关于导电高分子的定义分类特性及应用

导电聚合物，ho 20076000907材料化学类，测试问题：1。导电聚合物类型和导电机理说明2。结构导电聚合物的特性说明3。说明结构导电聚合物的应用前景，一，定义2，类型3，历史4，导电机制5，特性6，应用7，问题和挑战，一，导电聚合物的定义，导电聚合物是指它本身或“掺杂”后具有导电性的高分子材料。电导率、带隙和金属的Eg值几乎为0eV，半导体材料Eg值在1.0到3.5eV之间，绝缘体的Eg值大于3.5eV。ii，类型，1。复合：普通高分子导电粉2，如抗静电塑料袋、导电胶粘剂。独特：分子结构导电，3，导电聚合物的历史，1862年Lethebi聚苯胺1973年，白川，Hegger，MacDiarmid掺杂聚乙炔(电导率高达102s/cm) 1986年l等获得了可溶性聚噻吩，1974年日本四川大学H.Shirakawa在合成聚乙炔的实验中偶然投入了1000倍的催化剂，合成了同色顺式聚乙炔薄膜和银白色光泽的反式聚乙炔。10-8-10-7s/m，10-3-10-2s/m，导电高分子材料的发现，1975年G.MacDiarmid，J.Heeger在H . shieger，聚乙炔的掺杂反应，1980年英国涂尔干大学的W.Feast获得了更大密度的聚乙炔。1983年，加州理工学院的H.Grubbs使用烷基钛复合物作为催化剂，将环己烯转化为聚乙烯，电导率达到35000S/m，但加工困难，不稳定。1987年，德国BASF科学家N.Theophiou通过改进聚乙炔合成方法获得的聚乙炔电导率达到铜的107S/m。后续研究进展，其他导电高分子材料，在空气中比聚乙炔更稳定，直接掺杂聚合，电导率在104S/m左右，可以满足实际应用需要。等，固有：4导电高分子材料的导电机理，有机化合物的和键，有机共轭分子中键是构成分子骨架的固定域键；垂直于分子平面的p轨道由所有电子在分子骨架内移动的域外键组合而成。域外键的形成增加了电子活动的范围，减少了系统能级，减小了能级间距，增加了物质的导电性。导电高分子材料的共同特性交替单键，双键共轭结构，聚乙炔由长链碳分子以SP2键连接，每个碳原子都不是原子成对的，而是垂直于SP2面成对的。电子云相互接触后，非成对的电子可以沿着长链轻松移动，从而传导电。从半导体到导体的接近-掺杂，共轭有机分子中的电子不能沿主链移动，而电子易于移动，但相当局部，因此需要从主链中去除部分电子(氧化)或注入多个电子(还原)，这样的孔或附加电子可以从分子链移动，使此聚合物成为导体。导电聚合物材料的掺杂路径，氧化掺杂(p-doping):chn 3x/2i 23354chnxxi 3-还原掺杂(n-doping):CCH，掺杂导电高分子材料的导电机理，碘分子从聚乙炔中提取电子形成i3-，聚乙炔分子形成带正电荷的自由基阳离子，加上电场作用，双键的电子可以很容易地移动，结果双键成功地延长分子，实现导电性。随着掺杂率对导电高分子材料电导率的影响、掺杂率时间、掺杂率的增加，电导率急剧增加；达到一定值后，掺杂率增加，电导率几乎不变，成为饱和掺杂率。，共轭链长度对导电高分子材料电导率的影响电子运动的波函数沿分子链方向电子云密度大，共轭链长度增加，这种趋势更加明显，聚合物电导率增加。温度对导电高分子材料电导率的影响、温度升高对金属晶体产生的晶格振动妨碍晶体中的自由运动；对于聚乙炔，温度的增加有助于电子从分子热振动中获得能量，克服带隙，实现导电性。1 .电导率大的范围，5，导电聚合物的特性，导电聚合物不仅可以掺杂，还可以掺杂，掺杂-掺杂工艺完全可逆。2 .掺杂-脱掺杂工艺可逆，3 .电致变色，响应速度快(10-13sec)，4 .快速响应速度，6，导电聚合物的应用，1。发光偶极子-半导体特性的应用，利用导电聚合物和金属线圈的电极，半导体聚合物在中间，如果两个电极连接到电源，半导体聚合物就开始发光。与平板电视屏幕、交通信息显示等传统灯泡相比，节约能源并产生较少的热量。聚合物发光二极管具有可调节颜色、可弯曲、大面积和低成本等优点。2 .太阳能电池半导体特性的应用，可以制成太阳能电池的导电聚合物，结构类似于发光二极管，但不是其机制，而是将光能转化为电能。其优点包括低廉的准备成本、快速的准备过程、塑料的弹性、弹性和灵活性。分子类似于电线。可用于高灵敏度检测、超大规模集成技术等。“模板聚合、分子束沉积等方法“分子线”或导电聚合物微管(或纳米管)，3 .分子导线，4 .二次电池，聚合物掺杂状态存储电源，在脱掺杂过程中，电能全塑电池问世，输出电压3V，电池容量3mA.h，充电和放电数千次。5 .生物传感器-电化学掺杂/掺杂的可逆应用、葡萄糖传感器、元素传感器、乳酸传感器、胆固醇传感器、6。气体传感器、导电聚合物和大气中特定介质的作用-电导率变化、介质去除-修复。(掺杂/或脱掺杂过程)。可用作高灵敏度、高重复性的选择性气体传感器。导电性为绝缘体、半导体、金属导体间、不同吸收性能密度光处理性能薄稳定性好高温使用，7 .雷达隐身材料、掺杂/脱掺杂可实现导体-绝缘体之间的转移，电位、PH、掺杂量等伴随着颜色变化，是电显示器，8 .电气显示材料、导电高分子材料的优越性，具有半导体和导体的双重特性、低温加工、大型化、塑料拉伸、弹性和灵活性等特点，制作成本低，零件特性优秀，将对今后电子和信息产业产生重大影响。7，问题和挑战，炭黑填充聚乙烯导电复合材料的性能研究，1.3样品制备炭黑在高速搅拌机中预混合5015分钟后，添加一定量的可溶于无水乙醇的钛酸盐偶联剂，100 加热，40分钟混合后排出，室温对接24h，挥发额外溶剂表面处理炭黑和LLDPE以一定比例混合，从双螺杆挤出机挤出颗粒炭黑主。添加炭黑母料和HDPE的不同比例(炭黑的质量分数为3%、6%、8%、10%、12%、15%)，添加固定容量商品化剂POE或PE2g2MAH，均匀混合后用双螺杆挤出机造粒。结果骨料采用注塑机注入机械性能测试样品。将骨料在双辊搅拌机中成型130 至15分钟，排出后切割，叠加，在硫磺添加成型机中抑制150，5 MPa 10分钟，在室温，10MPa下快速冷却电气性能测试样品。炭黑-聚酯复合导电高分子材料的电气特性研究，加工条件，预拌：温度110，时间10分钟。真空干燥：温度110，时间6小时。挤压造粒：温度为260 280，的颗粒炭黑2涤纶(CB2PET)复合材料测量，分别采用注射成型工艺和成型工艺，用标准样品或不同尺寸的不同样品制作，根据国家标准，机械性能测量，电阻率测量2电极法测量。导电聚苯胺的合成及性能研究，掺杂聚苯胺的制备在一定温度下，真空蒸馏分离纯苯胺加入一定量的水，继续搅拌，加入酸中，生成苯胺盐，将含有一定量氧化剂的酸溶液慢慢地放入其中，连续反应几个小时后，可以得到过滤、洗涤、干燥、粉末样品。苯胺聚合的最佳条件为：反应温度约0，盐酸浓度约1毫升/L，过硫酸铵和苯胺的摩尔比约1.05，反应时间6h最合适。将聚苯胺p聚丙烯腈导电纤维的结构和性能、十二烷基苯磺酸掺杂的聚苯胺和聚丙烯腈(PAN)混合在一起，通过现有的丙烯酸湿成型技术制备了复合导电纤维。将聚苯胺和聚丙烯腈的混