电磁功能高分子材料的应用及前景

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1、电磁功能高分子材料的应用及前景摘要：介绍了电磁功能高分子材料：导电性材料、高分子磁性体、光电导材料、高分子纳米复合材料性质及应用领域以及前景。关键词：电磁功能高分子材料；应用；前景进入本世纪80年代以来，一场与之相适应的“新材料革命”蓬勃兴起。新材料的开发重点是功能材料、高性能陶瓷材料和复合材料。在功能材料中，功能高分子材料占有举足轻重的地位，其内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料，并将对21世纪人类社会生活产生巨大影响。对功能高分子材料，目前尚无明确的定义，一般认为，是指除

2、了具有一定的力学性能之外，还具有特定功能(如导电性、电磁性、催化性和生物活性等)的高分子材料。现代多学科交叉的特点促进了功能高分子材料的研究与发展，电磁功能高分子材料的应用和前景尤为广阔，其中主要包括：导电性材料、高分子磁性体、光电导材料、高分子纳米复合材料等。1．导电高分子材料导电高分子材料是同时具有高分子特征和导电性质的材料，导电性高分子材料按材料的结构和组成，可将导电高分子分为两大类：一类是结构型导电高分子，它依靠高分子结构本身提供的导电载流子导电；另一类是复合型导电高分子，它是依靠添加在不具备导

3、电性的高分子材料中的炭黑、金属粉、箔等。（１）结构型导电高分子材料结构型导电高分子材料是指高分子本身或经过“掺杂”之后具有导电功能的一类材料，这类导电高分子一般为共轭型高分子。分子内有大的线性共轭π电子体系2个成键原子中p-电子相互重叠后产生的π电子，具有有限的离域性，随π电子体系增大，离域性增强，可移动范围扩大。高分子链中具有大量共轭双键结构，其导电机理在于π电子的非定域化，电子在共轭体系内自由运动，因而提供了大量的导电载流子。最早的导电高分子材料——聚乙炔，其结构可以看成由众多享有一个未成对电子的C

4、H自由基组成的长链，可看作一维金属结构，电子可在一维方向上自由移动因每个自由基结构单元电子轨道中只有一个电子，故趋向于组成双原子对，使原有的π电子形成的能带分裂成满带（价带）和空带（导带），电子相对迁移要克服满带和空带之间的能级差，而能级差的大小决定了材料的导电能力。因此，电子型导电高分子材料具有与半导体类似的能带结构，从电导率来看，其导电能力也处于半导体材料范围。locatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassinat

5、ion.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(WuzhensaidinformationisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcame掺杂具有不同氧化态的其他物质，电导率往往会增加几个数量级，甚至达到十个数量级。根据掺杂剂与高分子材料的相对氧化能力的不同，分成p-型掺杂剂和n-型掺杂剂2种，典型的p-型掺杂剂（氧化型）有碘、溴、三氧化铁和五氟化砷等，n-型掺杂剂（还原型）通常为碱

6、金属在掺杂过程中，掺杂剂分子插入高分子链间，通过两者之间氧化还原反应完成电子转移过程，使分子轨道电子占有情况发生变化，能带结构也发生变化，出现了能量居中的亚能带，能级差减小，电子移动阻力降低，导电性能从半导体进入类金属导电范围。导电高分子材料的主要特征表现为：施加电压后，不同的导电材料表现出不同的导电性质复合型和电子导电型高分子材料通常为电阻型不同的是，复合型与金属类似，随温度升高，导电能力下降，是正温度系数导电材料而电子导电型与半导体材料相似，导电能力随温度升高而升高，电阻值随之下降，为负温度系数导电

7、材料但与无机半导体材料不同，其电导值与温度不呈指数关系随着掺杂程度的提高，电导率受温度的影响变小，温度特性逐渐向金属导体过渡此外，其电导率还受共轭链长度、掺杂剂的种类，制备工艺的影响，如随着共轭链长度的增加，电导率呈指数增加许多电子导电型高分子材料具有电致变色性能，在施加特定电压后，分子内部结构发生变化，造成材料对光吸收波长的变化，表现为材料颜色发生变化而某些材料还具有电致发光特性，即施加一定电压后，材料本身会发出可见光或紫外光，发光特性除与材料或器件结构有关外，还与施加的外界条件有关。虽然共轭结构具有

8、较强的导电倾向，但电导率并不高，在实际应用中，需要经过掺杂后才能使用，例如：在聚乙炔中添加碘等电子受体，由于聚乙炔的电子向受体转移，电导率可增至104S／cm，达到金属导电的水平。另一方面由于聚乙炔的电子亲和力很大，可以从作为电子给体的碱金属接受电子而使电导率上升。这种因添加电子受体或电子给体提高电导率的方法称为“掺杂”。因此掺杂是提高共轭高聚物电导率很重要的方法。属于这类聚合物的有聚乙炔、聚对苯乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。其中聚苯胺以