导电高分子材料.ppt

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1、导电高分子材料ConductivePolymer什么是导电高分子材料？定义：导电高分子材料，也称导电聚合物，因此具有聚合物重复单元结构特征且在电场作用下能显示电流通过的材料均称为导电高分子材料。长期以来,高分子材料由于具有良好的机械性能,作为结构材料得到了广泛的应用。关于电性能,人们一直只利用高分子材料的介电性,将其作为电绝缘材料使用,日常生活中使用的插头、插座、电器的外壳等也都是用塑料制成的。而它的导电性的发现,研究及开发则比较晚,直到1977年才发现了第一个导电有机聚合物———掺杂型聚乙炔(用电子受体掺杂),电导率可提高约12个数量级,最高可接近103S/cm

2、,达到金属Bi的电导率。他们证实了19世纪初人们从理论提出的长链聚合物材料可以转变为金属的预言是正确的。在之后的几年里，他们相继合成了聚对苯撑、聚吡咯等结构(本征)型导电高分子材料，并且研究了新的物理现象，这一发现不仅改变了高分子作为绝缘体的传统概念，而且也开创了一个新型的多学科交叉的研究领域——导电高分子材料(简写为ICP)，他们三人也因此获得2000年度诺贝尔化学奖。1862年：英国伦敦医学专科学校H.Letheby在硫酸中电解苯胺而得到少量导电性物质（可能是聚苯胺）。1954年：米兰工学院G.Natta用Et3Al-Ti(OBu)4为催化剂制得聚乙炔,虽然有

3、非常好的结晶体和规则的共轭结构，然而难溶解、难熔化、不易加工和实验测定，这种材料未得到广泛利用。发展历程1970年：科学家发现类金属的无机聚合物聚硫氮(SN)x具有超导性。1975年：A.G.MacDiarmid、A.J.Heeger与H.Shirakawa合作研究，将无机导电聚合物研制与有机导电聚合物研制相结合。发现未掺卤素的顺式聚乙炔的导电率为10-8～10-7S/m；未掺卤素的反式聚乙炔为10-3～10-2S/m，而当聚乙炔曝露于碘蒸气中进行掺杂氧化反应后，其电导率可达3000S/m。01导电高分子材料的分类结构型导电高分子材料复合型导电高分子材料§1.1结

4、构型导电高分子材料定义：结构型导电高分子材料是指高分子本身或少量掺杂后具有导电性质的高分子材料，一般是由电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体或供体进行掺杂后制得的。特点：结构型导电高分子材料具有易成型、质量轻、结构易变和半导体特性。最早发现的结构型导电高分子聚合物是用碘掺杂后形成的聚乙炔。后来人们又相继开发出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等导电高分子材料。这些材料掺杂后电导率可达到半导体甚至金属导体的导电水平。聚乙炔聚苯硫醚聚苯胺从导电时载流子的种类来看，结构型导电高分子材料又被分为两类离子型电子型离子型离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质，他

5、们导电时的载流子主要是离子。电子型电子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料。导电时的载流子是电子（或空穴），这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点。复合型导电高分子材料定义复合型导电高分子材料又称搀和型导电高分子材料，它是以高分子材料为基体，加入导电性物质，通过共混，层积，梯度或表面复合等方法，使其表面形成导电膜或整体形成导电体的材料。分类根据在基体聚合物中所加入导电物质的种类不同，导电高分子化合物可分为：共混复合型导电高分子材料和填充复合型导电高分子材料。共混复合型导电高分子材料是在基体聚合物中加入结构型导电聚合物粉末或颗粒复合而成。填充

6、复合型导电高分子材料通常是在基体聚合物中加入导电填料复合而成。对于填充型导电高分子材料，目前用作复合型导电高分子基体的主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅树脂等。填充型导电高分子材料的导电填料主要有、抗静电材料、炭系材料（炭黑、石墨、碳纤维）、金属氧化物系材料、金属系材料（银、金、镍、铜）、各种导电金属盐以及复合材料。填充型导电高分子材料示意图导电机理渗流理论隧道效应理论场致发射理论复合型导电高分子材料的制作方法1导电填料分散复合法2导电材料层积复合法3表面导电膜形成法复合型导电高

7、分子材料的优点与传统高分子材料相比，复合型导电高分子材料既有良好的导电性、导热性以及电磁屏蔽性，又具有基体高聚物的热塑性、柔韧性以及成型性，因而具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电导率可调范围大、价格低等很多优良的特点，因此具有良好的商业前景。很多复合型导电高分子材料已经用于大规模的工业生产。导电高分子材料的应用1导电高分子在显示材料方面的应用2电磁屏蔽材料3金属防腐与防污4导电高分子在作为电极材料方面的应用导电高分子在显示材料方面的应用近年来,随着科技进步,个人计算机、网络及信息传播的普遍化,显示器成为了人机互动不可或缺的重要角色,而不断进步的显示技术更是带动了

8、显示器产业