導(dǎo)電高分子材料省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

ConductivePolymer導(dǎo)電高分子張盼SA1700.11.03第1頁(yè)02導(dǎo)電高分子分類(聚苯亞乙烯)（PAn)第2頁(yè)導(dǎo)電高分子02聚吡咯Polypyrrole導(dǎo)電性好和電化學(xué)可逆性好充電電池電極材料(太陽(yáng)能電池)超級(jí)電容器導(dǎo)電態(tài)?絕緣態(tài)分子電子器件(二極管、三極管)PPy納米線→納米光電器件電化學(xué)氧化還原性質(zhì)，質(zhì)子酸摻雜行為；當(dāng)PPy膜周圍環(huán)境酸度或化學(xué)氣氛發(fā)生改變，引發(fā)其電化學(xué)性質(zhì)改變PPy基氣敏材料→氣體檢測(cè)電流型生物傳感器→酶、核酸探測(cè)微波吸收劑含有生物相容性，無(wú)毒害，用作生物醫(yī)用領(lǐng)域及研制人工肌肉、氣體和生物傳感器、電磁屏蔽、隱身材料、抗靜電材料、導(dǎo)電纖維等。第3頁(yè)人造肌肉(ArtificialMuscle)（機(jī)器人）共軛導(dǎo)電聚合物處于不一樣氧化態(tài)時(shí)，其體積有顯著不一樣，即對(duì)于外加電壓會(huì)產(chǎn)生體積響應(yīng)。依據(jù)這一特征，可用來(lái)仿制人工肌肉。日本科學(xué)家制造出可與人類肌肉相媲美，且無(wú)需馬達(dá)、齒輪等復(fù)雜裝置人造肌肉。伸縮率可達(dá)15%，相當(dāng)于人肌肉20%伸縮率。人造肌肉中一根管狀導(dǎo)電塑料可承重20克，1600根綁在一起可承重20千克。假如人造肌肉體積和人肌肉相同，其力量可達(dá)后者100倍。鯉魚(yú)形狀它在嘴巴里裝備有攝象機(jī)，同時(shí)能夠測(cè)量水下氧氣，為魚(yú)類喂養(yǎng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。日本大阪從事新材料開(kāi)發(fā)幾家企業(yè)，成功用高分子材料“人造肌肉”制成了一個(gè)機(jī)器魚(yú)。導(dǎo)電高分子第4頁(yè)RFID標(biāo)簽RFID：無(wú)線射頻識(shí)別標(biāo)識(shí)技術(shù)，這種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)RFID商品標(biāo)簽被認(rèn)為將是今后全球商品交易及物流中采取最廣技術(shù)之一。塑料RFID標(biāo)簽未來(lái)潛在市場(chǎng)，包含門(mén)禁管制、貨物管理、資產(chǎn)回收、物料處理、廢物處理、醫(yī)療應(yīng)用、交通運(yùn)輸、防盜應(yīng)用、自動(dòng)控制、聯(lián)合票證等許多領(lǐng)域。印刷用于低價(jià)格無(wú)線射頻識(shí)別體系無(wú)源元件導(dǎo)電高分子第5頁(yè)02五元雜環(huán)，無(wú)活潑氫。本征態(tài)聚噻吩為紅色無(wú)定型固體，摻雜后則顯綠色。這一顏色改變可應(yīng)用于電致變色器件。（PTh）比利時(shí)愛(ài)克發(fā)(Agfa)企業(yè)以PEDOT導(dǎo)電油墨作為電極材料柔性O(shè)LED聚噻吩不溶不熔，有很高強(qiáng)度，引入取代基后可溶。雙取代：溶解性很好，制備印刷電路板通孔內(nèi)表面涂料。應(yīng)用：防腐、抗靜電、有機(jī)太陽(yáng)能電池、化學(xué)傳感、電致發(fā)光器件等聚噻吩衍生物PEDOT是有機(jī)電致發(fā)光器件制備中主要空穴傳輸層材料。EDOT（3,4-乙撐二氧噻吩單體）聚合和摻雜性與PPy相同，多為電化學(xué)聚正當(dāng)。導(dǎo)電高分子聚噻吩Polythiophene第6頁(yè)發(fā)光二極管（PLED）利用導(dǎo)電高分子與金屬線圈當(dāng)電極，半導(dǎo)體高分子在中間，當(dāng)兩電極接上電源時(shí)，半導(dǎo)體高分子將會(huì)開(kāi)始發(fā)光。比傳統(tǒng)燈泡更節(jié)約能源而且產(chǎn)生較少熱，詳細(xì)應(yīng)用包含平面電視機(jī)屏幕、交通信息標(biāo)志等。，13英寸導(dǎo)電高分子應(yīng)第7頁(yè)太陽(yáng)能電池電高分子可制成太陽(yáng)電池，結(jié)構(gòu)與發(fā)光二極管相近，但機(jī)制卻相反，它是將光能轉(zhuǎn)換成電能。優(yōu)勢(shì)在于廉價(jià)制備成本，簡(jiǎn)單制備工藝，含有塑料拉伸性、彈性和柔韌性。導(dǎo)電高分子第8頁(yè)導(dǎo)電高分子應(yīng)用02防腐蝕涂料：金屬表面涂覆，能阻止空氣、水和鹽分揮發(fā)，遏制金屬生銹和腐蝕；充當(dāng)催化劑，干擾金屬電化學(xué)氧化反應(yīng)?？轨o電和電磁屏蔽材料：良好導(dǎo)電性，與高聚物親合性優(yōu)于碳黑或金屬粉，能夠與塑料、橡膠、纖維結(jié)合，如手機(jī)外殼以及微波爐外層防輻射涂料、和軍用隱形材料等。二次電池電極材料：高純度納米聚苯胺含有良好氧化還原可逆性，能夠作為二次電池電極材料。碳納米管(CNT)/導(dǎo)電高分子復(fù)合體系——研究熱點(diǎn)。選擇電極：納米聚苯胺對(duì)于一些離子和氣體含有選擇性識(shí)別和透過(guò)率。特殊分離膜高溫材料：熱失重溫度大于200℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它塑料制品。太陽(yáng)能材料：納米聚苯胺有良好導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱系數(shù)是其它材料2~3倍，可作太陽(yáng)能材料替換產(chǎn)品。（PAn）聚苯胺第9頁(yè)防靜電、電磁屏蔽、防腐蝕電磁干擾(ElectromagneticInterference，EMI)(也稱作電磁污染)。PAN屏蔽效果最好。當(dāng)PAN膜厚大于50μm時(shí)，其屏蔽效能在80~100dB范圍內(nèi)，滿足工業(yè)和軍事要求。相比于金屬EMI屏蔽材料含有密度小、環(huán)境穩(wěn)定性好、電導(dǎo)率可調(diào)、EMI屏蔽效能尤其是電磁吸收性能好，能夠吸收雷達(dá)波，所以能夠做隱身飛機(jī)涂料。防蝕涂料能夠防腐蝕，能夠用在火箭、船舶、石油管道等。導(dǎo)電高分子第10頁(yè)05信息存放隱身雷達(dá)二次電池應(yīng)響速

快性色變

致電吸波性可逆摻雜導(dǎo)

電

性導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子應(yīng)用第11頁(yè)021.導(dǎo)電率改變范圍寬隨摻雜度改變，可在絕緣體－半導(dǎo)體－金屬態(tài)之間改變導(dǎo)電高分子電導(dǎo)率范圍導(dǎo)電高分子特性第12頁(yè)022.摻雜-脫摻雜過(guò)程可逆

導(dǎo)電高分子不但能夠摻雜,而且還能夠脫摻雜,而且摻雜-脫摻雜過(guò)程完全可逆。3.含有光學(xué)性能（光誘導(dǎo)吸收、光致發(fā)光等非線性光學(xué)特征）、磁學(xué)性能、電化學(xué)性能（隨氧化/還原過(guò)程，顏色發(fā)生改變）等導(dǎo)電高分子特性第13頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電性取決于組成材料分子結(jié)構(gòu)、摻雜水平和分子包裝次序。含有各種納米結(jié)構(gòu)如0D納米顆粒，1D納米纖維和2D納米片導(dǎo)電聚合物，已被開(kāi)發(fā)和應(yīng)用于一系列技術(shù)領(lǐng)域，如傳感器、電子工業(yè)和能量存放與轉(zhuǎn)換器件。這些納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)電聚合物電性能可能因?yàn)椴痪鶆蚓奂瑖?yán)重復(fù)位以及在加工和組裝過(guò)程中接觸不良所引發(fā)結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)而被減弱。第14頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）受天然凝膠合成啟發(fā)，經(jīng)過(guò)使用多官能團(tuán)分子連接共軛高分子鏈得到3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)導(dǎo)電高分子凝膠（CPG）發(fā)展起來(lái)。第15頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）與純粹PPy相比，CuPcTs摻雜PPy電化學(xué)活性大大增強(qiáng)第16頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）第17頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）第18頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）第19頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）經(jīng)過(guò)熱處理得到CPG衍生碳框架材料含有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，它們含有層次多孔結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)各種物質(zhì)運(yùn)輸通道與其活性部位連接：其次，與傳統(tǒng)多孔碳材料相比，它們能夠提供更多活性部位；另外，因?yàn)榻宦?lián)劑能夠提供關(guān)鍵元素原子，使得N或其它元素?fù)诫s能夠在熱處理期間在原位完成和調(diào)控；最終，CPG衍生碳框架對(duì)于ORR和OER都顯示出高催化活性。第20頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）溫控開(kāi)關(guān)自愈合壓力傳感器超疏水表面第21頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）導(dǎo)電高分子凝膠有望成為下一代鋰離子電池粘合劑第22頁(yè)導(dǎo)電高分子凝膠（CPGs）參考文件：[1]ZhaoF,ShiY,PanL,etal.MultifunctionalNanostructuredConductivePolymerGels:Synthesis,Properties,andApplications[J].AccountsofChemicalResearch,,50(7):1734-1743.[2]WangY,ShiY,PanL,etal.Dopant-enabledsupramolecularapproachforcontrolledsynthesisofnanostructuredconductivepolymerhydrogels[J].Nanoletters,,15(11):7736-7741.[3]YuC,WangC,LiuX,etal.Acytocompatiblerobusthybridconductingpolymerhydrogelforuseinamagnesiumbattery[J].AdvancedMaterials,,28(42):93