子材料逐 渐受到关注，因为它们具有传统金属 材料无法比拟的优势，如质量轻、可 塑性好、耐腐蚀等。
THANKS
感谢观看
聚二炔
聚二炔是一种具有高度不饱和键的高分子化合物，具有良好的导电性能和化学反应 活性。
它被广泛应用于光电转换器件、传感器和生物医学等领域。
聚二炔的导电性能可以通过改变分子结构和掺杂其他元素或分子来调节。
03
导电高分子材料的导电机 理
电子导电型
总结词
电子导电型高分子材料通过电子的流动传递电流。
详细描述
导电高分子材料可以作为 超级电容器的电极材料， 提高电极的储能密度和充 放电性能。
在传感器领域的应用
气体传感器
导电高分子材料可以作为 气体传感器的敏感材料， 用于检测气体中的有害物 质。
湿度传感器
导电高分子材料可以作为 湿度传感器的敏感材料， 用于检测环境湿度。
压力传感器
导电高分子材料可以作为 压力传感器的敏感材料， 用于检测压力变化。
稳定性比较
聚乙炔
01 稳定性较差，容易氧化和聚合
。Hale Waihona Puke 聚苯胺02 稳定性较好，具有较好的抗氧
化性能和热稳定性。
聚吡咯
03 稳定性较差，容易发生氧化和
降解。
聚噻吩
04 稳定性较好，具有较好的热稳
导电高分子材料
导电高分子材料专业班级：材料43学生姓名：王宏辉学号：2140201060完成时间：2017年3月29日导电高分子材料导电高分子材料一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10-6S／m以上的聚合物材料。
导电高分子材料分类：导电高分子可分为复合型导电高聚物和构型导电聚合物。
复合型导电高聚物是以高分子材料为基体，加入一定数量的导电物质(如碳黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。
该类聚合物兼有高分子材料的加工特性和金属的导电性。
与金属相比较，导电性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。
结构型导电聚合物是指高分子聚合物本身或经少量掺杂后具有导电性的高分子物质，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。
从导电时载流子的种类来看，结构型导电高分子聚合物又被分为离子型和电子型两类。
离子型导电高分子(IoIlic Conductive Polymers)通常又叫高分子固体电解质(S0lid Polymer Electrolytes，简称SPE)，其导电时的载流子主要是离子。
电子型导电高分子(10nic Electrically conductive Polymers)指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料，导电的载流子是电子(或空穴)。
这类材料是目前世界导电高分子材料研究开发的重点。
导电机理：构型导电聚合物导电机理：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：(1)要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等)；(2)大分子链内和链闻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(“自由体积模型”)；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”)。
(精选)导电高分子材料(11)
咯(PPY)、聚噻吩(PTH)、聚对苯乙烯 (PPV)、聚苯胺(PANI)以及他们的衍生物
• 其中聚苯胺结构多样、掺杂机制独特、稳
定性高技术应用前景广泛，在目前的研究 中备受重视
• 其中聚乙炔的所能达到的电导率在已发现
的导电聚合物中是最高的，达到了 105S/cm量级，接近Pt和Fe的室温电导率
5
6
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
14
• 清华大学的石高全等用纯的二氟化硼乙
醇溶液做电解质，不锈钢片做电极在一 定的电压下获得了力学强度超过铝的聚 噻吩膜和高强度聚苯膜，在这一体系中 还能获得厚度为400到500um的高强度 导电聚合物板，它的抗张强度大大超过 了一般的通用塑料
• 使用Ziggler—Natta催化剂AlEt3/Ti(OBu)4,Ti
的浓度为3mmol/L，Al/Ti约为3—4。催化剂溶 于甲苯中，冷却到-78度,通入乙炔，可在溶液表 面生成顺式的聚乙炔薄膜。掺杂后电导率达到 105S/cm量级
3
导电聚合物是由具有共轭∏键的聚合物 经过化学或电化学的掺杂而形成的
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
7
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 导电高分子中的掺杂
电致伸缩效应 微触动器
19
• 以聚乙炔、聚苯胺膜为正极，锂为负极，高氯酸
• 其中聚苯胺结构多样、掺杂机制独特、稳
定性高技术应用前景广泛，在目前的研究 中备受重视
• 其中聚乙炔的所能达到的电导率在已发现
的导电聚合物中是最高的，达到了 105S/cm量级，接近Pt和Fe的室温电导率
5
6
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
14
• 清华大学的石高全等用纯的二氟化硼乙
醇溶液做电解质，不锈钢片做电极在一 定的电压下获得了力学强度超过铝的聚 噻吩膜和高强度聚苯膜，在这一体系中 还能获得厚度为400到500um的高强度 导电聚合物板，它的抗张强度大大超过 了一般的通用塑料
• 使用Ziggler—Natta催化剂AlEt3/Ti(OBu)4,Ti
的浓度为3mmol/L，Al/Ti约为3—4。催化剂溶 于甲苯中，冷却到-78度,通入乙炔，可在溶液表 面生成顺式的聚乙炔薄膜。掺杂后电导率达到 105S/cm量级
3
导电聚合物是由具有共轭∏键的聚合物 经过化学或电化学的掺杂而形成的
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
7
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 导电高分子中的掺杂
电致伸缩效应 微触动器
19
• 以聚乙炔、聚苯胺膜为正极，锂为负极，高氯酸
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
[1]冀勇斌等.导电高分子材料及其应用[J].材料导报,2005,9:274-276. [2]曹丰,李东旭,管自生.导电高分子聚苯胺研究进展[J].材料导 报.2007,21(8):48-50. [3] 陈东红, 虞鑫海, 徐永芬.导电高分子材料的研究进展[J].化学与 黏合.2012, 34(6):61-64. [4]马冰琳. 导电高分子材料的研究与应用探究[J]. 科研发展. 2011:36-38.
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
导电高分子聚苯胺及其应用
3、传感器领域
3、传感器领域
聚苯胺作为一种敏感材料，在传感器领域有着广泛的应用。通过化学或电化 学掺杂，聚苯胺的导电性能发生变化，利用这种特性可以制造出各种传感器。例 如，基于聚苯胺的酸碱传感器可以用来检测溶液的酸碱度，而聚苯胺基的压力传 感器则可以用于监测压力变化。
Байду номын сангаас
三、研究方法
1、化学反应机理
导电高分子聚苯胺的合成
3、聚合反应：将苯胺单体、氧化剂和催化剂混合在一起，在适当的温度和压 力条件下进行聚合反应。
导电高分子聚苯胺的合成
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高分子聚苯 胺。
4、后处理：通过后处理步骤， 如脱色、干燥等，得到纯净的导 电高分子聚苯胺。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
导电高分子聚苯胺及其应用
01 引言
目录
02 一、研究现状
03 二、应用领域
04 三、研究方法
05 参考内容
引言
引言
导电高分子材料在当代科技领域具有广泛的应用前景，其中聚苯胺作为一种 新型的高分子导电材料备受。聚苯胺具有优异的导电性能、良好的化学稳定性和 易于制备等优点，成为一种极具潜力的导电高分子材料。本次演示将详细介绍聚 苯胺的研究现状、应用领域及研究方法，并展望其未来发展方向。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
3、功能性应用研究：除了传统的电子、航天、建筑等领域，探索聚苯胺在新 能源、生物医学等领域的应用，如作为电池材料、生物传感器等。
4、后处理：通过后处理步骤，如脱色、干燥等，得到纯净的导电高 分子聚苯胺。
4、理论计算模拟：通过理论计算和模拟，深入了解聚苯胺的分子结构和性能 之间的关系，为材料的设计和优化提供指导。
《导电高分子》课件
植物提取法
从植物中提取高分子物质，再通过化学反应将导电物质引入高分子链中。
04
导电高分子材料的性能 优化
掺杂技术
综述
掺杂技术是通过向高分子材料中添加其他物质， 以改变其导电性能的一种方法。
原理
掺杂剂与高分子材料相互作用，产生电子转移， 从而增加材料的导电性。
应用
广泛应用于聚乙炔、聚噻吩等导电高分子的性能 优化。
详细描述
这类材料结合了电子导电型和离子导电型高分子材料的优点，具有更高的导电性 能和稳定性，广泛应用于电极材料、传感器、电池等领域。混合导电型高分子材 料的制备工艺和性能调控是研究的重点和难点。
03
导电高分子的制备方法
化学合成法
聚合法
通过聚合反应将小分子单体转化为高分 子聚合物，是制备导电高分子的常用方 法。
环境友好性和可持续发展
可生物降解
开发可生物降解的导电高分子材料，降低对环境的污染。
资源回收
研究导电高分子的回收再利用技术，实现资源的可持续利用。
绿色合成方法
采用环保的合成方法制备导电高分子材料，减少对环境的负面影响 。
导电高分子的应用领域
导电高分子在电子领域的应用 主要包括集成电路、电极材料 、传感器等，可以替代传统的 金属材料，降低成本和提高性
能。
在通信领域，导电高分子可用 于制造电磁屏蔽材料、高频电 缆等，提高通信设备的电磁兼
容性和信号传输质量。
在能源领域，导电高分子可用 于太阳能电池、燃料电池等新 能源设备的电极材料和隔膜材 料，提高能源利用效率和设备 稳定性。
在环保领域，导电高分子可用 于污水处理、空气净化等方面 的电极材料和催化剂载体，改 善环境质量。
02
导电高分子材料的分类
从植物中提取高分子物质，再通过化学反应将导电物质引入高分子链中。
04
导电高分子材料的性能 优化
掺杂技术
综述
掺杂技术是通过向高分子材料中添加其他物质， 以改变其导电性能的一种方法。
原理
掺杂剂与高分子材料相互作用，产生电子转移， 从而增加材料的导电性。
应用
广泛应用于聚乙炔、聚噻吩等导电高分子的性能 优化。
详细描述
这类材料结合了电子导电型和离子导电型高分子材料的优点，具有更高的导电性 能和稳定性，广泛应用于电极材料、传感器、电池等领域。混合导电型高分子材 料的制备工艺和性能调控是研究的重点和难点。
03
导电高分子的制备方法
化学合成法
聚合法
通过聚合反应将小分子单体转化为高分 子聚合物，是制备导电高分子的常用方 法。
环境友好性和可持续发展
可生物降解
开发可生物降解的导电高分子材料，降低对环境的污染。
资源回收
研究导电高分子的回收再利用技术，实现资源的可持续利用。
绿色合成方法
采用环保的合成方法制备导电高分子材料，减少对环境的负面影响 。
导电高分子的应用领域
导电高分子在电子领域的应用 主要包括集成电路、电极材料 、传感器等，可以替代传统的 金属材料，降低成本和提高性
能。
在通信领域，导电高分子可用 于制造电磁屏蔽材料、高频电 缆等，提高通信设备的电磁兼
容性和信号传输质量。
在能源领域，导电高分子可用 于太阳能电池、燃料电池等新 能源设备的电极材料和隔膜材 料，提高能源利用效率和设备 稳定性。
在环保领域，导电高分子可用 于污水处理、空气净化等方面 的电极材料和催化剂载体，改 善环境质量。
02
导电高分子材料的分类
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。