导电高分子材料.pptx

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1、导电高分子材料现在学习的是第1页，共69页物质按电学性能分类可分为物质按电学性能分类可分为绝缘体绝缘体、半导体半导体、导体导体和和超导体超导体四类。四类。高分子材料通常属于高分子材料通常属于绝缘体绝缘体的范畴。的范畴。21 1、概、概 述述一、简介一、简介现在学习的是第2页，共69页19771977年：美国科学家年：美国科学家 A.J.HeegerA.J.Heeger、A.G.A.G.MacDiarmidMacDiarmid和日本科学家和日本科学家白川英树白川英树发现发现掺杂聚乙炔掺杂聚乙炔具有金属导电特性具有金属导电特性，有机高分子不能作，有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。为导电材

2、料的概念被彻底改变。31 1、概、概 述述一、简介一、简介现在学习的是第3页，共69页导电性聚乙炔导电性聚乙炔的出现：不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念的出现：不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念，而且为，而且为低维固体电子学低维固体电子学和和分子电子学分子电子学的建立打下基础，具有重要的科学意义。的建立打下基础，具有重要的科学意义。41 1、概、概 述述一、简介一、简介现在学习的是第4页，共69页5因此上述三位科学家分享因此上述三位科学家分享20002000年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖现在学习的是第5页，共69页按照材料的按照材料的结构与组成结构与组成，导电高分子分为两类：，导电高分子分为

3、两类：结构型（本征型）导电高分子；结构型（本征型）导电高分子；复合型导电高分子。复合型导电高分子。6二、导电高分子的类型二、导电高分子的类型1 1、概、概 述述现在学习的是第6页，共69页1 1、结构型导电高分子、结构型导电高分子结构型导电高分子：本身具有结构型导电高分子：本身具有“固有固有”的导电性的导电性，由聚合，由聚合物结构提供导电的载流子（包括物结构提供导电的载流子（包括电子、离子或空穴电子、离子或空穴），这类聚合物经），这类聚合物经掺杂掺杂后，电导率可大幅度提高，有些甚至可达到金属的导电水后，电导率可大幅度提高，有些甚至可达到金属的导电水平。平。7二、导电高分子的类型二、导电高分子的

4、类型1 1、概、概 述述现在学习的是第7页，共69页迄今为止，国内外对结构型导电高分子研究得较为深入迄今为止，国内外对结构型导电高分子研究得较为深入的品种有的品种有聚乙炔、聚对苯硫醚、聚苯胺、聚吡咯、聚噻聚乙炔、聚对苯硫醚、聚苯胺、聚吡咯、聚噻等，其中以掺杂型聚乙炔具有最高的导电性，其电导率等，其中以掺杂型聚乙炔具有最高的导电性，其电导率可达可达5105103 310104 4-1-1cmcm-1-1（金属铜的电导率为（金属铜的电导率为10105 5-1 1cmcm-1-1）。81 1、结构型导电高分子、结构型导电高分子1 1、概、概 述述现在学习的是第8页，共69页目前，对结构型导电高分子的

5、导电机理、聚合物结构与目前，对结构型导电高分子的导电机理、聚合物结构与导电性关系的理论研究十分活跃，应用性研究也取得很导电性关系的理论研究十分活跃，应用性研究也取得很大进展，如用导电高分子制作的大进展，如用导电高分子制作的大功率聚合物蓄电池、高能量密度电容器、微波吸收大功率聚合物蓄电池、高能量密度电容器、微波吸收材料、电致变色材料材料、电致变色材料都已获得成功。都已获得成功。91 1、结构型导电高分子、结构型导电高分子1 1、概、概 述述现在学习的是第9页，共69页但总的来说，结构型导电高分子的实际应用尚不普遍但总的来说，结构型导电高分子的实际应用尚不普遍，关键的技术问题在于，关键的技术问题在

6、于大多数结构型导电高分子在空气中不稳定，导电性大多数结构型导电高分子在空气中不稳定，导电性随时间明显衰减随时间明显衰减。101 1、结构型导电高分子、结构型导电高分子1 1、概、概 述述现在学习的是第10页，共69页此外，此外，导电高分子的加工性往往不够好导电高分子的加工性往往不够好，也限制，也限制了它们的应用。科学家们正企图通过改进了它们的应用。科学家们正企图通过改进掺杂掺杂技技术，采用术，采用共聚共聚或或共混共混的方法，克服导电高分子的不稳定性，改善其加的方法，克服导电高分子的不稳定性，改善其加工性。工性。111 1、结构型导电高分子、结构型导电高分子1 1、概、概 述述现在学习的是第11

7、页，共69页复合型导电高分子：复合型导电高分子：是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电是在本身不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如物质，如炭黑、金属粉末炭黑、金属粉末等，通过等，通过分散复合分散复合等方法构成的复合材料。等方法构成的复合材料。122 2、复合型导电高分子、复合型导电高分子1 1、概、概 述述现在学习的是第12页，共69页与结构型导电高分子不同，在复合型导电高分子中，与结构型导电高分子不同，在复合型导电高分子中，高分子材料本身并不具备导电性，只充当了粘合剂高分子材料本身并不具备导电性，只充当了粘合剂的角色，的角色，导电性是通过混合在其中的导电性的物质导电性是

8、通过混合在其中的导电性的物质如炭黑、金属粉末等获得的。如炭黑、金属粉末等获得的。132 2、复合型导电高分子、复合型导电高分子1 1、概、概 述述现在学习的是第13页，共69页由于它们制备方便，有较强的实用性，因此在结由于它们制备方便，有较强的实用性，因此在结构型导电高分子尚有许多技术问题没有解决的今构型导电高分子尚有许多技术问题没有解决的今天，人们对它们有着极大的兴趣。天，人们对它们有着极大的兴趣。复合型导电高分子用作复合型导电高分子用作导电橡胶、导电涂料、导电粘合剂、电磁波屏蔽导电橡胶、导电涂料、导电粘合剂、电磁波屏蔽材料和抗静电材料材料和抗静电材料，在许多领域发挥着重要的作用。，在许多领

9、域发挥着重要的作用。142 2、复合型导电高分子、复合型导电高分子现在学习的是第14页，共69页根据导电载流子的不同，结构型导电高分子有两种根据导电载流子的不同，结构型导电高分子有两种导电形式：导电形式：电子导电和离子传导电子导电和离子传导。对不同的高分子，导电形式可能有所不同，但。对不同的高分子，导电形式可能有所不同，但在许多情况下，高分子的导电是由这两种导电形在许多情况下，高分子的导电是由这两种导电形式共同引起的。式共同引起的。152 2、结构型导电高分子、结构型导电高分子现在学习的是第15页，共69页一般认为，四类聚合物具有导电性：一般认为，四类聚合物具有导电性：高分子电解质、共轭体系聚

10、合物、电荷转移络合物和高分子电解质、共轭体系聚合物、电荷转移络合物和金属有机螯合物，金属有机螯合物，其中除高分子电解质是以离子传导为主外，其余三其中除高分子电解质是以离子传导为主外，其余三类聚合物都是以电子传导为主的，这几类导电高分类聚合物都是以电子传导为主的，这几类导电高分子目前都有不同程度的发展。子目前都有不同程度的发展。162 2、结构型导电高分子、结构型导电高分子现在学习的是第16页，共69页共轭聚合物是指分子主链中碳共轭聚合物是指分子主链中碳-碳单键和双键交替排列的聚合物，典型代表是碳单键和双键交替排列的聚合物，典型代表是聚乙炔聚乙炔：CH=CHCH=CH由于分子中双键的由于分子中双

11、键的 电子的电子的非定域性非定域性，这类聚合物大都表现出一定的导电性。，这类聚合物大都表现出一定的导电性。17一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电1 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理现在学习的是第17页，共69页按量子力学的观点，具有本征导电性的共轭体系必按量子力学的观点，具有本征导电性的共轭体系必须具备两条件：须具备两条件：第一，分子轨道能强烈离域；第二第一，分子轨道能强烈离域；第二，分子轨道能互相重叠，分子轨道能互相重叠，满足这两个条件的共轭体系聚合物，便能通过自身的满足这两个条件的共轭体系聚合物，便能通过自身的载流子产生和输送电流。载流子产生和输送电流。181 1、

12、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理现在学习的是第18页，共69页在共轭聚合物中，电子离域的难易程度，取决于共在共轭聚合物中，电子离域的难易程度，取决于共轭链中轭链中 电子数和电子活化能的关系。电子数和电子活化能的关系。理论与实践都表明，理论与实践都表明，共轭聚合物的分子链越长，共轭聚合物的分子链越长，电子数越多，则电子活化能越低，亦即电子越易离电子数越多，则电子活化能越低，亦即电子越易离域，则其导电性越好，域，则其导电性越好，下面以聚乙炔为例进行讨论。下面以聚乙炔为例进行讨论。191 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理现在学习的是第19页，共69页20一、共轭聚合物的电子导电一、共

13、轭聚合物的电子导电1 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理聚乙炔具有最简单的共轭双键结构：聚乙炔具有最简单的共轭双键结构：现在学习的是第20页，共69页组成主链的碳原子有四个价电子，其中组成主链的碳原子有四个价电子，其中三个为三个为 电子电子（spsp2 2杂化轨道），两个与相邻的碳原子连接，一个与氢杂化轨道），两个与相邻的碳原子连接，一个与氢原子链合，余下的原子链合，余下的一个价电子一个价电子 电子电子(Pz(Pz轨道轨道)与聚合物链所构成的平面相垂直。与聚合物链所构成的平面相垂直。211 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理现在学习的是第21页，共69页221 1、共轭体系的导

14、电机理、共轭体系的导电机理随随 电子体系的扩大，出现被电子体系的扩大，出现被电子占据的电子占据的 成键态成键态和空的和空的*反键态反键态。随分子链的增长，。随分子链的增长，形成能带，其中形成能带，其中 成键状态形成键状态形成价带，而成价带，而*反键状态则形成反键状态则形成导带。导带。现在学习的是第22页，共69页如果如果 电子在链上完全离域，并且相邻的碳电子在链上完全离域，并且相邻的碳原子间的链长相等，则原子间的链长相等，则*能带间的能带间的能隙能隙（或称（或称禁带禁带）消失，形成与金属相同的）消失，形成与金属相同的半满能带半满能带而变为导体。而变为导体。231 1、共轭体系的导电机理、共轭体

15、系的导电机理现在学习的是第23页，共69页从图中可见，要使材料导电，从图中可见，要使材料导电，电子必须具有越过禁带宽度的能量电子必须具有越过禁带宽度的能量E EGG，即电子从其最高占有轨道（基态）向最低空即电子从其最高占有轨道（基态）向最低空轨道（激发态）跃迁的能量轨道（激发态）跃迁的能量EE（电子活化能）必须大于（电子活化能）必须大于E EGG。241 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理现在学习的是第24页，共69页研究表明，线型共轭体系的电子活化能研究表明，线型共轭体系的电子活化能EE与与 电子数电子数N N的关系为：的关系为：251 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理聚乙

16、炔的禁带宽度推测值为聚乙炔的禁带宽度推测值为1.35eV1.35eV，若用上式推算，若用上式推算，N N1616，可见聚乙炔，可见聚乙炔聚合度为聚合度为8 8时即有自由电子导电时即有自由电子导电。现在学习的是第25页，共69页除了分子链长度和除了分子链长度和 电子数影响外，电子数影响外，共轭链的结构共轭链的结构也影响聚合物的导电性。也影响聚合物的导电性。从结构上看，共轭链可分为从结构上看，共轭链可分为受阻共轭和无阻共轭受阻共轭和无阻共轭两类，前者导电性较低，后者则较高两类，前者导电性较低，后者则较高。26一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电1 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电

17、机理现在学习的是第26页，共69页受阻共轭：是指共轭链分子轨道上存在受阻共轭：是指共轭链分子轨道上存在“缺陷缺陷”，当共轭链中存在当共轭链中存在庞大的侧基庞大的侧基或或强极性基团强极性基团时，往往会引起共轭链的时，往往会引起共轭链的扭曲、折叠扭曲、折叠等，从而使等，从而使 电子离域受到限制。电子离域受到限制。27一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电1 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理2 2、结构型导电高分子、结构型导电高分子现在学习的是第27页，共69页 电子离域受阻程度越大，则分子链的电子导电性就越电子离域受阻程度越大，则分子链的电子导电性就越差，如差，如聚烷基乙炔聚烷

18、基乙炔和和脱氯化氢聚氯乙烯脱氯化氢聚氯乙烯，都是受阻共轭聚合物的典型例子。，都是受阻共轭聚合物的典型例子。28一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电1 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理2 2、结构型导电高分子、结构型导电高分子现在学习的是第28页，共69页29聚烷基乙炔聚烷基乙炔 1010-15-151010-10-10-1-1cmcm-1-1脱氯化氢脱氯化氢PVCPVC 1010-12-121010-9-9-1-1cmcm-1-1一、共轭一、共轭聚合物聚合物的电子导电的电子导电1 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理现在学习的是第29页，共69页无阻共轭：是指共轭链

19、分子轨道上不存在无阻共轭：是指共轭链分子轨道上不存在“缺陷缺陷”，整个共轭链的，整个共轭链的 电子离城不受响，电子离城不受响，因此，这类聚合物是较好的导电材料或半导体材料。例因此，这类聚合物是较好的导电材料或半导体材料。例如如反式聚乙炔，聚并苯、热解聚丙烯腈反式聚乙炔，聚并苯、热解聚丙烯腈等，都是无阻共等，都是无阻共轭链的例子。轭链的例子。301 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理2 2、结构型导电高分子、结构型导电高分子现在学习的是第30页，共69页31聚并苯聚并苯 1010-4-4-1-1cmcm-1-1热解聚丙烯腈热解聚丙烯腈 1010-1-1-1-1cmcm-1-1一、共轭聚合

20、物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电1 1、共轭体系的导电机理、共轭体系的导电机理现在学习的是第31页，共69页聚乙炔：是一种研究得最为深入的共轭聚合物。它聚乙炔：是一种研究得最为深入的共轭聚合物。它是由是由乙炔在钛酸正丁酯乙炔在钛酸正丁酯-三乙基铝三乙基铝Ti(OCTi(OC4 4HH9 9)-AlEt)-AlEt3 3 为催化剂、甲苯为溶液的体系中催化聚合而成为催化剂、甲苯为溶液的体系中催化聚合而成；当催化剂浓度较高时，可制得；当催化剂浓度较高时，可制得固体聚乙炔，固体聚乙炔，而催化剂浓度较低时，可制得而催化剂浓度较低时，可制得聚乙炔凝胶聚乙炔凝胶，这种凝胶可纺丝制成纤维。，这种凝胶可纺丝

21、制成纤维。322 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物现在学习的是第32页，共69页聚乙炔为平面结构分子，有聚乙炔为平面结构分子，有顺式顺式和和反式反式两种异构体，在两种异构体，在150150左右加热或用化学、电化学方法能将顺式聚乙炔转化成热左右加热或用化学、电化学方法能将顺式聚乙炔转化成热力学上更稳定的反式聚乙炔。力学上更稳定的反式聚乙炔。332 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第33页，共69页聚乙炔虽有较典型的共轭结构，但聚乙炔虽有较典型的共轭结构，但电导率并不高，电导率并不高，但它们但它们极易被掺杂，经掺杂的聚乙炔，电

22、导率可大大提高。极易被掺杂，经掺杂的聚乙炔，电导率可大大提高。342 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物=10=10-3-3 -1-1cmcm-1-1=10=10-7-7 -1-1cmcm-1-1现在学习的是第34页，共69页例如，顺式聚乙炔在碘蒸气中进行例如，顺式聚乙炔在碘蒸气中进行P P型掺杂（部分氧化），可生成型掺杂（部分氧化），可生成(CHI(CHIy y)x x (y(y0.20.20.3)0.3)，电导率可提高到，电导率可提高到10102 210104 4 -1-1cmcm-1-1，增加增加9 91111个数量级个数量级，可见掺杂效果之显著。，可见掺杂效果之显著。352 2、典

23、型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第35页，共69页聚乙炔最常用的掺杂剂有聚乙炔最常用的掺杂剂有五氟化砷五氟化砷(AsF(AsF5 5)、六氟化锑、六氟化锑(SbF(SbF6 6)，碘，碘(I(I2 2)、溴、溴(Br(Br2 2)，三氯化铁，三氯化铁(FeCl(FeCl3 3)，四氯化锡，四氯化锡(SnCl(SnCl4 4)、高氯酸银、高氯酸银(AgClO(AgClO4 4)等，掺杂量一般为等，掺杂量一般为0.010.012 2（掺杂剂（掺杂剂/CH/CH）。）。研究表明，聚乙炔的导电性随掺杂剂量的增加而研究表明，聚乙炔的导电性随掺杂

24、剂量的增加而上升，最后达到定值。上升，最后达到定值。362 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物现在学习的是第36页，共69页电导率与掺杂剂量的关系电导率与掺杂剂量的关系372 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物当掺杂剂用量达到当掺杂剂用量达到5 5之后，电导率几之后，电导率几乎不再随掺杂剂用乎不再随掺杂剂用量的增加而提高。量的增加而提高。现在学习的是第37页，共69页若将掺杂后的聚乙炔暴露在空气中，其若将掺杂后的聚乙炔暴露在空气中，其电导率随时间的电导率随时间的延长而明显下降，延长而明显下降，这是聚乙炔至今尚不能作为导电材料推广使用的主要这是聚乙炔至今尚不能作为导电材料推广使用的主要原

25、因之一。例如电导率为原因之一。例如电导率为10104 4 -1-1cmcm-1-1的聚乙炔，在空气中存放一个月，电导率降至的聚乙炔，在空气中存放一个月，电导率降至10103 3 -1 1cmcm-1-1。382 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第38页，共69页聚乙炔是聚乙炔是高度共轭的刚性聚合物，不溶不熔高度共轭的刚性聚合物，不溶不熔，加工十分困难，也是限制其应用的，加工十分困难，也是限制其应用的个因素，可溶性导电聚乙炔的研究工作正在进行之中。个因素，可溶性导电聚乙炔的研究工作正在进行之中。392 2、典型的共轭聚合物、典型的

26、共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第39页，共69页聚苯硫醚（聚苯硫醚（PPSPPS）：是近年来发展较快的一种导电高分子，它的特）：是近年来发展较快的一种导电高分子，它的特殊性能引起人们的关注。殊性能引起人们的关注。聚苯硫醚：是聚苯硫醚：是由二氯苯在由二氯苯在N-N-甲基吡咯烷酮中与硫化钠反应制得的甲基吡咯烷酮中与硫化钠反应制得的。402 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物现在学习的是第40页，共69页PPSPPS是一种具有较高热稳定性和优良耐化学腐蚀性以及良好机是一种具有较高热稳定性和优良耐化学腐蚀性以及良好机械性能的热塑性材料，既可模塑，又可溶于溶剂

27、，加工性械性能的热塑性材料，既可模塑，又可溶于溶剂，加工性能良好。能良好。纯净的聚苯硫醚是优良的绝缘体，电导率仅为纯净的聚苯硫醚是优良的绝缘体，电导率仅为1010-15-151010-1616-1-1cmcm-1-1。但但经经AsFAsF5 5掺杂后，电导率可高达掺杂后，电导率可高达2102102 2-1-1cmcm-1-1。412 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物现在学习的是第41页，共69页热解聚丙烯腈：热解聚丙烯腈：是一种本身具有较高导电性的材料，不经掺杂的电是一种本身具有较高导电性的材料，不经掺杂的电导率就达导率就达1010-1-1-1-1cmcm-1-1。它是。它是由聚丙烯腈在

28、由聚丙烯腈在400400600600温度下热解环化、脱氢形成的梯型含氮芳香结构的温度下热解环化、脱氢形成的梯型含氮芳香结构的产物产物。422 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物现在学习的是第42页，共69页43聚丙烯腈热解反应：聚丙烯腈热解反应：2 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电如果产物进一步热裂解，如果产物进一步热裂解，可得到可得到电导率高达电导率高达1010-1-1cmcm-1-1的高抗的高抗碳纤维碳纤维。现在学习的是第43页，共69页通常是先将聚丙烯腈加工成纤维或薄膜，再进行热解通常是先将聚丙烯腈加工成纤维或薄膜，再进行热解，因

29、此其加工性可从聚丙烯腈获得，同时由于其具有，因此其加工性可从聚丙烯腈获得，同时由于其具有较高的分子量，故导电性能较好。较高的分子量，故导电性能较好。442 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第44页，共69页将溴代基团引入聚丙烯腈，可制得易于热裂解环化的将溴代基团引入聚丙烯腈，可制得易于热裂解环化的共聚丙烯腈，这种溴代基团在热裂解时起催化作用，共聚丙烯腈，这种溴代基团在热裂解时起催化作用，加速聚丙烯腈的环化，提高热裂解产物的得率。加速聚丙烯腈的环化，提高热裂解产物的得率。聚乙烯醇、聚酰亚胺经热裂解后都可得到类似的导聚乙烯醇、聚酰亚

30、胺经热裂解后都可得到类似的导电高分子电高分子。452 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第45页，共69页石墨：是一种导电性能良好的石墨：是一种导电性能良好的大共轭体系大共轭体系，受石墨结构的启发，美国贝尔实验室的卡普朗（，受石墨结构的启发，美国贝尔实验室的卡普朗（M.M.L.KaplanL.Kaplan）和日本的村上睦明等人分别用了）和日本的村上睦明等人分别用了3,4,9,3,4,9,1010二萘嵌苯四酸二酐（二萘嵌苯四酸二酐（PTCDAPTCDA）进行高温聚合，制得了有类似石墨结构的进行高温聚合，制得了有类似石墨结构的聚萘聚萘

31、，具有优良的导电性。，具有优良的导电性。462 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第46页，共69页47HH2.02.0 聚萘的合成过程：聚萘的合成过程：2 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物现在学习的是第47页，共69页聚萘的导电性与聚合反应温度有关：温度越高，石聚萘的导电性与聚合反应温度有关：温度越高，石墨化程度也越高，导电性就越大。墨化程度也越高，导电性就越大。482 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电反应温度反应温度/-1-1cmcm-1-1530530210210-

32、1-160060010108008002102102 2100010005.7105.7102 2120012001.1101.1103 3现在学习的是第48页，共69页聚萘的贮存稳定性良好，在室温下存放聚萘的贮存稳定性良好，在室温下存放4 4个月，其电导率不变，聚萘的电导率对环境温度个月，其电导率不变，聚萘的电导率对环境温度的依赖性很小，显示了金属导电性的特征。的依赖性很小，显示了金属导电性的特征。492 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第49页，共69页人们预计，随着研究的深入，聚萘有可能用作导电碳人们预计，随着研究的深入，

33、聚萘有可能用作导电碳纤维、导磁屏蔽材料、高能电池的电极材料和复合型纤维、导磁屏蔽材料、高能电池的电极材料和复合型导电高分子的填充料。导电高分子的填充料。502 2、典型的共轭聚合物、典型的共轭聚合物一、共轭聚合物的电子导电一、共轭聚合物的电子导电现在学习的是第50页，共69页复合型导电高分子：是以复合型导电高分子：是以普通的绝缘聚合物普通的绝缘聚合物为主要基质，并在其中掺入较大量的为主要基质，并在其中掺入较大量的导电填料导电填料配制而成的。因此，无论在外观形式和制配制而成的。因此，无论在外观形式和制备方法方面，还是在导电机理方面，都与掺杂型结备方法方面，还是在导电机理方面，都与掺杂型结构导电高

34、分子完全不同。构导电高分子完全不同。513 3、复合型导电高分子、复合型导电高分子一、基本概念一、基本概念现在学习的是第51页，共69页复合型导电高分子的制备工艺简单，成型加工方便，且复合型导电高分子的制备工艺简单，成型加工方便，且具有较好的导电性能，例如具有较好的导电性能，例如将银粉、铜粉等加入环氧树将银粉、铜粉等加入环氧树脂中，其电导率可达脂中，其电导率可达1010-1-11010-1-1cmcm-1-1，接近金属的导电水平。因此，在目前结构型导电高分，接近金属的导电水平。因此，在目前结构型导电高分中研究尚未达到实际应用水平时，复合型导电高分子不中研究尚未达到实际应用水平时，复合型导电高分

35、子不失为一类较为经济实用的材料。失为一类较为经济实用的材料。52一、基本概念一、基本概念现在学习的是第52页，共69页从原则上讲，任何高分子材料都可用作复合型导电从原则上讲，任何高分子材料都可用作复合型导电高分子的基质。高分子的基质。在实际应用中，需根据在实际应用中，需根据使用要求、制备工艺、材料性质和来源、价格使用要求、制备工艺、材料性质和来源、价格等因素综合考虑，选择合适的高分子材料。等因素综合考虑，选择合适的高分子材料。53二、基料二、基料3 3、复合型导电高分子、复合型导电高分子现在学习的是第53页，共69页目前用作复合型导电高分子基料的主要有目前用作复合型导电高分子基料的主要有聚乙烯

36、、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABSABS、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和、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、有机硅树脂聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅树脂等。此外，等。此外，丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和天然橡胶丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和天然橡胶也常用作导电橡胶的基质。也常用作导电橡胶的基质。54二、基料二、基料现在学习的是第54页，共69页导电高分子导电高分子基料的作用：是将导电颗粒牢固地粘结在一起基料的作用：是将导电颗粒牢固地粘结在一起，使导电高分子具有稳定的导电性，同时它，使导电高分子具有稳定的导电性，同时它

37、还赋于材料加工性还赋于材料加工性。高分子材料的性能对导电高分子的机械强度、耐热性、高分子材料的性能对导电高分子的机械强度、耐热性、耐老化性都有十分重要的影响。耐老化性都有十分重要的影响。55二、基料二、基料现在学习的是第55页，共69页导电填料：导电填料：在复合型导电高分子中起在复合型导电高分子中起提供载流子提供载流子的作用，因此，它的的作用，因此，它的形态、性质和用量形态、性质和用量直接决定材料的导电性。直接决定材料的导电性。56二、基料二、基料3 3、复合型导电高分子、复合型导电高分子现在学习的是第56页，共69页常用的导电填料：常用的导电填料：金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、铝粉、钴

38、粉、镀金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、铝粉、钴粉、镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化钨、碳银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化钨、碳化镍化镍等。等。57三、导电填料三、导电填料3 3、复合型导电高分子、复合型导电高分子现在学习的是第57页，共69页58部分导电填料的电导率部分导电填料的电导率材料名称材料名称电导率电导率/(-1cm-1)相当于汞电导率的倍数相当于汞电导率的倍数银银6.1710559铜铜5.9210556.9金金4.1710540.1铝铝3.8210536.7锌锌1.6910516.2镍镍1.3810513.3锡锡8.771048.4铅铅4.881044.

39、7汞汞1.041041.0铋铋9.431030.9石墨石墨11030.0000950.095碳黑碳黑11020.000950.0095现在学习的是第58页，共69页银粉具有最好的导电性，故应用最广泛。炭黑虽导电率银粉具有最好的导电性，故应用最广泛。炭黑虽导电率不高，但其价格便宜，来源丰富，因此也广为采用。不高，但其价格便宜，来源丰富，因此也广为采用。根据使用要求和目的不同，导电填料还可制成根据使用要求和目的不同，导电填料还可制成箔片状箔片状、纤维状纤维状和和多孔状多孔状等多种形式。等多种形式。59三、导电填料三、导电填料3 3、复合型导电高分子、复合型导电高分子现在学习的是第59页，共69页高

40、分子材料一般为有机材料，而导电填料则通常为无机高分子材料一般为有机材料，而导电填料则通常为无机材料或金属，两者性质相差较大，复合时不容易紧密结材料或金属，两者性质相差较大，复合时不容易紧密结合和均匀分散，影响材料的导电性，故通常还需对填料合和均匀分散，影响材料的导电性，故通常还需对填料颗粒进行表面处理，如采用颗粒进行表面处理，如采用表面活性剂、偶联剂、氧化表面活性剂、偶联剂、氧化还原剂对填料颗粒进行处理还原剂对填料颗粒进行处理后，后，分散性分散性可可大大增加大大增加。60三、导电填料三、导电填料3 3、复合型导电高分子、复合型导电高分子现在学习的是第60页，共69页0505导导 电电 高高 分

41、分 子子 应应 用用光开关光开关光光计算机算机隐身身伪装装检测电磁磁屏蔽屏蔽传感器感器分子分子导线发光二光二级管管信息存储隐身雷达二次电池 应应 响响 速速 快快 性性 色色 变变 致致电电吸吸 波波 性性可可 逆逆 掺掺 杂杂 导导 电电 性性导导 电电 高高 分分 子子4 4、导电高分子的应用、导电高分子的应用现在学习的是第61页，共69页发光二极管（发光二极管（PLEDPLED）利用利用导电高分子导电高分子与与金属线圈金属线圈当当电极电极，半导体高分子半导体高分子在在中间，当两电极接上电源时，半导体高分子将会开始中间，当两电极接上电源时，半导体高分子将会开始发光，发光，比传统的灯泡更节省

42、能源，比传统的灯泡更节省能源，而且产生较少的热，而且产生较少的热，具体应用包括：平面具体应用包括：平面电视机屏幕、交通电视机屏幕、交通信息标志等。信息标志等。现在学习的是第62页，共69页20052005年一月初，韩国三星电子宣布开发出世界上最大的年一月初，韩国三星电子宣布开发出世界上最大的5 5英英寸塑料平板显示器，这款显示器用极具弹性的塑料取代了刚寸塑料平板显示器，这款显示器用极具弹性的塑料取代了刚性玻璃，可以弯曲，不会破碎，其外部设计能自由修改。性玻璃，可以弯曲，不会破碎，其外部设计能自由修改。发光二极管（发光二极管（PLEDPLED）现在学习的是第63页，共69页太阳能电池太阳能电池导

43、电高分子可制成太阳电池，结导电高分子可制成太阳电池，结构与发光二极管相近，但机制却构与发光二极管相近，但机制却相反，它是将光能转换成电能，相反，它是将光能转换成电能，优势在于廉价的制备成本，简单优势在于廉价的制备成本，简单的制备工艺，具有塑料的拉伸性、的制备工艺，具有塑料的拉伸性、弹性和柔韧性。弹性和柔韧性。现在学习的是第64页，共69页导电塑料导电塑料韩国釜山大学教授李光熙和亚洲大学教授李硕炫韩国釜山大学教授李光熙和亚洲大学教授李硕炫组成的研究小组成功开发出一种新型高分子导电组成的研究小组成功开发出一种新型高分子导电塑料。这种塑料具有金属的特性，能在塑料。这种塑料具有金属的特性，能在极低温极

44、低温下下（268268）导电，）导电，克服了传统高分子导电塑料温度克服了传统高分子导电塑料温度越低电阻越高的缺点越低电阻越高的缺点，达到与金属相似的导电性。，达到与金属相似的导电性。现在学习的是第65页，共69页射频识别射频识别RFIDRFID：无线射频识别标识技术，这种非接触式自动识别：无线射频识别标识技术，这种非接触式自动识别技术的技术的RFIDRFID商品标签，被认为将是今后全球商品交易及商品标签，被认为将是今后全球商品交易及物流中采用最广的技术之一。物流中采用最广的技术之一。塑料塑料RFIDRFID标签将来潜在的市场，包括门禁管制、货物管理、标签将来潜在的市场，包括门禁管制、货物管理、

45、资产回收、物料处理、废物处理、医疗应用、交通运输、防资产回收、物料处理、废物处理、医疗应用、交通运输、防盗应用、自动控制、联合票证等许多领域。盗应用、自动控制、联合票证等许多领域。现在学习的是第66页，共69页有机高分子导电涂料有机高分子导电涂料20052005年日本年日本信越聚合物公司信越聚合物公司展出了导电率高达展出了导电率高达200s/cm 200s/cm 以上的有机导电性高分子涂料，涂布时以上的有机导电性高分子涂料，涂布时即使膜厚很即使膜厚很薄薄，也能做到，也能做到低电阻，低电阻，可作为可作为透明电极透明电极，此外也可望用在显示器等光学薄膜以及光学滤镜的此外也可望用在显示器等光学薄膜以

46、及光学滤镜的防防静电静电等用途上。等用途上。现在学习的是第67页，共69页人造肌肉人造肌肉共轭导电聚合物处于不同的氧化态时，其体积有显著共轭导电聚合物处于不同的氧化态时，其体积有显著的不同，即对于外加电压会产生的不同，即对于外加电压会产生体积响应体积响应。根据这。根据这一特性，可用来仿制一特性，可用来仿制人工肌肉人工肌肉。4 4、导电高分子的应用、导电高分子的应用现在学习的是第68页，共69页人造肌肉人造肌肉日本科学家制造出可与人类肌肉相媲美，且无需日本科学家制造出可与人类肌肉相媲美，且无需马达、齿轮等复杂装置的人造肌肉，伸缩率可达马达、齿轮等复杂装置的人造肌肉，伸缩率可达15%15%，相当于人的肌肉，相当于人的肌肉20%20%的伸缩率。人造肌肉的伸缩率。人造肌肉中一根管状导电塑料可承重中一根管状导电塑料可承重2020克，克，16001600根绑在根绑在一起可承重一起可承重2020公斤。如果人造肌肉体积和人的公斤。如果人造肌肉体积和人的肌肉相同，其力量可达后者的肌肉相同，其力量可达后者的100100倍倍。现在学习的是第69页，共69页