导电高分子材ppt课件

1、导电高分子资料的导电机理半导体到导体的实现途径掺杂(doping) 在共轭有机分子中电子是无法沿主链挪动的，而电子虽较易挪动，但也相当定域化，因此必需移去主链上部分电子(氧化)或注入数个电子(复原)，这些空穴或额外电子可以在分子链上挪动，使此高分子成为导电体。导电高分子资料的导电机理导电高分子资料的掺杂途径氧化掺杂 (p-doping): CHn + 3x/2 I2 CHnx+ + x I3-复原掺杂 (n-doping): CHn + x Na CHnx- + x Na+ 添补后的聚合物构成盐类，产生电流的缘由并不是碘离子或钠离子而是共轭双键上的电子挪动。导电高分子资料的导电机理导电高分子资

2、料的共同特征交替的单键、双键共轭构造 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面上构成未配对键。其电子云相互接触，会使得未配对电子很容易沿着长链挪动，实现导电才干。导电高分子资料的导电机理掺杂导电高分子资料的导电机理 碘分子从聚乙炔抽取一个电子构成I3，聚乙炔分子构成带正电荷的自在基阳离子，在外加电场作用下双键上的电子可以非常容易地挪动，结果使双键可以胜利地延着分子挪动，实现其导电才干。G. MacDiarmid H.Shirakawa J.Heeger一 资料导电才干的差别与缘由电导率mSm11资料导电才干的差别与缘由能带间隙 (Energy

3、Band Gap) 金属之Eg值几乎为0 eV ，半导体资料Eg值在1.03.5 eV之间，绝缘体之Eg值那么远大于3.5 eV。 四 高分子资料导电才干的影响要素导电高分子资料聚乙炔的电导率高分子资料导电才干的影响要素掺杂率对导电高分子资料导电才干的影响 掺杂率小时，电导率随着掺杂率的添加而迅速添加；当到达一定值后，随掺杂率添加的变化电导率变化很小，此时为饱和掺杂率。1.00E-091.00E-071.00E-051.00E-031.00E-011.00E+011.00E+03020406080100120聚乙炔的共轭度（掺碘率3.5，室温测试）电导率，S / m高分子资料导电才干的影响要素

4、共轭链长度对导电高分子资料导电才干的影响 电子运动的波函数在沿着分子链方向有较大的电子云密度，并且随着共轭链长度的添加，这种趋势更加明显，导致聚合物电导率的添加。高分子资料导电才干的影响要素温度对导电高分子资料导电才干的影响 对金属晶体，温度升高引起的晶格振动妨碍其在晶体中的自在运动；而对于聚乙炔，温度的升高有利于电子从分子热振动中获得能量，抑制其能带间隙，实现导电过程。导电高分子资料的研讨进展 1974年日本筑波大学H.Shirakawa在合成聚乙炔的实验中，偶尔地投入过量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雪白色光泽的反式聚乙炔。 Ti(OC4H9)4Al(C2H5

5、)3HCCH1000 倍催化剂温度108107 S/m103102 S/m导电高分子资料的发现导电高分子资料的研讨进展 1975年，G. MacDiarmid 、 J.Heeger与H.Shirakawa协作进展研讨，他们发现当聚乙炔曝露于碘蒸气中进展掺杂氧化反响(doping)后，其电导率令人吃惊地到达3000S/m。聚乙炔的掺杂反响其它导电高分子资料导电高分子资料的研讨进展NHpolypyrrole (PPy)nSpolythiophene (PT)npoly(phenylene vinylene) (PPV)nHNHNNNpolyanilinen 与聚乙炔相比，它们在空气中更加稳定，可直

6、接掺杂聚合，电导率在104S/m左右，可以满足实践运用需求。五 导电高分子资料的运用半导体/导体/可逆掺杂半导体特性的运用发光二极管 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场发光。比传统的灯泡更节省能源而且产生较少的热，详细运用包括平面电视机屏幕、交通讯息标志等。导电高分子资料的运用半导体特性的运用太阳能电池 导电高分子可制成太阳电池，构造与发光二极管相近，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本钱，迅速的制备工艺，具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性 。导电高分子资料的运用导体特性的运用抗静电 理想的电磁屏蔽资料，可以运用在计算

7、机、电视机、起搏器等电磁波遮盖涂布 可以吸收微波，因此可以做隐身飞机的涂料 防蚀涂料 可以防腐蚀，可以用在火箭、船舶、石油管道等 导电高分子资料的运用电化学掺杂/去掺杂之可逆性的运用电变色组件 共轭高分子在电化学氧化复原时都会产生变色景象。电变色性在汽车防眩后视镜、光信息储存组件、太阳眼镜、军事用途护目镜、飞机驾驶舱遮篷及智能窗等可控制电变色性质的运用上具有极大的开展潜力。导电高分子资料的运用电化学掺杂/去掺杂之可逆性的运用可反复充放电电池 导电高分子电极与对应电极及电解质构成一个蓄有电能的电池，假设加电场而掺杂充电，加负载而去掺杂放电，该充电/放电过程为可逆反响。具有价廉、能量密度高、循环寿命长、和低本身放电等优点。 导电高分子资料的运用电化学掺杂/去掺杂之可逆性的运用气体检测器 检测的气体包括氧化性气体与复原性气体，氧化性气体在高分子薄膜内将导电高分子氧化，构成阴离子掺杂，添加导电度；复原性气体在高分子薄膜内那么会将导电高分子复原，构成阳离子掺杂，降低导电度。由于其对电信号的变化非常敏感，因此可以用做检测器。 总结导电高分子资料的优越性 具有半导体及导体双重特性，可低温加工、可大面积化、具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性等，所以制造本钱低，