精品课程《功能材料》ppt课件第九讲感光及导电高分子.pptx

功能材料

第九讲感光及导电高分子感光性高分子是指吸收了光能后能在分子内或分子间产生化学、物理变化的一类功能高分子材料。按其输出功能，感光性高分子包括光导电材料、光电转换材料、光能储存材料、光记录材料、光致变色材料和光致抗蚀材料等。目前开发比较成熟、真正有实用价值的感光性高分子材料主要是指光致抗蚀材料和光致诱蚀材料。产品包括光刻胶、光固化粘合剂、感光油墨、感光涂料等。9.1感光性高分子材料简介

光致抗蚀材料和光致诱蚀材料所谓光致抗蚀材料，是指高分子材料经光照辐射后，分子结构从线型可溶性的转变为网状不可溶的，从而产生了对溶剂的抗蚀能力。而光致诱蚀材料正相反，当高分子材料受光照辐射后，感光部分发生光分解反应，从而变为可溶性。

如目前广泛使用的预涂感光版，简称PS版(PresensitisedPlate），就是将感光材料树脂预先涂敷在亲水性的基材(如阳极氧化铝板)上制成的。晒印时，树脂若发生光交联反应，则溶剂显像时未曝光的树脂被溶解，感光部分的树脂留了下来。这种属版称为负片型。而晒印时若发生光分解反应，则溶剂将曝光分解部分的树脂溶解而称为正片型。光刻胶是微电子技术中细微图形加工的关键材料之一。特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展，更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。0102

(1)聚乙烯酵肉桂酸酯这种感光性高分子己广泛用作光致抗蚀剂(光刻版)，目前最好的光刻胶之一KPR、TPR均属此类，已大量应用于半导体集成电路的研制。聚乙烯醇肉桂酸酯是典型的交联型感光树脂，因为肉桂酰基在紫外光作用下发生二聚反应，生成不溶性的产物：

(2)邻重氮醌类化合物将高分子化合物与邻重氮醌化合物相混合，或在高分子链上通过化学键连接邻重氮酪基团就可得到感光性树脂，由于它在光化学反应后生成可溶于碱液的酸衍生物，因此与上述光交联型感光树脂相反，属于正性感光树脂，通常用的正性光刻胶多属此类。邻重氮醌类化合物吸收光能引起光化学分解反应，放出氮气，同时经分子重排，形成相应的五员环烯酮化合物，再水解生成可溶于弱碱液的茚基羧酸衍生物。

02如硫代缩氨基脲衍生物与Hg2+络合物是化学分析上应用的灵敏显色剂。在聚丙烯酸类高分子侧链上引入这种硫代缩氨基脲汞的基团，则在光照时由于发生了氢原子转移的互变异构变化，使颜色由黄红色变为蓝色。01在高分子的例链上引入可逆的变色基团，当受到光照时，基团的化学结构发生变化使其对可见光的吸收波长不同，因而产生颜色的变化，在停止光照后又能回复原来颜色或者用不同波长的光照射能呈现不同颜色等。9.1.2光致变色高分子材料

光致变色材料用途极其广泛，可制成各种光色护目镜以防止阳光、电焊弧光、激光等对眼睛的损害，作为窗玻璃或窗帘的涂层，可以调节室内光线，在军事上可作为伪装隐蔽色，密写信息材料，以及在国防上动态图形显示新技术中作为贮存信息等。0102

9.1.3光收缩型高分子材料这种光收缩现象是由于这种高分子内僵硬性链的闭环母体在光照下变为具有较高柔顺性链的部花青化合物，因而使聚合物链的熵值增加所致，此时光能可转变为机械能。将丙烯酸乙酯与双(甲基丙烯)DIPS酯在苯溶液中以过氧化二碳酸二异丙酯引发聚合，所得聚合物的光机械行为

高分子主链中引入N—O键，由于N—O键能很小，在光照下相对地很快裂解。是解决塑料垃圾问题的有效途径之一。一般来讲，光裂构高分子主链中含有π电子或未共用电子对等易于被光激发的电子，即带有—N＝N—，—CH=N—，—CH＝CH—，—C≡C—，—NH—NH—，=C=S，=C=NH，=C=O，—S—，—NH—，—O—等基团。8.1.4光裂构高分子

8.2导电性高分子材料简介电功能高分子材料主要包括导电高分子材料、超导高分子材料、光电导高分子、压电高分子、声电高分子、热电高分子等等。通常所说的导电高分子材料是指电导率在半导体和导体范围内的高分子材料。按导电原理导电高分子材料可分为复合型和结构型两大类。所谓结构型导电高分子是指那些分子结构本身能提供载流子从而显示‘固有”导电性的高分子材料。复合型导电高分子是以绝缘聚合物作基体，与导电性物质(如炭黑、金属粉等)通过各种复合方法而制得的材料，它的导电性是靠混合在其中的导电性物质提供的。

9.2.1复合型导电高分子材料原则上，任何高分子都可用作复合型导电高分子材料的基质，导电填料也有很多种，如各种金属粉、炭黑、碳化钨、碳化镍等。正是由于基质及填料的多样性，使得复合型导电高分子材料的种类繁多，分类法也有多种。一般常见的有以下几种分类方法：按高分子基体材料的性质可分为导电塑料、导电橡胶、导电胶粘剂等；按其电性能可分为半导性材料（ρ＞107Ω·cm）、防静电材料（ρ≈104~107Ω·