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1、 Conductive Polymer 导电高分子张盼SA1700.11.03第1页02导 电 高 分 子 分类(聚苯亚乙烯)（PAn)第2页导 电 高 分 子 02聚吡咯 Polypyrrole导电性好和电化学可逆性好导电性好和电化学可逆性好充电电池充电电池电极材料电极材料(太阳能电池太阳能电池)超级电容器超级电容器导电态导电态绝缘态绝缘态分子分子电子器件电子器件(二极管、三极管二极管、三极管)PPy纳米线纳米线纳米光电器件纳米光电器件电化学氧化还原性质，质子酸掺杂行为；电化学氧化还原性质，质子酸掺杂行为；当当PPy膜周围环境酸度或化学气氛发生膜周围环境酸度或化学气氛发生改变，引发其电化学性
2、质改变改变，引发其电化学性质改变PPy基基气敏材料气敏材料气体检测气体检测电流型生物传感器电流型生物传感器酶、核酸探测酶、核酸探测微波吸收剂微波吸收剂 含有生物相容性，无毒害，用作生物医用领域及研含有生物相容性，无毒害，用作生物医用领域及研制人工肌肉、气体和生物传感器、电磁屏蔽、隐身材料、制人工肌肉、气体和生物传感器、电磁屏蔽、隐身材料、抗静电材料、导电纤维等。抗静电材料、导电纤维等。第3页人造肌肉人造肌肉(Artificial Muscle)（机器人）（机器人）共共轭轭导导电电聚聚合合物物处处于于不不一一样样氧氧化化态态时时，其其体体积积有有显显著著不不一一样样，即即对对于于外外加加电电压压
3、会会产产生生体积响应体积响应。依据这一特征，可用来仿制。依据这一特征，可用来仿制人工肌肉人工肌肉。日日本本科科学学家家制制造造出出可可与与人人类类肌肌肉肉相相媲媲美美，且且无无需需马马达达、齿齿轮轮等等复复杂杂装装置置人人造造肌肌肉肉。伸伸缩缩率率可可达达15%，相相当当于于人人肌肌肉肉20%伸伸缩缩率率。人人造造肌肌肉肉中中一一根根管管状状导导电电塑塑料料可可承承重重20克克，1600根绑在一起可承重根绑在一起可承重20千克。假如人造肌肉体积和人肌肉相同，其力量可达后者千克。假如人造肌肉体积和人肌肉相同，其力量可达后者100倍倍。鲤鲤鱼鱼形形状状它它在在嘴嘴巴巴里里装装备备有有摄摄象象机机，
4、同同时时能能够够测测量量水水下下氧氧气气，为为鱼鱼类类喂喂养养提提供供关关键键数据。数据。日日本本大大阪阪从从事事新新材材料料开开发发几几家家企企业业，成成功功用用高高分分子子材材料料“人人造造肌肌肉肉”制制成成了了一一个个机机器鱼器鱼。导 电 高 分 子第4页RFID标签标签RFID：无线射频识别标识技术，这种非接触式自动识别技术：无线射频识别标识技术，这种非接触式自动识别技术RFID商品标签被认商品标签被认为将是今后全球商品交易及物流中采取最广技术之一。为将是今后全球商品交易及物流中采取最广技术之一。塑料塑料RFID标签未来潜在市场，包含门禁管制、货物管理、资产回收、物料处理、标签未来潜在
5、市场，包含门禁管制、货物管理、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。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。印刷用于低价格无线射频识别体系无源元件导 电 高 分 子 第5页02五元杂环，无活泼氢。本征态聚噻吩为红色无定型固体，掺杂后则显绿色。这五元杂环，无活泼氢。本征态聚噻吩为红色无定型固体，掺杂后则显绿色。这一颜色改变可应用于一颜色改变可应用于电致变色器件电致变色器件。（PTh）比利时爱克发比利时爱克发(Agfa)企业企业以以PEDOT导电油墨作为电极材料柔性导电油墨作为电极材料柔性OLED聚噻吩不溶不熔，有很
6、高强度，引入取代基后可溶。聚噻吩不溶不熔，有很高强度，引入取代基后可溶。双取代双取代：溶解性很好，制：溶解性很好，制备印刷电路板通孔内表面涂料。备印刷电路板通孔内表面涂料。应用：防腐、抗静电、有机太阳能电池、化学传感、电致发光器件等应用：防腐、抗静电、有机太阳能电池、化学传感、电致发光器件等聚噻吩衍生物聚噻吩衍生物PEDOT是有机电致发光器件制备中主要空穴传输层材料。是有机电致发光器件制备中主要空穴传输层材料。EDOT（3,4-乙撑二氧噻吩单体）乙撑二氧噻吩单体）聚合和掺杂性与聚合和掺杂性与PPy 相同，多为电化学聚正当。相同，多为电化学聚正当。导 电 高 分 子聚噻吩 Polythiophe
7、ne第6页发光二极管（发光二极管（PLED）利用导电高分子与金属线圈当电极，半导体高分子在中间，当两电利用导电高分子与金属线圈当电极，半导体高分子在中间，当两电极接上电源时，半导体高分子将会开始发光。比传统灯泡更节约能源极接上电源时，半导体高分子将会开始发光。比传统灯泡更节约能源而且产生较少热，详细应用包含平面电视机屏幕、交通信息标志等。而且产生较少热，详细应用包含平面电视机屏幕、交通信息标志等。，13英寸导 电 高 分 子 应 第7页太阳能电池太阳能电池电高分子可制成太阳电池，结构与电高分子可制成太阳电池，结构与发光二极管相近，但机制却相反，它是发光二极管相近，但机制却相反，它是将光能转换成
8、电能。优势在于廉价制备将光能转换成电能。优势在于廉价制备成本，简单制备工艺，含有塑料拉伸性成本，简单制备工艺，含有塑料拉伸性、弹性和柔韧性。、弹性和柔韧性。导 电 高 分 子第8页导 电 高 分 子 应 用02a)a)防防腐腐蚀蚀涂涂料料：金属表面涂覆，能阻止空气、水和盐分挥发，遏制金属生锈和腐蚀；充当催化剂，干扰干扰金属电化学氧化反应。b)b)抗抗静静电电和和电电磁磁屏屏蔽蔽材材料料：良好导电性，与高聚物亲合性优于碳黑或金属粉，能够与塑料、橡胶、纤维结合，如手机外壳以及微波炉外层防辐射涂料、和军用隐形材料等。c)c)二二次次电电池池电电极极材材料料：高纯度纳米聚苯胺含有良好氧化还原可逆性，能
9、够作为二次电池电极材料。碳纳米管碳纳米管(CNT)/(CNT)/导电高分子复合体系导电高分子复合体系研究热点。d)d)选择电极：选择电极：纳米聚苯胺对于一些离子和气体含有选择性识别和透过率选择性识别和透过率。e)e)特殊分离膜特殊分离膜f)f)高温材料：高温材料：热失重温度大于200，远远大于其它塑料制品。g)g)太阳能材料：太阳能材料：纳米聚苯胺有良好导热性导热性，导热系数是其它材料h)23倍，可作太阳能材料替换产品。（PAn）聚苯胺第9页防静电、电磁屏蔽、防腐蚀防静电、电磁屏蔽、防腐蚀电磁干扰电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)(也称作电磁污染也称作
10、电磁污染)。PAN屏屏蔽蔽效效果果最最好好。当当PAN膜膜厚厚大大于于50m时时，其其屏屏蔽蔽效效能能在在80100dB范范围围内内，满满足足工工业业和和军军事事要要求求。相相比比于于金金属属EMI屏屏蔽蔽材材料料含含有有密密度度小小、环环境境稳稳定定性性好好、电电导导率率可可调调、EMI屏屏蔽蔽效效能能尤尤其其是是电电磁磁吸吸收收性性能能好好，能能够够吸吸收收雷雷达达波波，所所以以能能够够做做隐隐身身飞飞机机涂料。涂料。防蚀涂料能够防蚀涂料能够防腐蚀防腐蚀，能够，能够用在火箭、船舶、石油管道等。用在火箭、船舶、石油管道等。导 电 高 分 子第10页05信信息息存存放放隐隐身身雷雷达达二二次次
11、电电池池 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 电 高高 分分 子子导 电 高 分 子 应 用第11页021.导电率改变范围宽导电率改变范围宽 随掺杂度改变，可在绝缘体半导体金属态之间改变随掺杂度改变，可在绝缘体半导体金属态之间改变导电高分子电导率范围导 电 高 分 子 特 性第12页022.掺杂掺杂-脱掺杂过程可逆脱掺杂过程可逆 导电高分子不但能够掺杂导电高分子不但能够掺杂,而且还能够脱掺杂而且还能够脱掺杂,而且掺杂而且掺杂-脱掺杂过脱掺杂过程完全可逆。程完全可逆。3.含有光学性能含有光学性能（光诱导（光诱导吸收、光致发
12、光等非线性光学吸收、光致发光等非线性光学特征）特征）、磁学性能磁学性能、电化电化学性能学性能（随氧化（随氧化/还原过程，还原过程，颜色发生改变）等颜色发生改变）等导 电 高 分 子 特 性第13页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）导电聚合物导电性取决于组成材料分子结构、掺杂水平和分子包装次序。含有各种纳米结构如0D纳米颗粒，1D纳米纤维和2D纳米片导电聚合物，已被开发和应用于一系列技术领域，如传感器、电子工业和能量存放与转换器件。这些纳米结构导电聚合物电性能可能因为不均匀聚集，严重复位以及在加工和组装过程中接触不良所引发结构缺点而被减弱。第14页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）受天然
13、凝胶合成启发，经过使用多官能团分子连接共轭高分子链得到3D网络结构导电高分子凝胶（CPG）发展起来。第15页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）与纯粹PPy相比，CuPcTs掺杂PPy电化学活性大大增强第16页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）第17页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）第18页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）第19页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）经过热处理得到CPG衍生碳框架材料含有很多优点：首先，它们含有层次多孔结构，以适应各种物质运输通道与其活性部位连接：其次，与传统多孔碳材料相比，它们能够提供更多活性部位；另外，因为交联剂能够提供关键元素原子，使得
14、N或其它元素掺杂能够在热处理期间在原位完成和调控；最终，CPG衍生碳框架对于ORR和OER都显示出高催化活性。第20页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）温控开关自愈合压力传感器超疏水表面第21页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）导电高分子凝胶有望导电高分子凝胶有望成为下一代锂离子电成为下一代锂离子电池粘合剂池粘合剂第22页导 电 高 分 子 凝 胶（CPGs）参考文件：1 Zhao F,Shi Y,Pan L,et al.Multifunctional Nanostructured Conductive Polymer Gels:Synthesis,Properties,and App
15、licationsJ.Accounts of Chemical Research,50(7):1734-1743.2 Wang Y,Shi Y,Pan L,et al.Dopant-enabled supramolecular approach for controlled synthesis of nanostructured conductive polymer hydrogelsJ.Nano letters,15(11):7736-7741.3 Yu C,Wang C,Liu X,et al.A cytocompatible robust hybrid conducting polymer hydrogel for use in a magnesium batteryJ.Advanced Materials,28(42):9349-9355.4 Shi Y,Zhang J,Bruck A M,et al.A Tunable 3D Nanostructured Conductive Gel Framework Electrode for HighPerformance Lithium Ion BatteriesJ.Advanced Materials,.第23页THANKS第24页