1、導(dǎo)電高聚物 聚苯胺導(dǎo)電原理功材一班 1總綱1什么是導(dǎo)電2 導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電原理3 聚苯胺的導(dǎo)電21 神馬是導(dǎo)電 導(dǎo)電，顧名思義，就是讓電流通過(guò)。最常見(jiàn)的固體的導(dǎo)電是指固體中的電子或離子在電場(chǎng)作用下的遠(yuǎn)程遷移，通常以一種類型的電荷載體為主電子導(dǎo)體，以電子載流子為主體的導(dǎo)電； 與能帶有關(guān)離子導(dǎo)電，以離子載流子為主體的導(dǎo)電； 與結(jié)構(gòu)有關(guān)混合型導(dǎo)體，其載流子電子和離子兼而有之。 與能帶結(jié)構(gòu)都有關(guān)Cu2S,WO3和TiS23 能帶理論 無(wú)機(jī)化學(xué)p203導(dǎo)帶：導(dǎo)帶是由自由電子形成的能量空間。即固體結(jié)構(gòu)內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)的電子所具有的能量范圍。禁帶：在能帶結(jié)構(gòu)中能態(tài)密度1為零的能量區(qū)間。常用來(lái)表示價(jià)帶和導(dǎo)帶之間

2、的能態(tài)密度為零的能量區(qū)間。禁帶寬度的大小決定了材料是具有半導(dǎo)體性質(zhì)還是具有絕緣體性質(zhì)。價(jià)帶：通常是指半導(dǎo)體或絕緣體中，在絕對(duì)零度下能被電子占滿的最高能帶。價(jià)帶上的電子在電壓的作用下穿過(guò)禁帶，躍入導(dǎo)帶中，定向移動(dòng)，形成電流。4二導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電原理高分子是什么？低分子量的分子結(jié)構(gòu)作重復(fù)單元的高分子量分子。 分子量達(dá)106為什么普通高分子材料不導(dǎo)電？能帶理論禁帶較寬，電子難以躍遷到導(dǎo)電帶上去。5導(dǎo)電高分子一類具有導(dǎo)電功能（包括半導(dǎo)電性、金屬導(dǎo)電性和超導(dǎo)電性）、電導(dǎo)率在10Sm以上的聚合物材料。高分子導(dǎo)電材料具有密度小、易加工、耐腐蝕、可大面積成膜以及電導(dǎo)率可在十多個(gè)數(shù)量級(jí)的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)等特點(diǎn)

3、，不僅可作為多種金屬材料和無(wú)機(jī)導(dǎo)電材料的代用品，而且已成為許多先進(jìn)工業(yè)部門和尖端技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的一類材料。 例子 聚乙炔、 聚噻吩、 聚吡咯 聚乙炔聚合物主鏈上含有交替的單鍵和雙鍵，它由長(zhǎng)鏈的碳分子以sp2鍵鏈結(jié)而成。由于sp2鍵結(jié)的特性，使得每一個(gè)碳原子有一個(gè)價(jià)電子未配對(duì)，且在垂直于sp2面上形成未配對(duì)鍵。我們可以想像，相鄰原子的未配對(duì)鍵的電子云互相接觸，從而形成了大的共軛體系。電子的流動(dòng)產(chǎn)生了導(dǎo)電的可能性會(huì)，使得未配對(duì)電子很容易沿著長(zhǎng)鏈移動(dòng)。6然而，實(shí)際的情況較為復(fù)雜，未配對(duì)電子很容易和鄰居配對(duì)而形成單鍵-雙鍵交替出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)變稱為配對(duì)化(dimerization)，物理上稱為派若

4、斯(Peirels)不穩(wěn)定性小故事日本化學(xué)家白川英樹找到一個(gè)合成聚乙炔的新方法。有一次由于疏忽，多加了一千倍的催化劑，令他驚訝的是，這因此形成一個(gè)漂亮的銀色薄膜。這薄膜是純度很高的順式聚乙炔。白川以及來(lái)自臺(tái)灣的博士后研究員姜傳康藉著加碘蒸氣改變聚乙炔的性質(zhì)，令他們驚訝的是，順式聚乙炔的導(dǎo)電度因此增加了一百萬(wàn)倍。第一個(gè)導(dǎo)電高分子就此誕生!他們和同事將發(fā)現(xiàn)發(fā)表在化學(xué)協(xié)會(huì)期刊的化學(xué)通訊，這是讓他們贏得2000諾貝爾獎(jiǎng)的論文。 順式聚乙炔的電阻率 109歐/厘米處理后的順式聚乙炔 的電阻率103歐/厘米銅的1/373 聚苯胺的導(dǎo)電 苯式 醌式 還原單元 氧化單元 81.未摻雜的聚苯胺是不具備導(dǎo)電性的。

5、 2.聚苯胺的電活性源于分子鏈中的電子共軛結(jié)構(gòu)：隨分子鏈中電子體系的擴(kuò)大，成鍵態(tài)和*反鍵態(tài)分別形成價(jià)帶和導(dǎo)帶，這種非定域的電子共軛結(jié)構(gòu)經(jīng)摻雜可形成P型和N型導(dǎo)電態(tài)。3.質(zhì)子酸摻雜發(fā)生在醌環(huán)的氮原子上，質(zhì)子進(jìn)入高聚物鏈上，使鏈帶正電，與胺和亞胺基團(tuán)中N原子結(jié)合形成極子和雙極子離域到整個(gè)分子鏈的鍵中。5.而通過(guò)摻雜作用后的聚苯胺的成鍵軌道組成的價(jià)帶與反鍵軌道組成的導(dǎo)帶之間能帶寬度(禁帶)為10eV左右，其電導(dǎo)率可以提高10個(gè)數(shù)量級(jí)以上，顯示出良好的半導(dǎo)體特性。4.為維持電中性，對(duì)陰離子也進(jìn)入高聚物鏈，摻雜后鏈上電子數(shù)目不發(fā)生變化，96.摻雜態(tài)的PAn的載流子為極化子7.其導(dǎo)電性能不僅取決于主鏈的氧化程度，而且與質(zhì)子酸的摻雜程度有關(guān)。極化子 polaron晶體中一個(gè)緩慢運(yùn)動(dòng)的電子能使附近的點(diǎn)陣極化，電子與周圍的極化場(chǎng)所構(gòu)成的總體在離子晶體或極性半導(dǎo)體中的傳導(dǎo)電子是典型的極化子，是導(dǎo)電聚合物中的一種重要的電荷載流子。10小資料通常聚合物的導(dǎo)電模型主要有3種：在最接近的相鄰鍵之間的可變距離跳躍