高分子数据库
产品目录
  • 嵌段共聚物
    二嵌段共聚物
    两亲性二嵌段共聚物
    疏水性二嵌段共聚物
    亲水性二嵌段共聚物
    三嵌段共聚物
    ABA三嵌段共聚物
    ABC三嵌段共聚物
    四嵌段共聚物
    五嵌段共聚物
    嵌段可裂解共聚物
    酸裂解嵌段共聚物
    UV紫外光裂解嵌段共聚物
    两性离子嵌段共聚物
  • 直链均聚物 | 共聚物 | 低聚物
    直链均聚物+修饰
    亲水均聚物+修饰
    疏水均聚物+修饰
    两性离子均聚物
    均聚低聚物
    无规共聚物+修饰
    2组分无规共聚物
    3组分无规共聚物
    两性离子无规共聚物
    含接枝嵌段的无规共聚物
    交替共聚物
    梯度共聚物
    缩合高分子
    RAFT大分子引发剂
    无机聚合物
    单体/预聚物
  • 生物降解高分子
    合成生物降解高分子
    均聚-生物降解高分子
    共聚-生物降解高分子
    嵌段-生物降解高分子
    荧光-生物降解高分子
    星形-生物降解高分子
    接枝-生物降解高分子
    修饰-生物降解高分子
    聚氨基酸
    聚氨基酸-均聚物
    聚氨基酸-嵌段共聚物
    聚氨基酸-接枝共聚物
    聚氨基酸-功能化修饰
    生物降解水凝胶
  • 多肽 | 多糖 | 生物大分子
    多肽及衍生物
    环状多肽及衍生物
    直链多肽及衍生物
    多糖及衍生物
    透明质酸
    海藻酸
    纤维素
    壳聚糖
    右旋糖酐
    硫酸软骨素
    肝素
    木聚糖
    聚蔗糖
    Biotin标记大分子
  • 功能化PEG衍生物
    单官能团PEG/PPO
    双官能团PEG
    同双官能团PEG
    异双官能团PEG
    链端羟基PEG
    荧光标记PEG
    荧光标记直链PEG
    荧光标记星形PEG
    多臂星形PEG
    超支化树枝状PEG
    PEO-PPO嵌段共聚物
    PEO-PPO二嵌段共聚物
    PEO-PPO三嵌段共聚物
    自组装PEG
    自组装PEG脂质体
    自组装PEG表面活性剂
  • 特殊形状高分子
    星形高分子
    多臂星形均聚物
    多臂星形嵌段共聚物
    3臂T型高分子
    4臂H型高分子
    接枝高分子
    超支化树枝状高分子
    笼型聚倍半硅氧烷POSS
    单个笼型POSS
    嵌段共聚物笼型POSS
    蝌蚪状高分子
    蝌蚪状均聚物
    蝌蚪状嵌段共聚物
  • 功能高分子
    导电高分子
    导电均聚物
    导电共聚物
    导电嵌段共聚物
    修饰导电高分子
    导电低聚物
    荧光/发光高分子
    荧光均聚物
    荧光嵌段共聚物
    荧光标记高分子
    荧光共聚物
    OLED/OFET/OPV光电高分子
    形状记忆高分子
  • 稳定同位素高分子
    氘化均聚物
    氘化疏水均聚物
    氘化亲水均聚物
    氘化嵌段共聚物
    氘化二嵌段共聚物
    氘化三嵌段共聚物
    氘化交替共聚物
    氘化无规共聚物
    氘化缩合高分子
    氘化星形高分子
    氘化接枝高分子
    碳13标记高分子
  • 特殊功能试剂
    高分子硫醇
    聚硅氧烷
    聚硅氧烷均聚物
    聚硅氧烷二嵌段共聚物
    聚硅氧烷三嵌段共聚物
    聚硅氧烷无规共聚物
    笼型聚倍半硅氧烷
    液晶化合物
    纳米材料相关试剂
    石墨烯
    石墨烯修饰剂
    碳纳米管修饰剂
    高分子微球/纳米颗粒
  • 标准品/电子级高分子
    高分子标准品
    电子级高分子
    电子级均聚物
    电子级二嵌段共聚物
    电子级三嵌段共聚物
搜索
微信客服

导电高分子

发表时间:2021-12-15 15:16

一 概述

所有的导电高分子都属于所谓的"共轭高分子"。 共轭高分子最简单的例子是聚乙炔。 它 由长链的碳分子以 sp2 键链结而成。 由于 sp2 键结的特性, 使得每一个碳原子有一个价电子未配对, 且在垂直于 sp2 面上形 成未配对键。 我们可以想像, 相邻原子的未配对键的电子云互相接触, 会使得未配对电子很容易沿着长链移动。

然而, 实际的情况较为复杂, 未配对电子很容易和邻居配对而形 成"单键-双键"交替出现的结构。 这种转变称为配对化, 物理上称为派若斯不稳定性。


二 分类

高分子导电材料通常 分为复合型和结构型两大类:

①复合型高分子导电材料。 由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、 表面复合或层积复合等方式而制得。 主要品种有导电塑料、 导电橡胶、 导电纤维织物、 导电涂料、 导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。 其性能与导电填料的种类、 用量、 粒度和状态以及它 们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用 的导电填料有炭黑、 金属粉、 金属箔片、 金属纤维、 碳纤维等。

②结构型高分子导电材料。 是指高分子结构本身 或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。 根据电导率的大小又可分为高分子半导体、 高分子金属和高分子超导体。 按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。 电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系, 在热或光的作用 下通过共轭 π 电子的活化而进行导电, 电导率一般在半导体的范围。 采用 掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。 如在聚乙炔中掺杂少量碘, 电导率可提高 12 个数量级, 成为“ 高分子金属” 。经掺杂后的聚氮化硫, 在超低温下可转变成高分子超导体。 结构型高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、 太阳能电池、 传感器件、 微波吸收材料以及试制半导体元器件等。 但目 前这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中 的氧化稳定性差) 以及加工成型性、 机械性能方面的问题, 尚未进入实用阶段。


三 应用

高分子材料在很长一段时期都被用 作电绝缘材料。随着不同应用领域的需要以及为进一步拓宽高分子材料的应用 范围, 一些高分子材料被赋予某种程度的导电性以致成为导电高分子材料. 第一个高导电性的高分子材料是经碘掺杂处理的聚乙炔, 其后又相继开发了 聚吡咯、 聚对苯撑、 聚苯硫醚、 聚苯胺等导电高分子材料。

〔 1〕由 于这些导电高分子材料都具有共轭键结构, 并且主要是由化学方法处理得到的, 因此常称为本征型导电高分子材料. 但是, 这类材料的稳定性、 重现性较差, 电导率分布范围较窄, 成本较高, 而且加工困难,尚未进入批量生产的实用 阶段。

〔 2〕本征型导电高分子材料在应用方面遇到的困难短期难以解决,促使人们转而研究和开发导电高分子复合材料. 导电高分子复合材料是以高分子材料为基体, 通过加入导电功能体,经过分散复合、 层积复合以及形成表面导电膜等方式处理后形成的多相复合导电体系. 由于原料易得、 工艺相对简单、 成本较低、 电阻率可在较大范围内 调节, 同时具有一定程度的再加工性并兼有高分子基体材料的一些优异性能而受到广泛重视。

导电高分子复合材料的研究工作主要有:

① 复合材料导电机理的理论研究、 特殊效应机理的理论研究;

② 用 不同方法研制新材料的实验研究;

③ 材料应用的实验研究.

导电高分子复合材料导电机理的理论研究工作通常 又包括导电通路的中 的导电功能体在给定的加工工艺条件下, 如何达到电 接触而在整体上自发地形 成导电通路这一宏观自 组织过程; 后者则主要涉及导电通路或部分导电通路形成后载流子迁移的微观过程. 显然, 无论是宏观过程还是微观过程, 它 们都受到复合体系的几何拓扑、 热力学和动力学等多种因素的制约。因此, 导电高分子复合材料的理论研究工作一方面呈现多样性、 复杂性,另 一方面又与实验结果之间存在着不同程度的差异, 而且许多理论结果往往不具有普适性. 新材料的实验研究工作采用 的主要方法有: 组分改造(改变基体种类、 形成和形成导电通路后的导电机理两方面. 前者研究的是加入聚合物基体改变导电功能体种类) ; 整体或组分物性改造(磁化、 接枝、 热处理、 结晶、 浸渍) ; 结构改造(板状、 叠层、 发泡) ; 导电功能体形状改造(粒状、 球状、 中 空状、 纤维状) 等. 应用 研究则包括根据应用 条件和具体要求解决各种实际问 题的理论和实验研究。


四 导电高分子材料的导电机理

有机化合物中 的σ 键和π 键在有机共轭分子中, σ 键是定域键, 构成分子骨架; 而垂直于分子平面的 p 轨道组合成离域π 键, 所有π 电子在整个分子骨架内 运动。 离域π 键的形 成, 增大了 π 电子活动范围, 使体系能级降低、 能级间隔变小, 增加物质的导电性能。

导电高分子材料的共同特征- 交替的单键、 双键共轭结构。

导电高分子 图1.png

聚乙炔由 长链的碳分子以 sp2 键链接而成,每一个碳原子有一个价电子未配对, 且在垂直于 sp2 面上形 成未配对键。 其电子云互相接触, 会使得未配对电子很容易沿着长链移动, 实现导电能力。

掺杂导电高分子材料的导电机理

导电高分子 图2.png

碘分子从聚乙炔抽取一个电子形成 I3- , 聚乙炔分子形 成带正电荷的自 由 基阳 离子,在外加电场作用 下双键上的电子可以非常 容易地移动, 结果使双键可以成功地延着分子移动, 实现其导电能力。


五 导电高分子复合材料的研究进展

由于导电高分子复合材料的性能受到众多因素的影响, 相应的导电理论研究工作非常困难而且进展缓.既然导电高分子复合材料的性能对基体材料、 填充材料、 配合剂、 加工方法、 工艺条件等具有强烈依赖性, 如果能得到一种只与复合材料加工成型后的最终结构参量有关的导电模型, 那么这种模型将适用于描述各种不同结构的复合材料的导电性.近年来导电理论研究得出的微结构模型: 微观拓扑结构模型和分形微结构模型便试图达到这种目的.前者将微观结构参数分

为几何参数(包括粒子的尺寸、 相体积分数和平均粒子间距等)和拓扑参数(同相粒子及异相粒子之间的毗邻状况), 并运用拓扑学方法得出了 复合体系的电导率与微观结构参数之间的关系.后者认为复合体系的导电网络在结构上具有自相似性并利用分形理论得出了 复合体系电导率微观结构参数之间的关系.尽管微结构模型也不具有普适性, 但对于可应用的体系, 该模型的精确度有较大程度的提高。

应用研究方面的进展主要有:

(1) 以往的拉敏或压敏导电高分子复合材料基本是同向敏感材料(平行于外力的作用方向上具有压敏或拉敏效应)、 开关性敏感材料(在一定外力作用下要么呈低阻态, 要么呈高阻态).近年来, 异向敏感材料(与外力作用方向不同的其他方向上显示压敏或拉敏效应)和线性敏感材料(复合材料的电阻随所承受的外力的大小呈线性变化)也受到广泛重视。

(2) 以往的热敏导电高分子复合材料基本上以结晶性聚烯烃为基体, 近年来已经研究开发出以非结晶性聚合物为基体的热敏导电高分子复合材料。

(3) 改进现有导电高分子复合材料的性能.如性能稳定性(包括材料基本物理、 化学性能的稳定性)、 工艺稳定性、 可加工性、 耐温性、 减小滞后性(在循环使用中材料性能特征量在相同条件和环境下产生的偏差)、 提高耐老化性、 环境适应性等。

(4) 将已经具备某种特殊性能的导电高分子复合材料进一步功能化, 亦即使一种材料具有多种功能.。 事实上, 由于理论研究工作方面的困难, 导电高分子复合材料的研究进展也主要集中在应用方面。

塑料基本上是聚合物, 就好象珍珠项链一般具有长链而且以固定的单元不断重复的结构, 当它要变得能导电时就必须能仿真金属的行为, 亦及电子必须能不受原子的束缚而能自由移动, 要达到此目的的第一个条件就是这个聚合物应该具有交错的单键与双键, 亦称为共轭的双键, 透过乙炔所聚合而得的聚乙炔,,不过,具有共轭双键的长链并不足以造成它的导电, 要能导电必须对这种塑料动点手脚, 一则将部份电子移出, 一则加入一些电子, 这种过程称为掺杂。

导电聚合物除了 具有高分子聚合物的一般的结构特点外还含有一价的对阴离子(P 型掺杂) 或对阳离子(N 型掺杂) 导电聚合物最引人注目 的一个特点是其电导率可以在绝缘体—半导体—金属态(10-9 到 105s/cm) 较宽的范围里变化。 这是目前其他材料所无法比拟的除了最早的聚乙炔(PA) 外, 主要有聚吡咯(PPY)、 聚噻吩(PTH)、 聚对苯乙烯(PPV)、 聚苯胺(PANI)以及他们的衍生物其中聚苯胺结构多样、 掺杂机制独特、 稳定性高技术应用前景广泛, 在目前的研究中备受重视其中聚乙炔的所能达到的电导率在已发现的导电聚合物中是最高的, 达到了 105S/cm 量级, 接近 Pt 和 Fe 的室温电导率。


QQ在线客服   客服在线时间:工作日9:00-17:00   |   电子邮箱:yancko@qq.com

©2018-2021   高分子试剂网-高分子数据库   上海雁科新材料有限公司   版权所有

备案图标.png 沪公网安备 31011702007691‍   |   沪ICP备 18039142号-3

polymer168客服.png

微信扫一扫,联系客服


高分子试剂网logo.png