《导电高分子ConductingPolymers》由会员分享，可在线阅读，更多相关《导电高分子ConductingPolymers（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、导电高分子 Conducting Polymers雷良才 教授 化学与材料科学学院 辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers一、导电高分子分类 二、本征型导电高分子的发现 三、本征型导电高分子的特性 四、本征型导电高分子的应用 五、导电高分子聚苯胺 六、导电高分子材料发展与展望 七、离子导体高分子 辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers第一节 导电高分子分类复合型导电高分子本征型导电高分子离子导体高分子辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers1.复合型导电高分子聚合物+导电填料（碳纤维、碳粉、金属粉末等）导电橡胶、
2、导电涂料、导电粘合剂、电磁波屏蔽材 料、抗静电材料等辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers2.本征型导电高分子本征型导电高分子本身具有导电性，即 聚合物结构本身提供导电载流子3.离子导体高分子高分子固体电解质辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers辽宁石油化工大学第二节 本征型导电高分子的发现1974年筑波大学H.Shirakawa 研究小组在实验中偶然合成出具有 金属光泽的聚乙炔。白川英树，1961年东京工业大学，毕 业并后留校任教，1976年宾夕法尼亚大学 留学。1979年筑波大学任副教授，1982年 升为教授。辽宁石油化工大学导电高分
3、子 Conducting Polymers麦克迪尔米德（Alan G. MacDiarmid，1929） 1927年，新西兰出生。先后于新西兰大学、威斯康星大学、英国剑桥大学学习。1955年宾夕法尼亚大学任教。化学家，发表六百多篇学术论文、二十项专利。辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers黑格（Alan J. Heeger）1936年生于美国，1961年加州大学伯克利分校物理博士学位。 1962年至1982年宾夕法尼亚大学教 授。1983年加州大学圣芭芭拉分校任高分子及有机固体研究所所长。 专利40余项发表论文600余篇。 1990年创立UNIAX公司。（UNIAX
4、， 发光二极管，现属杜邦）辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金属的特性 。并因此获得2000年诺贝尔化学奖。辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers聚乙炔聚吡咯聚噻吩聚苯胺聚苯nnnn聚对苯乙烯典型导电高分子导电高分子 Conducting Polymers辽宁石油化工大学第三节 本征型导电高分子的特性1、主链共轭结构共轭键主链结构电子离域分子轨道重叠共轭碳链越长，电子数越多，电子离域越大， 导电性越好。辽宁石油化工大
5、学导电高分子 Conducting Polymers2、导电性辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers3、参杂纯净共轭聚合物电导率并不高，当聚乙炔曝露于碘蒸气中进行氧化反应后，电导率提高10多个数量级 达到103S/cm。这种现象称为掺杂（doping）氧化还原掺杂 ：可通过化学或电化学手段来实现 质子酸掺杂 ：一般通过化学反应来完成辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers导电高分子掺杂是一种分子内的氧化还原过 程，掺杂量一般在百分之几到百分之几十之间， 参杂剂不参与导电，仅作为对离子存在，掺杂过 程完全可逆。常规半导体掺杂是原子的替代，掺杂
6、量仅有 万分之几，掺杂剂参与导电，掺杂不可逆。辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers聚乙炔电 导率与掺 杂剂浓度 的关系 掺杂方法和条件影响导电性能辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers绝缘体 半导体 金属态10-9105 s/cm 载流子：孤立子、极化子、双极化子 导电性：极化子或孤立子的移动和跃迁4、载流子辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers5、电致变色辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers6、可加工行和稳定性可加工性高度共轭的刚性聚合物，不溶、不熔稳定性暴露于空气中，电导率逐
7、渐下降改进方法通过改进掺杂剂品种和掺杂技术（增塑）， 采用共聚或共混的方法，克服导电高分子的不稳 定性，改善其加工性。导电高分子 Conducting Polymers辽宁石油化工大学第四节 本征型导电高分子的应用本征型导电聚合物的特异性能，使其在二次电池、光电器件、传感器、电磁屏蔽、隐身技术等方面都得到应用。辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers1、二次电池已实现商品化：聚苯胺为阳极、Li-Al为阴极的聚合物二次电池。充放电寿命达千次以上、可长期保存辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers2、防腐蚀涂料研究表明聚苯胺防腐涂料对金属表面具有
8、阳极钝化的作 用，在金属表面形成致密的 Fe2O3从而对金属起到保护作用 。 聚苯胺防腐涂料已商品化。辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers3、发光二极管用导电聚合物制作的发光二极管产生较少的热量、节省能源，可应用于显示屏幕、交通信息标志等。 高分子发光二极管颜色可调、可弯曲、大面积、低成本。辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers4、隐身材料优良的微波特性使导电高分子如聚苯胺、聚吡咯可用做屏蔽材料。有报道称国外公司已将聚吡咯纤维经复合制 备出商品化导电纤维，该材料可用作战斗机的隐身涂料。5、电显示材料聚合物颜色随电位、环境pH、掺杂率等变
9、化而改变。辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers6、其它应用单分子导线：用于高灵敏度检测、超大规模集成技术等，也可通过模板聚合等方法制备分子 束。屏蔽材料：电磁屏蔽材料传感器：气体检测、生物传感器辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers第五节 导电高分子聚苯胺聚苯胺原料价廉、合成简单、稳定性好，具有较高电导率和潜在的溶液、熔融加工可能性，更受到广泛重视。 1、聚苯胺的合成化学法合成 电化学法合成 可溶性聚苯胺合成辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers2、氧化还原反应辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting
10、 Polymers3、参杂反应辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers4、电化学性质聚苯胺循 环伏安曲 线辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers性能应应 用导电性抗静电材料、电磁屏蔽材料、电加热元件等 电极二次电池、燃料电池、传感器 电子学发光二极管、数据存储、聚合物场效应管光学电致变色显示器、非线性光学材料、传感器氧化还原防腐材料5、聚苯胺的应用辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers第六节 导电高分子材料发展及展望导电聚合物为21世纪化学研究的重要内容已经取得大量成绩，但性能还有待提高。 可加工性 化学稳定性(
11、电学性能 力学性能 光学性能等)主要研究领域：共聚 共混 复合 新品种 应用辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers第七节 离子导体高分子 高分子固体电解质，能够传导离子。1、几种离子导电聚合物：聚醚 聚酯聚亚胺聚硅氧烷 辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers离子导体高分子 传导离子聚环氧乙烷 大多数阳离子 一价阴离子聚环氧丙烷 大多数阳离子 一价阴离子聚丁二酸乙二醇酯 LiBF4聚癸二酸乙二醇酯 LiCF3SO3聚乙烯亚胺 NaI辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers2、离子导电聚合物的分子特点低的玻璃化转变温度（Tg）极性离子化能力辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers3、离子导电机理自由体积理论络合理论辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers4、离子导电聚合物的特点易加工成型、力学性能好、防漏、防溅、无腐蚀、 不挥发、使用寿命长、能量密度高。无对流、无传导，不能用于电解和电合成、接触电 阻大、导电能量相对较低、低温效果差。辽宁石油化工大学导电高分子 Conducting Polymers谢 谢
