導電高分子材料30492

導電高分子材料12000年諾貝爾化學獎得主美國物理學家Heeger

美國化學家MacDiarmid

日本化學家Shirakawa

2世界上第一種導電聚合物：摻雜聚乙炔1977年，美國化學家MacDiarmid，物理學家Heeger和日本化學家Shirakawa首次發(fā)現摻雜碘的聚乙炔具有金屬的特性。并因此獲得2000年諾貝爾化學獎。使用Ziggler—Natta催化劑AlEt3/Ti(OBu)4,Ti的濃度為3mmol/L，Al/Ti約為3-4。催化劑溶于甲苯中，冷卻到-78度,通入乙炔，可在溶液表面生成順式的聚乙炔薄膜。摻雜后電導率達到105S/cm量級。3導電機理與結構特征電子導電型聚合物的共同結構特征是分子內有大的線性共軛n電子體系，給載流子-自由電子提供離域遷移的條件。離子導電型聚合物的分子有親水性．柔性好，在一定溫度條件下有類似液體的性質。允許相對體積較大的正負離子在電場作用下在聚合物中遷移。氧化還原型導電聚合物必須在聚合物骨架上帶有可進行可逆氧化還原反應的活性中心。4導電聚合物是由具有共軛∏鍵的聚合物經過化學或電化學的摻雜而形成的導電聚合物除了具有高分子聚合物的一般的結構特點外還含有一價的對陰離子（P型摻雜）或對陽離子（N型摻雜）導電聚合物最引人注目的一個特點是其電導率可以在絕緣體—半導體—金屬態(tài)（10-9到105s/cm）較寬的范圍里變化。這是目前其他材料所無法比擬的5目前已知的電子導電聚合物，除了早期發(fā)現的聚乙炔外，大多為芳香單環(huán)、多環(huán)、以及雜環(huán)的共聚或均聚物。67聚合物只能稱為半導體材料。其原因在于純凈的，或未予“摻雜”的上述聚合物分子中各π鍵分子軌道之間還存在著一定的能級差。而在電場力作用下，電子在聚合物內部遷移必須跨越這一能級差，這一能級差的存在造成π價電子還不能在共軛聚合中完全自由跨鍵移動。8摻雜是一個氧化還原反應p—型摻雜，以摻碘為例對于n—型摻雜、以萘基金屬摻雜為例：910什么是導電高分子的摻雜呢？純凈的導電聚合物本身并不導電，必須經過摻雜才具備導電性摻雜是將部分電子從聚合物分子鏈中遷移出來從而使得電導率由絕緣體級別躍遷至導體級別的一種處理過程導電聚合物的摻雜與無機半導體的摻雜完全不同11導電高分子的摻雜與無機半導體的摻雜的對比無機半導體中的摻雜導電高分子中的摻雜本質是原子的替代是一種氧化還原過程摻雜量極低（萬分之幾）摻雜量一般在百分之幾到百分之幾十之間摻雜劑在半導體中參與導電只起到對離子的作用，不參與導電沒有脫摻雜過程摻雜過程是完全可逆的12聚合絡合物理論（無序亞晶格離子傳輸機理）1966年：PPO(聚環(huán)氧丙烷)可以溶解高氯酸鋰鹽類，溶解鹽后聚合物的玻璃化轉變溫度有近70℃的變化，機械性能也發(fā)生異常變化。而最大的變化在于鹽的溶解使聚合物的體積發(fā)生明顯收縮，這說明在聚合物中溶解的鹽與聚合物分子中的醚氧原子有較強的相互作用。這種現象被解釋為溶解的鹽(其實是鹽解離后形成的離子與聚合物醚氧原子形成了配位絡合物。（四氫呋喃），良好的溶解性并不是因為高的介電常