《高分子物理课程论文》

高分子物理导电高分子简介及其应用简介高分子材料由于其质量轻、易加工、耐热、耐腐蚀及良好的机械性能，作为结构材料在众多领域得到广泛的应用。随着信息化的不断发展，各种功能性高分子材料应运而生，其中以导电高分子材料的发展最为突出。人们一直利用高分子材料的介电性作为绝缘性优良的绝缘材料，比如广泛使用酚醛树脂材料作为电器开关的外壳。直到1977年，Shirakawa.H等人发现了聚乙炔，在利用碘离子掺杂后聚乙炔电导率从原来的10-9S/cm上升到103S/cm，电导率提高了12个数量级。随后，学术界、产业界都积极开始对导电高分子材料进行研究，随之产生了如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等结构各异的导电高分子材料。导电高分子的分类与导电机制电子型导电高分子2.1.1概念阐述通常情况下，导电高分子是指由具有共轭π键的高分子经化学或电学“掺杂”使其电导率由绝缘体范围转变为导体范围的一类高分子材料。由于它是因掺杂而引起的高分子链π电子能量状态变化而产生的本质导电性能，因此又把这类导电高分子称作电子型导电高分子或本征型导电高分子。图1部分电子导电聚合物的分子结构2.1.2导电机制电子导电聚合物：载流子为自由电子，其结构特征是分子内含有大量的共轭电子体系，为载流子自由电子的离域提供条件。电子型导电高分子材料中，主体高分子聚合物大多数为共轭体系，长链中的π键电子活性较大，尤其是与掺杂剂形成电荷转移络合物之后，很容易就会从轨道上逃逸出来而形成自由电子。大分子链内以及链间的π电子由于轨道重叠交盖可以形成导带，这样就可以为载流子的转移和跃迁提供通道，在外加能量以及大分子链振动的推动下就可以传导电流了。离子型导电高分子2.2.1概念阐述在这类导电高分子中，离子迁移速率异常快，因而有相对较高的离子电导率，可达10-4S·cm-1。在其体系中，大分子主链呈螺旋体空间结构，与其配位络合的阳离子在大分子链段运动作用下，就能够在螺旋孔道内通过空位迁移；或与被大分子“溶剂化”了的阴阳离子同时在大分子链的空隙间跃迁扩散。常见的离子型导电高分子主要是聚硅氧烷、聚醚、聚酯类的高分子与金属化合物的络合物。图2一种离子型导电高分子的空间结构2.2.2导电机制离子导电聚合物：载流子是能在聚合物分子间迁移的正负离子，其分子亲水性好，柔性好，在一定温度下有类似液体的特性，允许相对体积较大的正负离子在电场作用下载聚合物中迁移。离子型导电高分子材料中，像聚醚、聚酯这样的大分子链会形成螺旋体的空间结构，阳离子与其配位络合，并且在大分子链段运动促进下在其螺旋孔道内通过空位进行迁移，或者是被大分子“溶剂化”了的阴阳离子在大分子链的空隙间进行跃迁扩散。电子型与离子型导电高分子的区分结构型导电聚合物是指高分子聚合物本身或经少量掺杂后具有导电性的高分子物质，一般用电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子给体或受体进行掺杂后制得。从导电时载流子的种类来看，结构型导电高分子聚合物又被分为离子型和电子型两类。离子型导电高分子通常又叫高分子固体电解质，其导电时的载流子主要是离子。电子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料，导电的载流子是电子或空穴。这类材料是目前世界导电高分子材料研究开发的重点。电子导电聚合物由大共轭结构组成，因此导电聚合物的制备围绕着如何形成这种共轭结构。从制备方法划分，可以分成化学聚合和电化学聚合两大类。化学聚合法还可进一步分成直接法和间接法。直接法是直接以单体为原料，一步合成大共轭结构；而间接法在得到聚合物后需要经历一个或多个转化步骤，在聚合物链上形成共轭结构。离子型导电聚合物的合成方法，例如PEO与PPO的制备，主要以环氧乙烷和环氧丙烷为原料，发生开环聚合反应，生成聚醚类聚合物。而聚酯类聚合物一般采用缩聚反应制得。导电聚合物的性能改进采用共聚方法降低材料的玻璃化转变温度和结晶性能；采用交联方法降低材料结晶性；采用共混方法提高导电性；采用增塑方法降低材料的玻璃化转变温度和结晶性能。导电高分子的选择和应用电子型导电高分子的应用（1）导电性能，应用于电极材料及吸波材料等；（2）电致变色性能，应用于制备无视角限制的显示器件及智能窗的研究等；（3）电致发光性能，应用于电致发光器件；（4）化学催化性能，应用于分析化学、催化和化学敏感器的制作等方面。离子型导电高分子的应用离子导电聚合物最主要的应用领域是作为固体电解质在各种化学器件中代替液体或半固体电解质使用。离子导电聚合物在全固态电池、高性能电容器、化学敏感装置和新型电显示装置研究方面具有应用潜力。5结论我们常说人尽其才，物尽其用。对于导电高分子我们不一定要求它的电学性能完全与铜一样，只要能够利用它的特色，在一些特殊的场合发挥其作用就够了。因此，在导电高分子未完全金属态之前，只要能够在轻质、可塑性、高弹性、柔韧性尤其是在导电性、掺杂和脱掺杂性、抗静电性、电信息敏感性、吸收微波性、防腐性等方面积极开发研究，就不难找到导电聚合物的用武之地。参考文献[1]高玲玲,周馨我,范广裕.导电高分子应用研究的若干进展[J].材料导报,1995(04):56-61.[2]李春和,刘靖波,张鸥,etal.新型导电聚合物应用研究

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