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导电高分子材料的制备与应用

导电高分子材料的制备与应用

041140407王世龙

摘要：传统高分子材料的体积电阻率一般介于1010～1020Ω?cm

之问，一直作为电绝缘材料使用。自从1997年发现掺杂聚乙炔具有良

好导电性后，世界各国科学家纷纷投入到导电聚合物的研究当中，各

种有机导电聚合物相继出现，其应用范围也日益扩大，广泛应用于各

种家用电器、航空航天、抗静电涂料、雷达吸波材料、电磁屏蔽材料

和传感器等方面，极大地丰富和改善了人们的生活。

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结构、种类及导电机理、合成方法、导电高分子

材料的应用、研究现状及发展趋势。

关键字：导电高分子分类制备现状

Abstract:Comparedwithconventionalconductivematerials,

conductivepolymermaterialhasmanyuniqueproperties.

Conductingpolymerscanbeusedasradarabsorbingmaterials,

electromagneticshieldingmaterials,materials.Describesthe

structureofconductivepolymermaterials,typesandconducting

mechanism,synthesismethods,theapplicationofconductive

polymaterials,researchstatusanddevelopmenttrend.

Keywords:conductivepolymercategoriespreparationstatus

1导电高分子的结构、种类

（1）导电聚合物的分类

导电高分子材料按结构和制备方法不同可分为结构型导电高分子

材料和复合型导电高分子材料两大类。根据结构特征和导电机理不同

可分成三类：载流子为自由电子的电子导电聚合物、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、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。

1.1结构型导电高分子材料

结构型(又称作本征型)导电高分子[2]是指高分子材料本身或经过

掺杂后具有导电功能的聚合物。这种高分子材料由于其结构的特点，

能够提供载流子而具有导电性，经掺杂后，电导率可达到金属的导电

水平。从导电时载流子的种类来看，结构型导电高分子材料又被分为

离子型和电子型两类。

1.2复合型导电高分子材料

复合型导电高分子材料[3]是将各种导电性物质以不同的方式和加

工工艺(如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等)填充到聚合物基体中

而构成的。通常是填充高效导电粒子或导电纤维，较普及的是炭黑填

充型和金属填充型。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。

1.3电子导电聚合物

电子导电聚合物是导电聚合物中种类最多，研究最早的一类导电

材料，在电子导电聚合物的导电过程中载流子是聚合物中的自由电子

或空穴。高分子聚合物中的π键可以提供有限离域，当高分子聚合物

中具有共轭结构时，π电子体系增大，电子的离域性增强，共轭体系

越大,离域性也越大，电子的可移动范围也就越大。当共轭结果足够大

时，化合物即可提供自由电子。电子导电性聚合物的共同特征为分子

内具有大的共轭π电子体系，具有跨键移动能力的π键电子成为这类

聚合物的载流子。目前，已知的电子导电聚合物除早期发现的聚乙炔

外，大多为芳香单环、多环、以及杂环的共聚或均聚物[5]。

未经掺杂的上述高聚物由于π键电子轨道之间还存在着一定的能

级差，其导电能力与典型的无机半导体材料硅、锗等相当，与金属导

体还有一定的差距。经掺杂后，电导率可大幅度提高，甚至可达到金

属的导电水平。如掺杂型聚乙炔(用电子受体掺杂)，电导率可提高约

12个数量级，最高可接近103S/cm，达到金属铋的电导率[6]。

1.4离子导电聚合物

以正负离子为载流子的