第三章导电高分子材料.pptx

导电高分子材料及技术进展报告人：侯绍宇引言 　　近几年来 , 导电性高分子的研究取得了长足的发展 , 形成了一个十分活跃的边缘学科领域 ,它对电子工业、信息工业及新技术的发展具有重大的意义。　现有的研究成果表明 ,发展导电高分子不仅可以满足人们对导电材料的需要 , 而且由于它兼具有机高分子材料的性能及半导体和金属的电性能 , 具有重量轻 ,易加工成各种复杂的形状 , 化学稳定性好及电阻率可在较大范围内调节等特点。此外在电子工业中的应用日趋广泛 , 促进了现代科学技术的发展。报告内容 导电的基本概念 聚合物的导电类型 导电高分子材料的导电机理 导电高分子材料的应用一、导电的基本概念 物质按电学性能分类可分为绝缘体、半导体、导体和超导体四类。高分子材料通常属于绝缘体的范畴。但1977年美国科学家黑格（A.J.Heeger）、麦克迪尔米德（A.G. MacDiarmid）和日本科学家白川英（H.Shirakawa）发现掺杂聚乙炔具有金属导电特性以来，有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。艾伦·黑格（1936—??），1936年生于依阿华州苏城。现为/view/173553.htm加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长，是一名/view/15707.htm物理学教授。因有关导电聚合物的发现而成为2000年度/view/29887.htm诺贝尔化学奖三名得主之一。 ?艾伦·G·马克迪尔米德 (1927—? ?)，美国化学家。1927年生于/view/10151.htm新西兰，1953年取得美国/view/1020170.htm威斯康星大学博士学位，1955年取得英国/view/13714.htm剑桥大学博士学位，1955年至今在美国宾夕发尼亚大学担任教授， 白川英树（1936—），日本著名化学家因开发成功了导电性高分子材料而成为2000年/view/29887.htm诺贝尔化学奖三名得主之一 σ102S/m为导体σ 10-8~102 S/m 半导体σ 10-8 S/m绝缘体 二、聚合物的导电类型材料的导电性是由于物质内部存在的带电粒子的移动引起的。这些带电粒子可以是正、负离子，也可以是电子或空穴，统称为载流子。载流子在外加电场作用下沿电场方向运动，就形成电流。可见，材料导电性的好坏，与物质所含的载流子数目及其运动速度有关。 二、聚合物的导电类型金属、合金导电材料复合型导电高分子自由电子载流子按照材料的结构与组成本征型正负离子 二、聚合物的导电类型复合型导电高分子：是在不具备导电性的高分子材料中掺混入大量导电物质，如炭黑、金属粉、箔等，通过分散复合、层积复合、表面复合等方法构成的复合材料，其中以分散复合最为常用。 结构型（或称本征型）导电高分子：是指本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（电子、离子或空穴）。 结构型导电聚合物如按其结构牲和导电机理可以分为三大类：（1）载流子为自由电子的电子导电聚合物（2）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（3）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。 导电材料的主要性质： 电压与电流关系（成正比例关系） 温度与电导之间的关系 负温度系数（negative temperature cofficient NTC) 导电材料指 本征导电高分子材料和半导电材料 正温度系数（ positive temperature cofficient PTC) 导电材料指 金属、复合型高分子导电材料 电压与材料颜色之间的关系 电压与材料辐射性质之间的关系 导电性质与材料掺杂状态的关系 3.2复合型导电高分子材料一、复合型导电高分子材料的结构与导电机理1、结构一、复合型导电高分子材料的结构与导电机理2、组成基料——将导电颗粒牢固地粘结在一起，使导电高分子具有稳定的导电性，同时它还赋于材料加工性。高分子材料的性能对导电高分中的机械强度、耐热性、耐老化性都有十分重要的影响。填料——在复合型导电高分子中起提供载流子的作用，它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。 如何选择基料？ 从原则上讲，任何高分子材料都可用作复合型导电高分子的基质。实际应用中，需根据使用要求、制备工艺、材料性质和来源、价格等因素综合考虑，选择合适的高分子材料。 丙烯腈，丁二烯，苯乙烯共聚的高分子材料 目前用作复合型导电高分子基料的主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、有机硅树脂等。此外，丁基橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和天然橡胶也常用作导电橡胶的基质。如何选择填料？ 常用的导电填料有金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、钼粉、铝粉、钴粉、镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化钨、碳化镍等。 部分导电填料的导电率列于表 3