1、導(dǎo)電高分子材料Conductive Polymer什么是導(dǎo)電高分子材料？定義：導(dǎo)電高分子材料，也稱(chēng)導(dǎo)電聚合物，因此具有聚合物重復(fù)單元結(jié)構(gòu)特征且在電場(chǎng)作用下能顯示電流通過(guò)的材料均稱(chēng)為導(dǎo)電高分子材料。 長(zhǎng)期以來(lái),高分子材料由于具有良好的機(jī)械性能,作為結(jié)構(gòu)材料得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)于電性能,人們一直只利用高分子材料的介電性,將其作為電絕緣材料使用,日常生活中使用的插頭、插座、電器的外殼等也都是用塑料制成的。而它的導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn),研究及開(kāi)發(fā)則比較晚,直到1977年才發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)導(dǎo)電有機(jī)聚合物摻雜型聚乙炔(用電子受體摻雜),電導(dǎo)率可提高約12個(gè)數(shù)量級(jí),最高可接近103S/cm,達(dá)到金屬Bi的電導(dǎo)率。 他們證

2、實(shí)了19世紀(jì)初人們從理論提出的長(zhǎng)鏈聚合物材料可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俚念A(yù)言是正確的。在之后的幾年里，他們相繼合成了聚對(duì)苯撐、聚吡咯等結(jié)構(gòu)(本征)型導(dǎo)電高分子材料，并且研究了新的物理現(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)不僅改變了高分子作為絕緣體的傳統(tǒng)概念，而且也開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新型的多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域?qū)щ姼叻肿硬牧?簡(jiǎn)寫(xiě)為ICP)，他們?nèi)艘惨虼双@得2000年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1862年：英國(guó)倫敦醫(yī)學(xué)專(zhuān)科學(xué)校 H.Letheby 在硫酸中電解 苯胺而得到少量導(dǎo)電性物質(zhì)（可能是聚苯胺）。1954年：米蘭工學(xué)院 G.Natta 用 Et3Al-Ti(OBu)4為催化劑制 得聚乙炔, 雖然有非常好的結(jié)晶體和規(guī)則的共軛結(jié) 構(gòu)，然而難溶解、難

3、熔化、不易加工和實(shí)驗(yàn)測(cè)定， 這種材料未得到廣泛利用。發(fā) 展 歷 程1970年：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)類(lèi)金屬的無(wú)機(jī)聚合物聚硫氮(SN)x具有 超導(dǎo)性。1975年：A.G.MacDiarmid、A.J.Heeger與H.Shirakawa合作研究，將無(wú)機(jī)導(dǎo)電聚合物研制與有機(jī)導(dǎo)電聚合物研制相結(jié)合。發(fā)現(xiàn)未摻鹵素的順式聚乙炔的導(dǎo)電率為10-810-7S/m；未摻鹵素的反式聚乙炔為10-310-2 S/m，而當(dāng)聚乙炔曝露于碘蒸氣中進(jìn)行摻雜氧化反應(yīng)后，其電導(dǎo)率可達(dá)3000S/m。01導(dǎo)電高分子材料的分類(lèi)結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料1.1 結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料定義：結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料是指高分子本身或少量摻雜

4、后具有導(dǎo)電性質(zhì)的高分子材料，一般是由電子高度離域的共軛聚合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)電子受體或供體進(jìn)行摻雜后制得的。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料具有易成型、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)易變和半導(dǎo)體特性。最早發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子聚合物是用碘摻雜后形成的聚乙炔。后來(lái)人們又相繼開(kāi)發(fā)出了聚苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等導(dǎo)電高分子材料。這些材料摻雜后電導(dǎo)率可達(dá)到半導(dǎo)體甚至金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電水平。 聚乙炔聚苯硫醚聚苯胺 從導(dǎo)電時(shí)載流子的種類(lèi)來(lái)看，結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料又被分為兩類(lèi)離子型電子型 離子型 離子型導(dǎo)電高分子通常又稱(chēng)為高分子固體電解質(zhì)，他們導(dǎo)電時(shí)的載流子主要是離子。 電子型電子型導(dǎo)電高分子指的是以共軛高分子為主體的導(dǎo)電高分子材料。導(dǎo)

5、電時(shí)的載流子是電子（或空穴），這類(lèi)材料是目前世界導(dǎo)電高分子中研究開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料定義 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料又稱(chēng)攙和型導(dǎo)電高分子材料，它是以高分子材料為基體，加入導(dǎo)電性物質(zhì)，通過(guò)共混，層積，梯度或表面復(fù)合等方法，使其表面形成導(dǎo)電膜或整體形成導(dǎo)電體的材料。分類(lèi) 根據(jù)在基體聚合物中所加入導(dǎo)電物質(zhì)的種類(lèi)不同，導(dǎo)電高分子化合物可分為：共混復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料和填充復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料。 共混復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是在基體聚合物中加入結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電聚合物粉末或顆粒復(fù)合而成。填充復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料通常是在基體聚合物中加入導(dǎo)電填料復(fù)合而成。對(duì)于填充型導(dǎo)電高分子材料，目前用作復(fù)合型導(dǎo)電高分子基體的主

6、要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚氨酯、聚酰亞胺、有機(jī)硅樹(shù)脂等。填充型導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電填料主要有、抗靜電材料、炭系材料（炭黑、石墨、碳纖維）、金屬氧化物系材料、金屬系材料（銀、金、鎳、銅）、各種導(dǎo)電金屬鹽以及復(fù)合材料。 填充型導(dǎo)電高分子材料示意圖 導(dǎo)電機(jī)理滲流理論隧道效應(yīng)理論場(chǎng)致發(fā)射理論 復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的制作方法 1 導(dǎo)電填料分散復(fù)合法 2 導(dǎo)電材料層積復(fù)合法 3 表面導(dǎo)電膜形成法復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)高分子材料相比，復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料既有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性以及電磁屏蔽性，又具有基體高聚物的熱塑性、柔韌性以及

7、成型性，因而具有加工性好、工藝簡(jiǎn)單、耐腐蝕、電導(dǎo)率可調(diào)范圍大、價(jià)格低等很多優(yōu)良的特點(diǎn)，因此具有良好的商業(yè)前景。很多復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料已經(jīng)用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用1導(dǎo)電高分子在顯示材料方面的應(yīng)用2電磁屏蔽材料3金屬防腐與防污4導(dǎo)電高分子在作為電極材料方面的應(yīng)用 導(dǎo)電高分子在顯示材料方面的應(yīng)用 近年來(lái),隨著科技進(jìn)步,個(gè)人計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)及信息傳播的普遍化,顯示器成為了人機(jī)互動(dòng)不可或缺的重要角色,而不斷進(jìn)步的顯示技術(shù)更是帶動(dòng)了顯示器產(chǎn)業(yè)跨躍式的發(fā)展。平板顯示器稱(chēng)是目前最重要的光電產(chǎn)品之一,其與日常生活的緊密相關(guān)性,使得光電企業(yè)多年來(lái)不斷地努力研發(fā)新的平板顯示器,以追求更完美的功能。主

8、流的平板顯示器從陰極射線管顯示器發(fā)展到了液晶顯示器,在新的平面顯示器行列中, OLED是業(yè)界公認(rèn)的可能替代液晶顯示器(LCD)的新一代顯示器。什么是OLED？ 有機(jī)電致發(fā)光(OLE)就是指有機(jī)材料在電流或電場(chǎng)的激發(fā)作用下發(fā)光的現(xiàn)象。根據(jù)所使用的有機(jī)電致發(fā)光材料的不同,人們有時(shí)將利用有機(jī)小分子為發(fā)光材料制成的器件稱(chēng)為有機(jī)電致發(fā)光器件,簡(jiǎn)稱(chēng)OLED;而將利用高分子作為電致發(fā)光材料制成的器件稱(chēng)為高分子電致發(fā)光器件,簡(jiǎn)稱(chēng)PLED。 但通常將兩者籠統(tǒng)地稱(chēng)為有機(jī)電致發(fā)光器件,也簡(jiǎn)稱(chēng)OLED。有機(jī)電致發(fā)光的研究歷史(1) 1963年P(guān)ope等發(fā)現(xiàn)有機(jī)材料單晶蒽的電致發(fā)光現(xiàn)象；(2) 1977年Chiang等

9、發(fā)現(xiàn)具有高度共軛結(jié)構(gòu)聚乙炔的導(dǎo)電特性；(3) 1982年Vincett將有機(jī)電致發(fā)光的工作電壓降至30V；(4) 1987年Tang等人首先報(bào)道8一羥基喹啉鋁薄膜的電致發(fā)光；(5) 1990年Friend等報(bào)告在低電壓下高分子PPV的電致發(fā)光現(xiàn)象；(6) 1992年Heeger等發(fā)明用塑料作為襯底柔性高分子電致發(fā)光器件；有機(jī)電致發(fā)光的研究歷史(7) 1992年Uchida等發(fā)現(xiàn)藍(lán)光材料聚烷基芴；(8) 1994年Burn等制備共軛-非共軛單體聚合得到的交替型嵌段共聚物；(9) 1995年Fou等提出制備OLED的多層自組裝技術(shù)；(10) 1997年Forrest等發(fā)現(xiàn)電致磷光現(xiàn)象,突破了有機(jī)電

10、致發(fā)光材料量子效率低于25%的限制；(11) 1998年Kido等實(shí)現(xiàn)電致發(fā)光白光；(12) 1998年Hebner等發(fā)明噴墨打印法制備電致發(fā)光器件；(13) 2003年交聯(lián)法制備多層高分子電致發(fā)光器件。OLED的基本工作原理 有機(jī)薄膜發(fā)光二極管發(fā)光機(jī)理,目前普遍公認(rèn)的是能帶理論模型,認(rèn)為OEL 發(fā)光屬于注入式發(fā)光,即由陽(yáng)極注入的空穴和陰極注入的電子,在發(fā)光層復(fù)合后產(chǎn)生激子,激子自身通過(guò)光輻射形式釋放光子回到基態(tài),或?qū)⒛芰總鬟f給發(fā)光層分子,激發(fā)發(fā)光材料的電子從基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài),然后以光輻射躍遷形式返回基態(tài)。OLED的基本工作原理其發(fā)光過(guò)程概括為以下五個(gè)階段:載流子的注入,電子和空穴分別從陰極和

11、陽(yáng)極注入夾在電極之間功能薄膜發(fā)光層中;載流子的傳輸,載流子分別從電子傳輸層和空穴傳輸層向發(fā)光層遷移;雙分子復(fù)合,空穴和電子在發(fā)光層中相遇、復(fù)合;激發(fā)子的能量傳遞給發(fā)光材料,使電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài);激發(fā)態(tài)能量通過(guò)輻射失活,產(chǎn)生光子,釋放能量回到基態(tài)。高分子作為電致發(fā)光材料 高分子電致發(fā)光材料均為含有共軛結(jié)構(gòu)的高聚物材料。目前廣泛研究并常用的高分子電致發(fā)光材料主要有以下幾類(lèi)：聚苯撐乙烯類(lèi)(PPVs)、聚乙炔類(lèi)(PAs)、聚對(duì)苯類(lèi)(PPPs)、聚噻吩類(lèi)(PTs)、聚芴類(lèi)(PFs)和其他高分子電致發(fā)光構(gòu)料。下面簡(jiǎn)單介紹其中幾種材料。高分子作為電致發(fā)光材料 聚對(duì)苯乙烯撐(PPvs)是第一個(gè)被報(bào)道用作發(fā)

12、光層制備電致發(fā)光器件的高分子，也是20年來(lái)研究的最多的高分子電致發(fā)光材料之一。 幾種PPVs的結(jié)構(gòu) 聚乙炔是第一個(gè)顯示有金屬傳導(dǎo)性的共軛聚合物，但其電致發(fā)光效率卻很低。人們利用烷基和芳香基團(tuán)取代氫原子或采用共聚合的方法合成了一些發(fā)光效率較好的聚乙塊的衍生物。 烷基和苯基 取代聚乙炔高分子作為電致發(fā)光材料 PPPs材料由于其帶寬較高，是一類(lèi)可發(fā)藍(lán)光的材料，加之其良好的熱穩(wěn)定性和較高的發(fā)光效率，因此是一類(lèi)重要的電致發(fā)光材料。高分子作為電致發(fā)光材料 聚噻吩PTs及其衍生物作為一類(lèi)重要的 共軛聚合物因其摻雜前后良好的穩(wěn)定性，容易進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，其電化學(xué)性質(zhì)可控，在光學(xué)、電學(xué)、光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換等方面已有

13、廣泛的研究和應(yīng)用，是僅次于PPV的高分子材料。參考文獻(xiàn)1.OLED技術(shù)及其國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 陸招揚(yáng) 2.有機(jī)電致發(fā)光器件(OLED)的制備方法和工藝 楊輝 3. 黃春輝 李宦友 黃 維 著導(dǎo)電高分子 應(yīng)用2：電磁屏蔽材料化學(xué)1101 高帥目前對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的電磁兼容(EMC)的要求增高，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行電磁屏蔽，提高設(shè)備的可靠性，安全性。電磁波引起的電磁干擾(EMI)與電磁兼容(EMC)問(wèn)題日益嚴(yán)重，成為威脅人類(lèi)健康的第四大公害。電磁屏蔽一、電磁屏蔽原理 電磁屏蔽是指電磁波的能量被材料吸收或反射后所造成的衰減 , 通常以屏蔽效能(SE)表示。所謂屏蔽效能是指未加屏蔽時(shí)某一觀測(cè)點(diǎn)的電磁波功率密度與經(jīng)屏蔽

14、后同一觀測(cè)點(diǎn)的電磁波功率密度之比,即屏蔽材料對(duì)電磁波的衰減值為: SE = 20 lg( Pi /P0 ) 式中: Pi 和P0 分別表示入射和透射電磁波的功率密度; 屏蔽效能的單位為dB。衰減值越大,表明屏蔽效果越好。 使用金屬及其復(fù)合材料，它們具有較好的屏蔽性能。密度大成本高生產(chǎn)效率低加工性能差易成型屏蔽性能好生產(chǎn)效率高質(zhì)量輕高分子電磁屏蔽材料二、電磁屏蔽涂料的種類(lèi) 1、復(fù)合型電磁屏蔽涂料 主要是由樹(shù)脂、稀釋劑、添加劑及導(dǎo)電填料等組成。根據(jù)填料種類(lèi)不同, 可分為金屬系和碳系電磁屏蔽涂料。 2、結(jié)構(gòu)型電磁屏蔽涂料 主要是以導(dǎo)電聚合物與其它樹(shù)脂混合組成復(fù)合涂料。典型代表物有聚苯胺（PAN）、聚

15、吡咯（PPy）、聚噻吩（PTh）、聚乙炔（PA）等。 三、電磁屏蔽涂料的應(yīng)用 1、復(fù)合型電磁屏蔽涂料 (1)金屬填充電磁屏蔽涂料 銀系導(dǎo)電涂料、銅系導(dǎo)電涂料、鎳系導(dǎo)電涂料。使用最多的是銀系導(dǎo)電涂料。銀系涂料性能穩(wěn)定,屏蔽效能極佳,但其成本太高。鎳系涂料價(jià)格適中,屏蔽效果好,抗氧化能力比銅強(qiáng), 但鎳系涂料在低頻區(qū)的屏蔽效果不如銅系涂料。銅系涂料雖然屏蔽效果好,但抗氧化性差。 (2)碳填充電磁屏蔽涂料 碳類(lèi)導(dǎo)電填料屬于半導(dǎo)體, 所形成的涂料導(dǎo)電率遠(yuǎn)小于金屬類(lèi)填料形成的導(dǎo)電涂料。但碳類(lèi)填料價(jià)廉, 質(zhì)輕,通過(guò)一些改進(jìn), 可以提高其電導(dǎo)率和電磁屏蔽效能。 例如：以涂銀碳納米管、涂鎳碳納米管及碳納米管作為

16、導(dǎo)電填料，可以大大提高碳納米管的導(dǎo)電性。2、結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料 （1）聚苯胺 聚苯胺是導(dǎo)電高分子領(lǐng)域最具應(yīng)用價(jià)值的品種, 兼具金屬的導(dǎo)電性和塑料的可加工性及金屬和塑料所欠缺的化學(xué)和電化學(xué)性能。同時(shí)還具有溶液加工性, 能與其它樹(shù)脂進(jìn)行摻和, 其電導(dǎo)率可以通過(guò)化學(xué)或電化學(xué)方法來(lái)加以調(diào)節(jié), 可廣泛應(yīng)用于電子化學(xué)、船舶工業(yè)、石油化工、國(guó)防等諸多領(lǐng)域。 例如：以樟腦磺酸（CSA）摻和聚苯胺, 制得聚苯胺-聚氨醋（PANI-PU）納米復(fù)合涂料；以十二烷基苯磺酸（DBSA）摻和聚苯胺（PANI）, 再與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合的復(fù)合涂料；以過(guò)硫酸銨、苯胺等為原料合成聚苯胺,并用甲苯磺酸（TSA）摻和聚苯

17、胺粉末, 與聚丙烯酸醋混合, 輔以一定的溶劑以及助劑, 得到了聚苯胺-聚丙烯酸醋復(fù)合涂料。 (2)聚吡咯(PPy) 在諸多的導(dǎo)電聚合物中, 聚毗咯具有質(zhì)輕, 環(huán)境穩(wěn)定性和溫度穩(wěn)定性好, 有相對(duì)較高的電導(dǎo)率, 易于電化學(xué)制備成膜、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)。摻雜PPy作為一種新興的導(dǎo)電材料, 已廣泛應(yīng)用于傳感器、固態(tài)電池、電磁屏蔽、LEO顯示器及電解電容器的制造。 例如：將萘磺酸（NSA）摻和聚吡咯, 醌蒽磺（AQSA）摻和聚吡咯, 聚吡咯-金屬銀-鈀混合物涂在織物表面, 得到功能性的紡織品。 參考文獻(xiàn)導(dǎo)電高分子材料在電磁屏蔽的效能分析 梁韶華 欽州學(xué)院學(xué)報(bào) 2006年第6期高分子導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電機(jī)理及其電磁

18、屏蔽作用分析 張澎濤 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備 2006年第6期導(dǎo)電高分子在電磁屏蔽材料中的應(yīng)用 李春華 工程塑料應(yīng)用 2005年第11期電磁功能高分子復(fù)合物研究進(jìn)展 曹淵,陶長(zhǎng)元,杜軍,劉作華 高分子通報(bào) 2007年1月導(dǎo)電高分子的應(yīng)用3金屬防腐與防污： 導(dǎo)電高分子聚苯胺和聚吡咯等在鋼鐵和鋁表面形成均勻致密的聚合物膜，通過(guò)電化學(xué)防腐，隔離環(huán)境中的氧和水分的化學(xué)防腐共同作用?？捎行У姆乐垢鞣N合金鋼和合金鋁的腐蝕，膜下金屬到有效的保護(hù)。導(dǎo)電高分子應(yīng)用導(dǎo)電聚合物的防腐行為主要特點(diǎn)表現(xiàn)在： 1：普適性，即在適當(dāng)?shù)臈l件下，聚苯胺，聚吡咯對(duì)各種合金鋼和合金鋁品種具有防腐蝕能力。2：除了對(duì)氧和水分的隔離作用外。

19、電化學(xué)腐蝕機(jī)理起重要作用；3：由于PAn與金屬間的氧化還原反應(yīng)，在金屬表面形成致密透明的氧化物膜，是底層金屬獲得保護(hù)的主要原因劃痕保護(hù)作用劃痕保護(hù)作用是在涂層上劃上1mm寬劃痕，露出的金屬表面在海水或烯酸中依然受到保護(hù)，甚至一塊金屬的一部分涂覆PAn后，未涂覆的部分也會(huì)受到保護(hù)。利用鋼鐵表面PAn的劃痕保護(hù)作用，可以開(kāi)發(fā)導(dǎo)電聚合物防腐涂料。但由于純PAn在金屬表面附著力不好，這匯總涂料通常是PAn與已知的涂料聚合物混用。將涂料聚合物的粘著力，流平性及與顏料等添加劑的相容性與PAn的防腐性相結(jié)合，形成復(fù)合防腐涂料。導(dǎo)電高分子材料還可以制成其他與我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的實(shí)用產(chǎn)品比如：可根據(jù)外界條件變

20、化調(diào)節(jié)居室環(huán)境的智能窗戶(hù)，發(fā)光交通標(biāo)志，太陽(yáng)能電池等等，使人們的生活更加舒適。導(dǎo)電高分子在作為電 極材料方面的應(yīng)用化學(xué)1101王凌乾1111081015導(dǎo)電高分子在作為電 極材料方面的應(yīng)用 一.化學(xué)合成聚(3-甲基噻吩) 二.粘合劑在電極方面的應(yīng)用 三.高分子在染料敏化鈉晶TiO2 太 陽(yáng)電池中的應(yīng)用 四.聚苯胺導(dǎo)電材料在二次電池電極材料中的應(yīng)用 五. 導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形態(tài)調(diào)控及其功能化一、化學(xué)合成聚(3-甲基噻吩)其主要運(yùn)用是制備復(fù)合電極：按一定比例稱(chēng)取聚(3-甲基噻吩)、乙炔黑（由于乙 炔黑的量很少，因此在電容方面的作用可以忽略不計(jì)，主要用于提高復(fù)合膜的電導(dǎo)）、P(VDF-HFP)

21、，加入 N- 甲基吡咯烷酮（NMP）溶解成一懸濁液，滴加適量丙 酮使之粘度下降，高速攪拌 2 h。蒸發(fā)部分丙酮使懸濁液達(dá)到一定粘度。將此懸濁液涂于石墨電極（電流收 集器）上，待晾干后，抽真空，保持?jǐn)?shù)小時(shí)。所得的 復(fù)合膜中各組分比例為：55.0%聚(3-甲基噻吩)、42.4% P(VDF-HFP)、2.6%導(dǎo)電碳黑。二、粘合劑在電極方面的應(yīng)用 鎘鎳蓄電池電極片目前較普遍采用的是正極以泡沫鎳、負(fù)極以穿孔鋼帶為集流體，然后利用粘合劑分別將正、負(fù)極活性物質(zhì)調(diào)成粘稠度適中的漿料，填充到泡沫鎳或者涂到穿孔鋼帶的表面，干燥后再利用滾壓機(jī)將極片滾壓到一定的厚度，剪切成適當(dāng)?shù)某叽纭?三、高分子在染料敏化鈉晶Ti

22、O2 太陽(yáng)電池中的應(yīng)用染料敏化納晶 TiO2太陽(yáng)電池是一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的新型太陽(yáng)能電池 ,它主要由三部分組成 :染料敏化的 TiO2納晶電極 、電解質(zhì)和對(duì)電極 ,每一組成部分又由幾種材料組成 ,每一種材料都在電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程中發(fā)揮特定的作用 。為了進(jìn)一步降低成本 、改善性能 ,用高分子材料代替其中的一種或幾種組成材料，經(jīng)過(guò)適當(dāng)改性的高分子材 料 ,這樣電池除具備優(yōu)異的機(jī)械加工性能外 ,還具備像金屬與半導(dǎo)體一樣的光 、電及電磁性能 ?；诰蹖?duì)苯二甲酸乙二醇酯( PET) 的柔性電極制備納晶 TiO2多孔薄膜電極的傳統(tǒng)方法：是將TiO2膠體溶液涂敷在導(dǎo)電玻璃基底上 ,再經(jīng)過(guò)高溫 燒結(jié) (

23、400450 ),使TiO2顆粒之間以及TiO2顆粒與導(dǎo)電基底之間結(jié)合牢固 ,并且可以去除有機(jī)殘留物 ,從而提高納TiO2多孔薄膜內(nèi)電子的輸運(yùn)速 度及電極的穩(wěn)定性。但導(dǎo)電玻璃重量大 ,易破碎 , 不易加工 ,給染料敏化納晶TiO2太陽(yáng)電池的實(shí)際應(yīng) 用帶來(lái)了很大的不便 。近年來(lái) ,基于高分子材料的 柔性電極以其重量輕 可隨意變形以及價(jià)格低等優(yōu) 點(diǎn)引起了人們的廣泛關(guān)注 。 圖1 染料敏化納晶太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖( Ecb :半導(dǎo)體的導(dǎo)帶邊; Evb :半導(dǎo)體的價(jià)帶邊;D、D 3 :分別是染料的基態(tài)和激發(fā)態(tài); I - / I -3 :氧化還原電解質(zhì)四、聚苯胺導(dǎo)電材料在二次電池電極材料中的應(yīng)用

24、 聚苯胺的結(jié)構(gòu)特性： 聚苯胺是由還原單元和氧化單元構(gòu)成,其結(jié)構(gòu)式為聚苯胺在二次電池正電極材料中的應(yīng)用 聚苯胺電極正極材料在二次電池中既可以通過(guò)陰離子摻雜(即P 型摻雜) 也可以通過(guò)陽(yáng)離子摻雜(即n 型摻雜) 來(lái)實(shí)現(xiàn)其充放電功能。聚苯胺近年來(lái)在電極材料方面的應(yīng)用性研究很多,可見(jiàn),通過(guò)改變摻雜劑的種類(lèi)或是使用合適的大分子模板制備出來(lái)的聚苯胺,都可以直接作為鋰離子二次電池的正極材料加以應(yīng)用。聚苯胺正極材料與無(wú)機(jī)材料的復(fù)合材料一般而言有以下三種方法: (1) 簡(jiǎn)單的物理混合; 、 (2) 將聚合物溶解,然后加入無(wú)機(jī)物混合,涂布,除去溶劑; (3) 將聚合物單體溶解,加入無(wú)機(jī)物,然后聚合。 加入的無(wú)機(jī)物

25、一般采用電化學(xué)活性較高的氧化物正極材料如WO3 、TiO2 、MnO2 、V2 O5 苯胺在二次電池負(fù)極材料中的應(yīng)用 對(duì)鋰二次電池的充放電過(guò)程進(jìn)行分析可發(fā)現(xiàn):充電時(shí),Li+從正極脫嵌經(jīng)過(guò)電解質(zhì)進(jìn)入負(fù)極,同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到負(fù)極;放電時(shí)則相反,Li+從負(fù)極脫嵌 ,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入正極。在正常充放電情況下,Li+在層狀結(jié)構(gòu)的碳負(fù)極材料的層間嵌入和脫出只應(yīng)引起層面間距的變化,而不破壞晶體結(jié)構(gòu),即在充放電過(guò)程中,負(fù)極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)基本改變。由此可見(jiàn),為了提高電池性能,選用的碳負(fù)極材料應(yīng)符合以下要求:(1) 鋰儲(chǔ)存量高; (2) 鋰在碳中的嵌入脫嵌反應(yīng)快,即鋰離子在固相內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)大,在電極/

26、 電解液界面的移動(dòng)阻抗小; (3) 鋰離子在電極材料中的存在狀態(tài)穩(wěn)定; (4) 在電池充放電循環(huán)中,碳負(fù)極材料體積變化小; (5) 電子導(dǎo)電性高; (6) 碳材料在電解溶液中不溶解。五、導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形態(tài)調(diào)控及其功能化填充型導(dǎo)電高分子材料（CPCs）由于其廣泛的應(yīng)用和簡(jiǎn)易的制備方法備受學(xué)術(shù)界的關(guān)注。近來(lái)，在高分子加工方向的研究中，填充型導(dǎo)電高分子材料研究中的熱點(diǎn)主要是導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形態(tài)及其電性能的調(diào)控，以及導(dǎo)電高分子材料的多功能化。導(dǎo)電填料(如：炭黑，碳納米管，石墨，石墨稀，金屬粉末等)需要在高分子基體中搭建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)來(lái)獲得一定的電性能。不同加工過(guò)程中對(duì)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的形成有不同的影響（如Fig.

27、1所示）。這里，我將結(jié)合文獻(xiàn)資料和本課題組經(jīng)驗(yàn)對(duì)各種調(diào)控導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其性能的方法和表征手段進(jìn)行闡述。導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形態(tài)調(diào)控及其功能化。另外，由于CPCs相對(duì)簡(jiǎn)單的制備工藝和靈活可控的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，CPCs的多功能化研究也備受關(guān)注：列如：導(dǎo)電材料的形變、溫度敏感，形狀記憶，及柔性導(dǎo)體等多功能化研究。我將就形變敏感及柔性導(dǎo)體方面的工作，做一個(gè)小結(jié)。并對(duì)這里面所遇到的問(wèn)題及將來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)提出一些見(jiàn)解。導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)形態(tài)調(diào)控及其功能化 參考文獻(xiàn)： 1、呂國(guó)金楊蘭生、張曼等 “ 貯氫電極粘合劑的選擇及其進(jìn)展 2、汪昆華 ,羅傳秋. 聚合物近代儀器分析 M . 北京 : 清華大學(xué)出

28、版 社 ,1991 ,99 :20 44 3、夏和生. 超聲輻射制備聚丙烯酸正丁酯和聚苯胺納米材料的研究 D . 四川大學(xué)博士學(xué)位論文 ,2001 4、趙 亮 葛嶺梅 周安寧 劉春寧(西安科技大學(xué)化學(xué)化工系 ,西安 710054) 5、楊紅柳等：化學(xué)合成聚(3-甲基噻吩)及其在超電容器中的應(yīng)用1 Deng H, Skipa T, Zhang R, Lellinger D, Bilotti E, Alig I, et al. Polymer. 2009, 50(15):3747-54.2 Deng H, Skipa T, Bilotti E, Zhang R, Lellinger D, Mezz

29、o L, et al. Advanced Functional Materials. 2010 20(9):1424-32.3 Gao X, Zhang SM, Mai F, Lin L, Deng Y, Deng H*, et al. Journal of Materials Chemistry. 2011;21(17):6401-8.導(dǎo)電高分子材料現(xiàn)階段研究重點(diǎn)化學(xué)1101 王志導(dǎo)電高分子作為一種新型的功能高分子材料，它的應(yīng)用前景是很樂(lè)觀的!目前開(kāi)發(fā)新的電子材料和相應(yīng)的元件已引起各國(guó)科技工作者的重視，利用導(dǎo)電高分子材料開(kāi)發(fā)出的各種商品已經(jīng)在商業(yè)應(yīng)用上取得了成功!近年來(lái)，科研工作者又在高強(qiáng)度

30、導(dǎo)電高分子可加工導(dǎo)電高分子領(lǐng)域開(kāi)展大量研究工作，并取得了很大的進(jìn)展!當(dāng)然，目前導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用還不算很普遍，很多方面還沒(méi)有達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)沒(méi)有進(jìn)入到生活中，原因是其中還存在著許多問(wèn)題，如電導(dǎo)率較低使用溫度范圍窄使用壽命較短有些材料成本較高在一些應(yīng)用中機(jī)械性能達(dá)不到要求等等，相信在廣大研究者的共同努力下，這些問(wèn)題將會(huì)得到解決，作為 21 世紀(jì)材料科學(xué)的研究重點(diǎn)，導(dǎo)電高分子材料的發(fā)展必將取得令世人矚目的成就 改進(jìn)和開(kāi)發(fā)新型陰極材料是提高鉭電解電容器性能的重要途徑。用導(dǎo)電高分子如聚吡咯、PEDOT 和聚苯胺代替?zhèn)鹘y(tǒng)二氧化錳作為鉭電解電容器的陰極材料，可以降低電容器的等效串聯(lián)電阻，提高電容器的高頻特性

31、。如何在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鉭陽(yáng)極體上形成完整、均勻的高電導(dǎo)率和高穩(wěn)定性聚合物膜層，同時(shí)盡量減少對(duì)介質(zhì)氧化膜的破壞，是制造導(dǎo)電高分子鉭電解電容器的關(guān)鍵所在，也是人們研究的重點(diǎn)。固體鉭電解電容器方面研究重點(diǎn)導(dǎo)電高分子在納米材料方面的研究重點(diǎn)如何更加有效地控制高分子納米微粒的粒徑?如何使反應(yīng)體系中析出的納米粒子不發(fā)生團(tuán)聚?如何使微粒的電導(dǎo)率進(jìn)一步得到提高?納米粒子的粒徑與電導(dǎo)率之間有無(wú)定量關(guān)系?怎樣提高微粒在空氣中的懸浮穩(wěn)定性、溶解性與加工性等。導(dǎo)電高分子在能源、光電子器件、電磁屏蔽、乃至生命科學(xué)都有廣泛的應(yīng)用前景。但是,至今未實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電高分子的實(shí)用化。作為材料,離實(shí)際應(yīng)用仍有相當(dāng)大的距離,存在許多有待發(fā)展的

32、方面。導(dǎo)電高分子的研究重點(diǎn)將集中在以下幾個(gè)方面:1)解決導(dǎo)電高聚物的加工性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)有的導(dǎo)電高分子聚合物多數(shù)不能同時(shí)滿(mǎn)足高導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和易加工性。合成可溶性導(dǎo)電高聚物是實(shí)現(xiàn)可加工性和研究結(jié)構(gòu)與性能的有效途徑。2)自摻雜或不摻雜導(dǎo)電高分子。摻雜劑不穩(wěn)定或聚合物脫雜往往影響聚合物的導(dǎo)電性。因此,合成自摻雜或不摻雜導(dǎo)電高分子可以解決聚合物穩(wěn)定性問(wèn)題。3)提高導(dǎo)電率。1988年一些學(xué)者已使聚乙炔(PA)拉伸后的電導(dǎo)率達(dá)105S /cm,接近銅和銀的室溫導(dǎo)電率4, 5。因此提高導(dǎo)電高分子的電導(dǎo)率將一直是該領(lǐng)域最有吸引力的基礎(chǔ)研究課題之一。4)在分子水平研究和應(yīng)用導(dǎo)電高聚物。開(kāi)發(fā)新的電子材料和相應(yīng)的元

33、件已引起各國(guó)科技工作者的重視。如果技術(shù)上能很好地解決導(dǎo)電高分子的加工性并滿(mǎn)足綠色化學(xué)的要求,使其實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電高分子實(shí)用化,必將對(duì)傳統(tǒng)電子材料帶來(lái)一場(chǎng)新的技術(shù)革命。近年來(lái)，科研工作者又在高強(qiáng)度導(dǎo)電高分子“可加工導(dǎo)電高分子領(lǐng)域開(kāi)展大量研究工作，并取得了很大的進(jìn)展!當(dāng)然，目前導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用還不算很普遍，很多方面還沒(méi)有達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)”沒(méi)有進(jìn)入到生活中，原因是其中還存在著許多問(wèn)題，如電導(dǎo)率較低“使用溫度范圍窄”使用壽命較短“有些材料成本較高”在一些應(yīng)用中機(jī)械性能達(dá)不到要求等等，相信在廣大研究者的共同努力下，這些問(wèn)題將會(huì)得到解決。導(dǎo)電材料出現(xiàn)以后,人們開(kāi)發(fā)了一系列的具有優(yōu)異性能的導(dǎo)電聚合物,對(duì)這類(lèi)物質(zhì)的導(dǎo)

34、電行為有了進(jìn)一步的了解。近年來(lái),科研工作者又在高強(qiáng)度導(dǎo)電高分子、可加工導(dǎo)電高分子領(lǐng)域開(kāi)展大量研究工作,并取得了很大的進(jìn)展。導(dǎo)電高分子材料未來(lái)發(fā)展方向近年來(lái)導(dǎo)電聚合物研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，人們開(kāi)發(fā)了一系列新的具有優(yōu)異性能的導(dǎo)電聚合物，對(duì)這類(lèi)準(zhǔn)一維體系中的電子行為有了更深入的了解今后這一領(lǐng)域的發(fā)展將主要沿下列幾個(gè)方向發(fā)展：(i)合成具有更高電導(dǎo)率及在空氣中長(zhǎng)期穩(wěn)定的導(dǎo)電聚合物，其中特別值得重視的是可加工的非電荷轉(zhuǎn)移(單組分)型導(dǎo)電聚合物的研究，因預(yù)計(jì)這類(lèi)導(dǎo)電聚合物將具有比電荷轉(zhuǎn)移型高得多的空氣穩(wěn)定性若能將這類(lèi)導(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)率提高到類(lèi)似于銅的水平，則有可能實(shí)現(xiàn)在電力傳輸方面的應(yīng)用(ii)有機(jī)聚合物

35、超導(dǎo)體，自1980年發(fā)現(xiàn)第一個(gè)小分子電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物超導(dǎo)體以來(lái)，已發(fā)現(xiàn)了近10種有機(jī)超導(dǎo)體，臼前超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度為8K，由于最近液氮溫區(qū)氧化物陶瓷超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)使有機(jī)超導(dǎo)體的研究勢(shì)頭有所減弱，但目前仍有人在認(rèn)真地考慮開(kāi)發(fā)新的聚合物超導(dǎo)體的問(wèn)題 盡管迄今還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，但是目前氧化物陶瓷超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)給聚合物超導(dǎo)體研究注入了新的動(dòng)力，因?yàn)樵瓉?lái)人們一直認(rèn)為有機(jī)聚合物不可能做到完全規(guī)整的結(jié)構(gòu)，因而很難實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)，但是目前的鋇釔銅氧等氧化物超導(dǎo)體系也是一種多相體系，因而引起了人們實(shí)現(xiàn)聚合物超導(dǎo)體長(zhǎng)期的夢(mèng)想，現(xiàn)今已有人開(kāi)始在這方面進(jìn)行探索(iii) 對(duì)有機(jī)材料電子性能的研究另一重要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出具有無(wú)機(jī)材料不可替代的新二

36、代功能材料，從這一意義上來(lái)說(shuō)，目前關(guān)于導(dǎo)電聚合物中電子過(guò)程的研究不過(guò)是對(duì)有機(jī)電子材料的前哨戰(zhàn)，人們期望充分利用有機(jī)高分子材料結(jié)構(gòu)多變、易于實(shí)現(xiàn)功能化的特點(diǎn)，在深入進(jìn)行結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)分子設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出新的一代有機(jī)電子功能材料，為下一世紀(jì)工業(yè)的飛躍提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)例如近年釆有機(jī)非線性光學(xué)材料的研究已取得很大進(jìn)展最近蘇聯(lián)報(bào)道已合成出純有機(jī)的鐵磁體，在這一系列有機(jī)電、 磁、光物性材料研究的基礎(chǔ)上，人們正在開(kāi)始有機(jī)分子器件的研究，例如分子整流器、分子開(kāi)關(guān)等在分子器件的基礎(chǔ)上可進(jìn)而考慮實(shí)現(xiàn)分子電路，它將大大提高電子器件的集成度最近美國(guó)Phototherm公司的AMerks 就一種建立在亞分子

37、級(jí)的極光電能量轉(zhuǎn)換器的設(shè)想獲得了專(zhuān)利，據(jù)稱(chēng)其太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)6080%，其可行性還有待證實(shí)總之，十余年來(lái)導(dǎo)電聚合物的研究使人們對(duì)有機(jī)固體的電子過(guò)程的了解有了長(zhǎng)足的進(jìn)步今后，人們將在此基礎(chǔ)上向有機(jī)電子材料的各個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展新的進(jìn)軍，為在本世紀(jì)末或下世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)更高密度的信息處理材料、更高效率的能量轉(zhuǎn)換和傳遞材料而努力。導(dǎo)電高分子材料小結(jié)盡管對(duì)導(dǎo)電高分子材料的研究起步較晚，但由于其優(yōu)良的性能和潛在地發(fā)展空間，特別是可以在絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體之間變化，在不同條件下呈現(xiàn)各異的性能，因此發(fā)展非常迅速。尤其是復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料，因成本低，加工方法簡(jiǎn)單易行，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用?？蓱?yīng)用在以下方面：1.抗靜電材

38、料 2.電磁波屏蔽與隱身材料 3. 聚合物二次電池 4.發(fā)光二極管 5.發(fā)光電化學(xué)池 6.金屬防腐與防污等此外，導(dǎo)電高分子材料還可以制成其他與我們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的使用化學(xué)品，如可以根據(jù)外界條件變化調(diào)節(jié)居室環(huán)境的智能窗戶(hù)、發(fā)光交通標(biāo)志等導(dǎo)電高分子材料的優(yōu)越性具有半導(dǎo)體及導(dǎo)體雙重特性，可低溫加工、可大面積化、具有塑料的拉伸性、彈性和柔韌性等，所以制作成本低，組件特性?xún)?yōu)越，對(duì)未來(lái)電子及信息工業(yè)將產(chǎn)生巨大影響。 導(dǎo)電高分子材料面臨的挑戰(zhàn) 作為材料,離實(shí)際應(yīng)用仍有相當(dāng)大的距離,仍然存在許多有待發(fā)展的方面。比如如何獲得可熔體加工的導(dǎo)電聚合物;可溶性聚合物在一定程度上解決了加工性問(wèn)題,但結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)性能影響在所難免;芳雜環(huán)導(dǎo)電高聚物的出現(xiàn)盡管解決了一般的化學(xué)和環(huán)境穩(wěn)定問(wèn)題,但摻雜劑本身仍存在不穩(wěn)定性。 綜合電學(xué)性能與銅相比還有差距，理論上還沿用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體理論和摻雜概念，導(dǎo)電聚合物的自構(gòu)筑、自組裝分子器件的研究也存在很多問(wèn)題；加