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1、导电聚合物,By:xxx,引言 历史发展及知识背景 定义及原理（知识回顾） 种类及应用,目 录,高分子材料一般作为绝缘材料使用 如果高分子材料可以像金属一样导电，可以解决什么问题呢？ 1）可以代替金属导线 2）可以解决生活中很多静电吸尘问题 3）电磁波屏蔽 。,引言,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，分子中没有活泼的孤对电子或是很活泼的成键电子，为电中性，所以高分子一直被视为绝缘材料,引言,高分子可能导电吗？ 1974年日本科学家白川英树在合成聚乙炔的试验中偶然地投入了过量1000倍的催化剂，合成

2、了带有铜色的顺势聚乙炔和银白色光泽的反式聚乙炔。从此，有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。,引言,白川英树,1977年，三位科学家联合发表了题为导电聚合物的合成的论文，并合成出第一种导电聚合物被公认为是该领域的一个重大突破。 1979年，首次报道了电化学氧化毗咯在电极表面形成聚毗咯(PPy)膜以来，大大激发了人们对有机导电聚合物的研究热情,艾伦黑格,历史发展,1980年以后,美、英、德、日、法、中、苏等国开始大量研究导电聚合物 1987年,美国导电聚合物销售总额为17000万美元,到2000年将增加到85000万美元;1987年导电制品消耗树脂总计2万吨,1990年达5.67万吨 至2

3、000，二十年间，该成就多次成为诺贝尔化学奖的候选，终于在该年获得诺奖。,历史发展,麦克德尔米德,物体可以分为四种形态：绝缘体、半导体、导体和超导体。 导电聚合物实现了从绝缘体到半导体、再到导体的变化，是所有物质中能够完成这种形态变化跨度最大的，正是这些特性使导电聚合 物具有了许多优异的应用性能。,知识背景,导电聚合物又称导电高分子，是指通过掺杂等手段，能使得电导率在半导体和导体范围内的聚合物。通常指本征导电聚合物，这一类聚合物主链上含有交替的单键和双键，从而形成了大的共轭体系。电子的流动产生了导电的可能性。,定义,三位科学家,没有经过掺杂处理的导电聚合物电导率很低，属于绝缘体。其原因在于导电

4、聚合物的能隙很宽（半导体的不稳定性），室温下反键轨道（空带）基本没有电子。但经过氧化掺杂（使主链失去电子）或还原掺杂（使主链得到电子），在原来的能隙中产生新的极化子、双极化子或孤子能级，达到半导体或导体的电导率范围。,原理简述,又称能带隙，在固态物理学中泛指半导体或是绝缘体的价带顶端至传导带底端的能量差距。 价带（或称价电带），通常是指半导体或绝缘体中，在绝对零度下能被电子占满的最高能带。对半导体而言，此能带中的能级基本上是连续的。全充满的能带中的电子不能在固体中自由运动。但若该电子受到光照，它可吸收足够能量而跳入下一个容许的最高能区，从而使价带变成部分充填，此时价带中留下的电子可在固体中自由

5、运动。,原理简述,-名词解释,能隙,价带中电子的自由运动对于与晶体管有关的现象是很重要的。,原理简述,解释：带电粒子在极性介质中受到屏蔽，在带电粒子周围有感应产生的极化云占据，这种感应的极化云将随带电粒子一起运动。朗道将这种带电粒子及其感应的极化云作为整体称为极化子。 举例：在离子晶体或极性半导体中的传导电子是典型的极化子，是导电聚合物中的一种重要的电荷载流子。,原理简述,-名词解释,极化子,1)有顺式聚乙炔和反式聚乙炔两种立体异构体。 2)线型高分子量聚乙炔是不溶不熔，对氧敏感的结晶性高分子半导体，深色有金属光泽。 3)顺式和反式聚乙炔的导电率分别为 10-9和10-5/欧厘米，如用碘、溴等

6、卤素或BF3、AsF3等路易斯酸渗杂后，其导电率可提高到金属水平（约103/欧厘米），因此称为合成金属及高分子导体。,原理简述,全顺式聚乙炔 红棕色,全反式聚乙炔 银白色,结构示意图,聚乙炔是最简单的聚炔烃。,原理简述,沸点：-80.8 无色无味的易燃、有毒气体 化学性质很活泼，能起加成、氧化、聚合及金属取代等反应 可用以照明、焊接及切断金属（氧炔焰），也是制造乙醛、醋酸、苯、合成橡胶、合成纤维等的基本原料。,知识回顾,乙炔的制备,-乙炔的相关知识,1）经过大量研究表明，各种共轭聚合物经参杂都能变成具有不同导电性的导电聚合物。 2）具有代表性的的共轭聚合物有聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯

7、撑、聚苯撑乙烯和聚双炔等。,种类,聚乙炔是最先报道具有高电导率的、结构最简单的共轭高聚物。 聚噻吩和聚吡咯具有将聚乙炔的氢用硫或NH取代的结构,尽管它们的电导率没有聚乙炔高,但其稳定性好,能够用于制备电子器件。 被称为“苯胺黑”的聚苯胺粉末早在1910年已经合成出来,然而直到从酸性的水溶液介质中通过苯胺单体的氧化聚合而制备的聚苯胺才具有较高的电导率。,种类,聚噻吩,聚吡咯,染料改性聚苯胺的两种分子结构,1）导电聚合物有较高的电导率，有光导电性质、非线性光学性质、发光和磁性能等特点。 2）在工业生产、军工方面、日常生活和民用方面都具有极大的应用价值。 3)导电聚合物可以用于可充放电的二次电池和电极材料。这种二次电池具有能量密度高、转换效率高和便于管理等特点。,应用,柔韧性好、生产成本低、能效高,谢谢观赏！,无机化学学习总结,化学反应原理 基本都可以理解，公式较多，记