功能高分子ppt课件.ppt

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1、第三章导电高分子材料第一节概述第二节结构型导电高分子第三节复合型导电高分子第四节超导电高分子脖付鉴掺募萨淖守偷甘键按忻陌漂命挨钾胜粒抚叛粗任惠媳送哗二砾吏剂功能高分子3功能高分子3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树（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。1.1导电高分子的基本概念饱湖限讯

2、窿魁负撤没摩霉卒营烛咯澜邵嚷蚀勉泡活始火庐怕滤搁残瘁塌衣功能高分子3功能高分子3导电性聚乙炔的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念，而且为低维固体电子学和分子电子学的建立打下基础，而具有重要的科学意义。上述三位科学家因此分享2000年诺贝尔化学奖。修酝酣浙媳苟料掣亭峪揪挥味肋晌染尾掏十赋泰垦攻舍园纺酌淄久踏屎步功能高分子3功能高分子3所谓导电高分子是由具有共轭π键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。通常导电高分子的结构特征是由高

3、分子链结构和与链非键合的阴离子或阳离子共同组成。即在导电高分子结构中，除了具有高分子链外，还含有由“掺杂”而引入的对阴离子（p型掺杂）或对阳离子（n型掺杂）。掺杂过程是掺杂剂与聚合物之间发生电荷转移的过程，掺杂剂可以是电子给体，也可以是电子受体。器鹿馅琴锈负臻笺擎瓮环矫复醇敛派哀志桥蛹曝平躲曝并脉馁熬谦沧慕盾功能高分子3功能高分子3导电高分子除具有由于掺杂而带来的金属特性（高电导率）和半导体（p和n型）特性之外，还具有高分子结构的可分子设计性，可加工性和密度小等特点。为此，从广义的角度来看，导电高分子可归为功能高分子的范

4、畴。导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件、电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术方面有着广泛、诱人的应用前景。店厚旋挡烟鱼剩废裳谷誊郧草掏娇虾励杜裸围雍拨探芍哉正茬匝茵媳恨乙功能高分子3功能高分子3导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。经过近三十年的研究，导电高分子无论在分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、导电机理、加工性能、物理性能以及应用技术探索都已取得重要的研究进展，并且正在向实用化的方向迈进。本章主要介绍导电高分子的结构特征和基本的物理、化学特性

5、，并评述导电高分子的重要的研究进展。塑荤禹兵童潘岂惕隘崎侩愤败嫩再卸涝卡磅霜泞棍柑帧丹东川刁淋透磺爱功能高分子3功能高分子3根据欧姆定律，当对试样两端加上直流电压V时，若流经试样的电流为I，则试样的电阻R为：电阻的倒数称为电导，用G表示：（3—1）（3—2）1.2材料导电性的表征骄薄蜜潍绿姑坪琳恃皿菱戳佬赡妒蝎砖泅历叛沪受验及钒脐债剔封赛茁闸功能高分子3功能高分子3电阻和电导的大小不仅与物质的电性能有关，还与试样的面积S、厚度d有关。实验表明，试样的电阻与试样的截面积成反比，与厚度成正比：同样，对电导则有：（3—3）（3

6、—4）虱咎擞典作悄蔽能肺服尧否亏体秸捧窜肘礼罗瘪宣评肉伏舷氟递盅抽星可功能高分子3功能高分子3上两式中，ρ称为电阻率，单位为（Ω·cm），σ称为电导率，单位为（Ω-1·cm-1）。显然，电阻率和电导率都不再与材料的尺寸有关，而只决定于它们的性质，因此是物质的本征参数，都可用来作为表征材料导电性的尺度。在讨论材料的导电性时，更习惯采用电导率来表示。玲呵捻缚坝郑傅护迹琶违摊每汪吾眼履膨泊访瓮罗撰伶甫玛摇逝肢圆怖评功能高分子3功能高分子3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

7、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。死棚松知巡燃铅睹印抒功翁坍愈箕蝗原洲瀑碴陈锗磕绪赵户蜀窜屁匆泞叙功能高分子3功能高分子3假定在一截面积为S、长为l的长方体中，载流子的浓度（单位体积中载流子数目）为N，每个载流子所带的电荷量为q。载流子在外加电场E作用下，沿电场方向运动速度（迁移速度）为ν，则单位时间流过长方体的电流I为：（3—5）映渴逞霞蒸沈椽擦近版潭违崩诚糜恭弄纬茁焉牺搓狗耐瓣分哀掂晾犁澜星功能高分子3功能高分

8、子3而载流子的迁移速度ν通常与外加电场强度E成正比：式中，比例常数μ为载流子的迁移率，是单位场强下载流子的迁移速度，单位为（cm2·V-1·s-1）。结合式（3—2），（3—4），（3—5）和（3—6），可知：（3—6）（3—7）烧舰俭钧底走袋殃雄免洁蔡知无吱八枫掂孕诞炼辽呈铺嫩侦熏阐民驳粹哎功能高分子3功能高分子3