导电高分子复合材料

导电高分子复合材料,班级：组员：,前言,高分子材料一般作为绝缘材料使用如电线的绝缘层等。如果高分子材料能象金属一样导电，我们生活将会发生什么变化呢？,01,导电高分子材料的基本概念,02,导电高分子复合材料的组成,03,影响导电性能的主要因素,04,导电高分子复合材料的应用,05,导电高分子复合材料的发展趋势,Contents,目,录,为什么高分子材料一般是绝缘的？,传统的高分子是以共价键相连的一些大分子，组成大分子的各个化学键是很稳定的，形成化学键的电子不能移动，分子中无很活泼的孤对电子或很活泼的成键电子，为电中性，所以高分子一直视为绝缘材料。,高分子材料有可能导电吗？,1974年日本筑波大学H.Shirakawa（白川英树）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。有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。,世纪发现导电高分子材料,G.MacDiarmidH.ShirakawaJ.Heeger艾伦马克迪尔米德白川英树艾伦黑格,1.导电高分子材料的基本概念,通常，以电阻值1010欧姆厘米为界限，在此界限以上为绝缘高分子材料，在其以下统称为导电高分子材料。材料的导电性是由于材料内部存在的带电粒子的移动引起的。这些带电粒子可以是正、负离子，也可以是电子或空穴，通常称为载流子。载流子在外加电场的作用下沿电场方向移动，就形成电流。材料导电性的好坏与物质所含的载流子的数目及其运动速度有关，载流子的浓度和迁移率是表征材料导电的微观物理量。,何为导电高分子复合材料？,高分子材料本身不具有导电性，但在加工成型时通过加入导电性填料，通过分散复合、层基复合、表面复合等方法，使制品具有导电性。导电填料在复合型导电高分子中起提供载流子的作用，它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性，常用的有金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、钴粉、镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化钨、碳化镍等等。,导电高分子复合材料的导电机理,导电填料,聚合物基体,2.导电高分子复合材料的组成,高分子基体材料,导电填充材料,其他助剂,导电高分子复合材料的组成,碳系填料,石墨烯,单原子厚度的二维碳原子晶体，被认为是富勒烯、碳纳米管(CNT)和石墨的基本结构单元，具有特殊的电学特性，在电子器件领域很有发展潜力。通过氧化石墨烯后逐步沉积，并在水流作用下实现有序的瓦片式堆叠，即定向流动组装，得到了高强度的韧性氧化石墨烯薄膜。这种纳米有序结构薄膜材料可用于可控透气性膜、电容器、分子探测及微电子等诸多领域。同时，依托其具有的丰富表面官能团，经化学改性后，可实现与树脂、陶瓷、金属等基体的复合。,石墨,石墨具有良好的电学性能，还具有极高的化学稳定性、耐腐蚀、耐磨擦和导热性能。不仅如此，石墨还具有独特的层状结构。将层状石墨剥离成纳米厚度薄片为高径厚比的导电填料和低逾渗值的复合材料的制备提供了可能。,碳系填料,炭黑,炭黑为最为普遍的功能性补强填料。炭黑粒子越小，即单位体积胶料的炭黑粒子越多，炭黑粒子间接触的几率越大或粒子间间距越小，电阻越小，导电性越好。在粒径相同的炭黑中，高结构炭黑的导电性好，这是高结构炭黑具有较多链枝，从而形成较多链枝交织的导电通道所致。炭黑表面挥发物或残留焦油状物多会在炭黑表面形成绝缘膜而降低炭黑导电性。将这类炭黑在真空或惰性气体中进行加热处理以除去表面绝缘膜，会使其导电性提高。表面粗糙度越大的炭黑导电性越好，这是因为在炭黑用量相同的胶料中，粗糙炭黑粒子间接触的几率比光滑炭黑粒子间大。,碳系填料,聚合物基体,用作纳米石墨聚合物导电复合材料基体的聚合物可分为导电聚合物和非导电聚合物两大类。当前对PAN、聚吡咯(PPy)、聚乙炔等导电聚合物与纳米石墨的复合研究得较多。这主要是由于纳米石墨和导电聚合物共轭结构的导电协同作用在增强基体导电性的同时又可实现结构的增强。非导电聚合物基体中大部分为热塑性树脂，如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、PMMA等，它们与纳米石墨形成的复合体系都可达到很低的逾渗值。而以热固性树脂为基体的研究较少，现有的研究主要以环氧树脂为基体。,3.影响导电性能的主要因素,因素,导电填料的性质,导电填料的形状,制备工艺,导电填料的用量,4.导电高分子复合材料的应用,抗静电,YourText,导电胶,YourText,隐性材料,YourText,电磁屏蔽材料,YourText,1,2,3,4,抗静电方法：将产生的静电适时导走，避免静电积累。,抗静电的必要性：电绝缘的聚合物，在许多应用环境中产生静电作用，如塑料梳子产生头发竖立，合成纤维制成的衣服产生放电，吸尘器外壳吸附大量灰尘，电视屏幕吸附灰尘，电视何收音机干扰，有些场合静电泄漏甚至会产生严重火灾或爆炸事故。,抗静电,导电高分子复合材料的应用:1,导电高分子复合材料的应用:2,导电胶,近几年,铅锡焊料是印刷线路板和表面组装技术中的连接材料,其中含铅在40%左右。铅既危害人体健康,也污染环境。对电子产品及制造过程中所使用的有毒重金属如铅等,美国1992年开始禁用,日本规定2001年限制使用铅;欧洲也明确规定2004年停止使用。导电型胶粘剂,简称导电胶,是一种既能有效地胶接各种材料,又具有导电性能的胶粘剂。导电胶作为一种新型的复合材料其应用日益受到人们的重视,有着广阔的市场前景和发展潜力。,导电高分子复合材料的应用:2,导电填料可以很大的提高线分辨率,更能顺应高的I/O密度;此外它还有固化温度低、简化组装工艺等优点,因此发展迅速。现已广泛应用于电话和移动通讯系统,广播、电视、计算机行业,汽车工业;医用设备,解决电磁兼容(EMC)等方向。,导电高分子复合材料的应用:3,隐身技术是当今军事科学的重要技术之一，是国家军事实力的重要标志。隐身材料是指能够减少军事目标的雷达特征、红外特征、光电特征及目视特征的材料的系统。自从导电聚合物一出现，导电聚合物作为新型的有机和聚合物雷达波吸收材料称为导电聚合物领域的研究热点和导电聚合物实用化的突破点。导电高聚物是巡洋导弹可控头罩的首选隐身材料。,导电高分子复合材料的应用:3,雷达隐身技术雷达吸波材料,红外隐身技术红外隐身材料,导电高分子复合材料的应用:4,电磁屏蔽材料,导电高分子材料具有同样电磁屏蔽性能，且重量轻、韧性好、易加工、电导率易于调节、成本低、易大面积涂敷、施工方便。因此，它是一种非常理想的替代传统金属的新型电磁屏蔽材料，可应用在计算机房、手机、电视机、电脑和心脏起搏器等电子电器元件上。,导电高分子复合材料的优势与挑战,优越性：质轻（密度小）、易成型加工、导电性和制品可一次完成、电阻率调节范围广、成本低、结构易调节.挑战：稳定性有待提高，新应用领域有待发现和开发。,导电高分子复合材料的发展趋势,如何在提高导电高分子复合材料的前提下，降低导电填料