第三章导电高分子探讨.pptx

导电高分子材料及技术进展 报告人：侯绍宇 引言 　　近几年来 , 导电性高分子的研究取得了长足的发展 , 形成了一个十分活跃的边缘学科领域 ,它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。 　　现有的研究成果表明 ,发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要 , 而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能 , 具有重量轻 ,易加工成各种复杂的形状 , 化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点。此外在电子工业中的应用日趋广泛 , 促进了现代科学技术的发展。 报告内容 导电的基本概念 聚合物的导电类型 导电高分子材料的导电机理 导电高分子材料的应用 一、导电的基本概念 物质按电学性能分类可分为绝缘体、半导体、导体和超导体四类。高分子材料通常属于绝缘体的范畴。 但1977年美国科学家黑格（A.J.Heeger）、麦克迪尔米德（A.G. MacDiarmid）和日本科学家白川英（H.Shirakawa）发现掺杂聚乙炔具有金属导电特性以来，有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。 艾伦·黑格（1936—??），1936年生于依阿华州苏城。现为加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长，是一名物理学教授。因有关导电聚合物的发现而成为2000年度诺贝尔化学奖三名得主之一。 ?艾伦·G·马克迪尔米德 (1927—? ?)，美国化学家。1927年生于新西兰，1953年取得美国威斯康星大学博士学位，1955年取得英国剑桥大学博士学位，1955年至今在美国宾夕发尼亚大学担任教授， 白川英树（1936—? ? ），日本著名化学家因开发成功了导电性高分子材料而成为2000年诺贝尔化学奖三名得主之一 σ102S/m为导体 σ 10-8~102 S/m 半导体 σ 10-8 S/m 绝缘体 二、聚合物的导电类型 材料的导电性是由于物质内部存在的带电粒子的移动引起的。这些带电粒子可以是正、负离子，也可以是电子或空穴，统称为载流子。载流子在外加电场作用下沿电场方向运动，就形成电流。可见，材料导电性的好坏，与物质所含的载流子数目及其运动速度有关。 导电材料 金属、合金 导电高分子 复合型 本征型 自由电子 正负离子 载流子 按照材料的结构与组成 二、聚合物的导电类型 复合型导电高分子：是在不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭黑、金属粉、箔等，通过分散复合、层积复合、表面复合等方法构成的复合材料，其中以分散复合最为常用。 结构型（或称本征型）导电高分子：是指本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（电子、离子或空穴）。 二、聚合物的导电类型 （1）载流子为自由电子的电子导电聚合物 （2）载流子为能在聚合物分子间迁移的正、负离子的离子导电聚合物 （3）以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物。 结构型导电聚合物 如按其结构牲和导电机理可以分为三大类： 导电材料的主要性质： 电压与电流关系（成正比例关系） 温度与电导之间的关系 负温度系数（negative temperature cofficient NTC) 导电材料指 本征导电高分子材料和半导电材料 正温度系数（ positive temperature cofficient PTC) 导电材料指 金属、复合型高分子导电材料 电压与材料颜色之间的关系 电压与材料辐射性质之间的关系 导电性质与材料掺杂状态的关系 一、复合型导电高分子材料的结构与导电机理 1、结构 2、组成 一、复合型导电高分子材料的结构与导电机理 基料——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，同时它还赋于材料加工性。高分子材料的性能对导电高分中的机械强度、耐热性、耐老化性都有十分重要的影响。 填料——在复合型导电高分子中起提供载流子的作用，它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。 如何选择基料？ 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。实际应用中，需根据使用要 求、制备工艺、材料性质和来源、价格等因素综合 考虑，选择合适的高分子材料。 目前用作复合型导电高分子基料的主要有聚乙 烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、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、有机硅树脂等。此外，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。 丙烯腈，丁二烯，苯乙烯共聚的高