导电高分子材料的历史_现状与发展趋势

炔 可 得到
∀Ε 吕
导 电率 比 原来高
聚合
、
! ‘倍 的薄膜
,
八 十 年代后 通 过 采用 一 系列新 的 制 备技术
,
,
如在液 晶溶液 中
,
“
前驱 法
,
”
等
,
不仅大 大提高 了导 电率
! 401,
。
而 且 加工 性能 也 得到改 善
目前 已 研 制出 可
溶 性聚 乙炔
%
、
其 电导率 已超 过
Ε % 年#
在近 红 外 区 而 不是远 红外 区 吸收 允 故 具有 透 光 窗等方 面得到应 用
聚
。
性
,
可望 在 透 明电极及 电致变 色 此外
,
“
(,
−.
/
”
、
科 学家 们对聚
苯 撑 乙烯撑#
唆嗯 撑 乙 烯 撑#
、
硅一钦 花青等 聚合物 也 进
行了 研 究
,
由于 上 述 聚合物 的高取 向性 使其具 有优 良的机 械性能 可 望 在近 期内取 得实 际应
。
滚毗咯 和 聚 唾吩
,
! 是 进入 Ε 年代后 发展 起来并 被广泛 研究 的两 种导 电聚 合物 它 们均采 用 电化 学方 法直接
在掺 杂状态 下 合成聚 合物 膜
且通 常具 有 良好 的机 械 性能
,
7 Ε 了 在美 国 研 年
制出了
“
自掺
杂
”
型水溶 性聚唆 吩
∀
、
。
其 它攘合 物
,
聚异 硫茹是一 种能谱带很 窄 的聚 合物
环氧树脂
、
& ∋ ( 树脂等#
、
、
导 电橡胶 等导 电材料
、
。
导 电 塑料主 要 用于 制造发热体
加热 器件#
印刷 电 路
、
电磁
、
波 屏蔽材料 分 子材料
。
防静 电材料 等方 面
例 如 目前在 日本
、
美 国等国 盛 行 的显 示 )∗ + 效应 的导 电高
,
导 电粘 接剂 大 部分用 于 不能 进 行锡焊 的场合
派 苯胺
是最早
用 电化 学方 法制备的导 电高分 子
, ,
,
! 但直 至 Ε 年代研究工 作才有 了 突破
,
性 进展
2
,
聚苯 胺 的导 电率与掺杂时所用酸 的)9 值有 关 聚苯胺 以几 种氧化状态存在 不 同组 利用此 性能可 制成 电致变 色
。
成 的聚 苯胺 具 有不同 的颜 色及 电性能
、
Φ + Γ # 元件
,
。
电致 变 色 显 示 元件
Φ + Β 元件 #
、
这类 Φ + Β 元 件较 之液 晶 显 示 器 有视 角不受 限 制
可 用于
“
易于 大面积 化及 有记 忆 功能等优 点 除
、
,
(,
,
−.
/”
窗外
,
还 可 用于 机 场
、
车 站 室 内广 告
,
、
计算器
、
时钟等 的显 示
透 明导 电膜
、
。
此外
导 电高分子 还 可 用于 制造 导 电 复合材 料
,
。
(,
−.
/”
。
掺 杂型 导 电高分 子 的导 电性 取决于 掺杂 剂 的含 量 和聚 合物链 自 洁构 包 括 郁 , % # 载 体 的流 动性 导 电 高分 子 中载 体 的 数 目通 常 为 ! “ ‘、 ! “ “个0 , 2 数目 1
。
,
∃
# 载体 的
,
比 无 机半
导 体 要 多 ∀ 3 4 个 数量 级
导 电橡胶 多 用于 电器 联接 器和接 触 开关
。
如用于 电子 管 的真空 导 电密封
波
导 元件等
,
%
掺杂型 导 电高分子 材料
,
已开 发出可 望 实 际应 用 的样 品
‘
如可 充 电 电池
、
电解 电容 器 以及在 夏天 可 吸 收太 阳 光 的
、 、
, 窗等 这 类材 料 可 象普 通 塑料一 样进行模 压 拉伸 涂膜 等加工 虽 然大 多 数研 究 尚处于 实验 室 阶段 但极 有希 望 在近 期内 取得应 用上 的新突破
。
要 介绍掺杂 型 和复合 型导 电高 分子 的历 史
、
现状和 发展趋势
。
复合 型 导 电高 分子 材料
选 用物 理 性能适 宜 的聚 合物
如聚 乙 稀
、
好 导 电性 的超微 金属
接剂
、
如银
、
铜 等#
,
与 具有 良 金 属 氧化 物 炭 黑 等混 配 复合制成 导 电塑 料 导 电粘
、
、
聚氯 乙稀
、
、
。
、
更好 的取 向和更 少 的
!! !倍
聚乙炔
。
是最早 引起人 们注意 的导 电 高聚物
7 8 8 年 日本 东京 工 学 院 的 9 记 : ; = > < <
. −
Βιβλιοθήκη Baidu
; −?
−
、
美国
宾 夕法尼亚 州 立 大 学 的& ≅
6
6
6
Α− 1
< Β
− .
, < Δ 等 发 现 用 碘 及其 它试 剂 部分 氧 化 聚 乙 Χ
。
末
、
石 墨等 #混 入 聚 合物中 制得
。
。
其 中起载 流作用 的是 无 机导 电性物 质 聚 合物只是起 支 持体
,
,
或器件成 型 的作用
后者是 靠高分 子 本身 的结构特 点导 电
、
通 常采 用两 种方 法 制得
,
# 将
给 电子或受 电子掺 杂剂 加入 连续 的共扼体 系 中而赋 予 聚 合物 导 电性 这 类导 电 高分子 又 称掺 杂 型导 电高 分 子, % # 用热 解 辐射 等方 法改变聚 合物 因有 的结构从 而 获 得导 电性 本文 简
。
、 、
电磁屏 蔽涂料
,
、
各 种敏感
总 的趋势
器及 晶体管 等
掺 杂型 导 电高聚 物 由于 其 电 磁 仍是 往 提高载 流 子流 动 性 和 电 流密度
,
光方 面的 功能 特性
。
应 用 领 域 正 不 断扩大
。
,
,
改 进 加工 性方 向发展
由于 这 类材 料的特性 易于 用化
学 手段 调 节 其 发展 前 景将 是非 常广阔 的
∀Ε7
,
,
但 其 载 体 的流 动 性却被 限 制在
,
!
一 ‘
、 !
“ ”1
,
名
05
。
6
4
,
所 以 要达
到 高 的导 电性 必 须 提 高其 流 动性 而 高 的流 动性 来 自于 更 高 的结 晶度 缺 陷 已 发现 在掺杂 聚 乙 炔 中沿 链 轴方 向 的导 电 率高于 垂 直链 轴方 向
下 面 列出研 究 得最 多 的几 种典型 的掺 杂型 导 电高分子
导电高分子材料的历史 现 状 与发展趋 势
刘 三超
、
黄 中宗
,
化 工 部 成 都 有机 硅 研 究 中心
成都
,
!!∀ #
近 年来
,
人 们开发 出一 类 特殊 的功能高分 子 材料
、
、 、
,
它 们可作为 半导体
。
、
导体
、
甚 至 超导
如金 属 粉
∃
体应 用于 光 电 热 电 压 电等器 件及可 充 电电池 电致 变色元 件 等领域 导 电高 分子 材 料大致 可 分为 复合 和结构 型两 大类 前者是将 无 机导 电性 物质
,
用
。
2
聚合 物 电池
掺 杂型 导 电高分子 的应 用
聚苯胺 2 伏 扣式 电池
, ,
7 Ε 8 年 日本 组装 了锉 一 铝 0
作为 第一 个商 品 化 塑 料 电池投 放市
、
、
场
,
随后德 国 也开 发出铿一铝 0 聚 毗 略 2 伏扣式 电池
,
电池 还 高
且轻 便
、
寿命 长
,
可 靠 性大
其能 量密度 比 现有 的镍0 福 或铝 0 酸 可 用于 智能 电话 计算机 电传 机及手 表 的 电 池