导电高分子的现状与发展

导电高分子材料的现状与发展趋势

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摘要：现展望了介绍了导电高分子材料的类型，对其在实际中的应用进行了研究和总结，并且在此基础上导电高分子材料的未来发展趋势。目的在于对导电高分子材料的实用性进行有效提升，扩大其应用的范围，并对该材料的新研究产生积极地影响。

关键词：导电高分子材料分类现状趋势

社会的快速发展使得许多新型材料得到了较高的关注与研究，这是科学发展的必然要求，也是提升生活品质的前提条件。高分子材料是由质量较高的分子聚合而成，该材料的优势特点是其在生产和生活中得到了较为广泛的应用。在高分子材料中有一种具有较强导电功能的材料，被称之为导电高分子材料，这种材料既具有高分子材料易加工和耐腐蚀的特点，又具有导电性良好的优势，成功地代替了无机导电材料的应用。导电高分子材料是能够产生导电性和电化学可逆性的优质材料，在充电电池的电极的生产中被加以应用，同时该材料在尖端科技的开发和研究中也是非常重要的原材料之一。在社会的发展中需要这种材料的地方有很多，这也使得对进行加工和应用的研究受到了人们着重地关注。

1、导电高分子材料分类

导电高分子材料可以通过产生的方式和结构的不同分为复合型材料与结构型材料两类，这两类材料虽然具有较为相似的特性，但是也存在着较大的差别，而且应用的方向和范围也有所不同。正确认识这两种导电高分子材料的特点和特性，能够使对其的应用更加科学化和合理化。下面将对这两种材料分别进行研究。

1.1复合型导电高分子材料

由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。

1.2结构型导电高分子材料

是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共扼体系，在热或光的作用下通过共扼π电子的活化而进行导电，患导率一般在半导体的范围。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。如在聚乙炔中掺杂少量碘患导率可提高12个数量级成为“高分子金属”。经掺杂后的聚氮化硫在超低温下可转变成高分子超导体。结构型导电高分子材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等。但目前这类材料由于还存在稳定性羞特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题，尚未进入实用阶段。

2、导电高分子材料的应用现状

导电高分子材料的应用是对其进行研究和生产的主要目的，其应用的研究与拓展一直是人们专注的问题，在经过多年的努力之下，导电高分子材料能够应用的方位得到了极大的扩展，这也使得其材料的优势得到了更大的发挥。在导电高分子材料的应用方面，既要对其应用的范围进行总结和研究，更需要注意其特点和优势的发挥。下面就导电高分子材料的应用就行

分析主要有以下几个方面。

2.1显示材料

电解合成的导电高分子材料在电化学掺杂时会伴随着颜色的变化，利用这一特性可以将其用作变色器材。这一类导电高分子能够进行电化学脱掺杂和再掺杂，并且发生还原可逆的电化学反应，通过电化学掺杂可以使导电高分子材料变为绝缘体，氧化掺杂又可以使其变为导体，并且材料的导电性会随着掺杂与脱掺杂的程度不同而相应变化。通过对施加电量的控制就可以使导电高分子材料在导体、半导体和绝缘体之间变化，并且随着导电度的变化，导电高分子材料的光学特性也会随之变化，根据这个特性，可以将导电高分子材料用作显示材料。这类变色功能高分子材料还可以作为节能玻璃窗的涂层，在炎热的夏天它会阻止太阳能热辐射到室内和汽车内，保持内部的凉爽舒适。此外，这类材料还在显示元件、仪器仪表等方面有广泛的应用。

2.2电池。

如前所述导电高分子具有可逆的电化学氧化还原特性，而且还有相对密度小、室温电导率大和比表面积较大等特点，所以它可以作为电池极好的电极材料。比如聚毗咯有较高的掺杂程度和较强的稳定性，并且对电信息的变化也十分敏感，例如在传统的纺织物上涂上聚毗咯，就可以使其变成导电体。用导电高分子材料做成的二次电池具有易生产加工成膜、可绕曲、小型轻便、能量高等特点，如果解决了有机物的耐久性和高压下有机溶剂的稳定性问题，那么以导电高分子材料为基础的二次电池就有可能实现商品化。

2.3导体

将金属粉、炭黑等导体粉末与高分子材料经过填充复合、表面复合等方式进行合成就可制成具有导电性的高分子材料。经复合合成的导电高分子材料与传统金属导体相比具有如下优点：加工性能强，适于更多场合的应用；耐腐蚀、弹性高、密度低；惠导率可调节,使用范围相对更广，方便实际应用；适于批量生产价格便宜。导电高分子作为超级电容器电极拥有很多优点，例如柔韧性好、电导性高、易加工而且可被制成薄膜。很多导电高分子材料显示出高比容量和电容，并且可以在一个高相对速度下传递能量，但是作为超级电容器电极的主要缺点就是循环使用寿命短。

2.4药物释放

导电高聚物的掺杂和脱杂过程实际上是一个对阴离子嵌入和脱嵌入过程，离子电疗法是借助电化学过程来驱动药物通过皮肤而进入体内，利用这两点就可以制作一种含药物的导电高分子电池，接通电流的时候药物就育龄革放出来，并通过皮肤而进入血液。聚毗咯是在这方面研究最早也是应用最广泛的一种导电高分子。

3、导电高分子发展趋势

下面对其有待发展的方面进行研究和展望。

3.1解决导电高聚物的加工性和稳定性

现有的导电高分子聚合物多数不能同时满足高导电性、稳定性和易加工性。合成可溶性导电高聚物是实现可加工性和研究结构与性能的有效途径。

3.2自掺杂或不掺杂导电高分子

掺杂剂不稳定或聚合物脱杂往往影响聚合物的导电性。因此，台成自掺杂或不掺杂导电高分子可以解决聚合物稳定性问题。

3.3在分子水平研究和应用导电高聚物

开发新的电子材料和相应的元件已引起各国科技工作者的重视。如果技术上能很好地解决导电高分子的加工性并满足绿色化学的要求,使其实现导电高分子实用化，必将对传统电子材料带来一场新的技术革命。

高分子合成材料被广泛地应用于生产与生活之中,在现代技术发展与科技进步的要求下，导