导电高分子材料综述.doc

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1、导电高分子材料综述摘要：导电高分子复合材料是一类具有重要理论研究价值和广阔应用前景的新型功能材料，导电高分子材料具有高电导率、半导体特性、电容性、电化学活性，同时还具有一系列光学性能等，具有与一般聚合物不同的特性。因此，导电高分子复合材料是一类具有重要理论研究价值和广阔应用前景的新型功能材料。简介：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分类及导电机理、合成方法、导电高分子材料的应用、研究现状及发展趋势。1976年美国宾夕法尼亚大学的化学家MacDiarmid领导

2、的研究小组首次发现掺杂后的聚乙块（Polyacetylene，简称PA）具有类似金属的导电性以后，人们对共辘聚合物的结构和认识不断深入和提高,新型交叉学科——导电高分子领域诞生了。导电高分子特殊的结构和优异的物理化学性能使它成为材料科学的研究热点，作为不可替代的新兴基础有机功能材料Z—，导电高分子材料在能源、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上有着广泛、诱人的应用前景。到冃前为止，导电高分子在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、可溶性和加T性、导电机理、光、电、磁等物理性能及相关机理以及技术上的应用探索都已取得

3、重耍的研究进展。1.1导电高分子材料的分类按照材料的结构与组成，高分子导电材料通常分为结构型和复合型两大类1.1.1结构型高分子导电材料。是指高分子结构本身或经过掺杂Z后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小乂可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的电导率一般在半导体的范采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。如在聚乙烘中掺杂少量碘，电导率可提高12个数量级，成为“高分子金属”c经掺杂后的聚氮化硫，在超低温下可转变成高分子超导体。结构型高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄

4、电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等⑵。但冃前这类材料由于还存在稳定性差（特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差）以及加工成型性、机械性能方面的问题，尚未进入实用阶段。1.1.2复合型高分子导电材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得⑸。主耍品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势，用量最大最为普

5、及的是炭黑填充型和金属填充型⑹。冃前，复合型导电高分子所采用的复合方法主要有两种，一种是用结构型导电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，是冃前最有实用价值的导电塑料。另一种则是将各种导电填料填充到基体高分子中的导电树脂基复合材料。1.2导电机理1.2.1结构型导电聚合物导电机理物质的导电过程是载流子在电场作用下定向移动的过程。高分子聚合物导电必须具备两个条件：（1）耍能产生足够数量的载流子（电子、空穴或离子等）;（2）大分子链内和链间耍能够形成导电通道。在离子型导电高分子材料中，聚瞇、聚酯等的大分子链呈螺

6、旋体空间结构，与其配位络合的阳离子在大分子链段运动作用下,就能够在螺旋孔道内通过空位迁移（“自由体积模型”）；或被大分子“溶剂化”了的阴阳离子同时在大分子链的空隙间跃迁扩散（“动力学扩散理论”）。对于电子型导电高分子材料，作为主体的高分子聚合物大多为共轨体系（至少是不饱和键体系），长链屮的兀键电子较为活泼,特别是与掺杂剂形成电荷转移络合物后，容易从轨道上逃逸出来形成自由电子。大分子链内与链间n电子轨道重叠交盖所形成的导电能带为载流子的转移和跃迁提供了通道。在外加能量和大分子链振动的推动下，便可传导电流。1.2.2复合型导电聚合物导电机理关于复合型导电高分子材

7、料导电机理研究报道的较多，人们从多方面进行了广泛深入的研究,建立了许多数学模型或物理模型。冃前比较流行的有3种理论:（1）是宏观渗流理论，即导电通路学说；（2）是微观量子力学隧道效应理论；（3）是微观量子力学场致发射效应理论。1.3电磁屏蔽效能分析由于高分子导电复合材料具有成型加工和屏蔽一次完成的特点，从而可以大大缩短工艺过程，降低生产成本，便于大批量生产，提高产品的可靠性，因此是口前最有发展前途的新型电磁屏蔽材料。高分子导电复合材料的电磁屏蔽效能主要受导电填料、高分子基体以及制备工艺的影响。1-4导电高分子材料的应用1.4.1雷达吸波材料与传统材料相比优点

8、：电磁参量可控，表观密度低。导电聚合物的密度都在1・