导电高分子材料的应用、研究状况及发展趋势.doc

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1、导电高分子功能材料武汉工业学院材料化学091班林赚091304101摘要：与传统导电材料相比较，导电高分子材料具有许多独特的性能。导电高聚物可用作雷达吸波材料、电磁屏蔽材料、抗静电材料等。介绍了导电高分子材料的结构、利啖及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。关键字：导电高分子功能材料结构特征性能1概述一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在108/m以丄的聚合物材料。高分子导电材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大而积成膜以及电导率可在十多个数量级的范围内进行调节等特点，不仅可作为多种金展材料和无机导电材

2、料的代用品，而且己成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。高分子材料长期以来被作为优良的电绝缘体，直至1977年，H本白川英树等人才发现用五氟化硼或碘掺杂的聚乙烘薄膜具有金属导电的性质，电导率达到10S/mo这是第一个导电的高分子材料。以后，相继开发出了聚毗咯、聚苯硫醸、聚酿菁类化合物、聚苯胺、聚曝吩等能导电的高分子材料。“导电高分子材料具有良好的导电性和电化学可逆性，可用作充电电池的电极材料。利用Ppy制作的可充电电池，经300次充放电循环后，效率无下降，己达到商业应用价值。导电性高聚物在太阳能电池上的应用也引起了广泛的关注，美国科学家

3、Jeskocheim利用聚毗咯和聚氧化乙烯固态电介质膜试制了光电池，可产生lmA/cm2的电流，0.35V的电压。尽管这种光电池H前还不如Si太阳能电池，但由于导电聚合物重量较轻、易成形、工艺简单，并能生成大而积膜，具有绿色环保的特点，因血发展前景十分诱人。导电高分子材料还是制作超级电容器的理想材料。如采用掺杂后的聚毗咯高分子化合物，电导率高达100S/cm,频率特征非常出色，尤其在高频区的特性与以前电容器相比有很大改善。经过多年世界范围内的广泛研究，导电聚合物在新能源材料方面的应用已获得了很大的发展，但离实际大规模应用还有一定的距离。这主要是因为其加

4、工性不好和稳定性不高造成的。2导电高分子的发展背景自从1977年美国科学家黑格(A.J.Heeger)和麦克迪尔米德(A.G.MacDiarmid)和日本科学家H川英树(H.Shitakawa)发现掺杂聚乙炊(Polyacetylene,PA)具有金属导电特性"以来，有机高分了不能作为电解质的概念被彻底改变。也因此诞生了一门新型的交叉学科-导电高分了。这个新领域的出现不仅打破了高分了仅为绝缘体的传统观念，而且它的发现和发展为低维固体电了学，乃至分了电了学的建立和完善作出重要的贡献，进而为分了电了学的建立打下基础，而具有重要的科学意义。所谓导电高分了是由

5、具有共轨□键的高分了经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分了材料。它完全不同于由金属或碳粉末与高分了共混而制成的导电级料。导电高分了具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、光电了器件、信息、传感器、分了导线和分了器件，以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。因此，导电高分了自发现之日起就成为材料科学的研究热点。经过近30多年的发展，导电高分了已取得了重要的研究进展。3导电高分子的结构特征电子导电型聚合物的共同结构特征是分子内有大的线性共轨门电子体系，给载流子-自由电子提供离域迁移的条件。离子导电型聚合物的分子有

6、亲水性•柔性好，在一定温度条件下有类似液体的性质。允许相对体积较大的正负离子在电场作用下在聚合物屮迁移。氧化还原型导电聚合物必须在聚合物骨架上带有可进行可逆氧化还原反应的活性中心。在有机共轨分子小，。键是定域键，构成分子骨架；而垂直于分子平面的p轨道组合成离域兀键，所有Ji屯子在整个分子骨架内运动。离域Ji键的形成,增大了肌电子活动范围，使体系能级降低、能级间隔变小，增加物质的导电性能。在共轨有机分子屮o屯子是无法沿主链移动的，而n电子虽较易移动,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(还原)，这些空穴或额外电子可以在分子链上

7、移动，使此高分子成为导电体。随着高分子材料应用范围不断拓宽,导电高分子在能源、光电子器件、信息传感器、分子导线和分子器件，以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术等愈來愈得到了广泛应用。本文通过对导电高分子材料的应用研究，介绍了不同类型导电高分子的不同特征。H前，导电高分子所采用的复合方法主要有两种，一种是将亲水性聚合物或结构形导屯高分子。结构型导电高分子是指高分子本身或少量掺电高分子与基体高分子进行共混，即用结构型导屯聚合物粉末或颗粒与基体树脂共混，它们是抗静电材料和电磁屏蔽材料的主要用料，其用途十分广泛，是H前最有实用价值的导电塑料。另i种则是将各种导电填

8、料填充到基体高分子屮的导电树脂基复合材料，是以树脂为基体，添加导电纤维、颗粒、粉末、球状、块状