第二章 导电.ppt

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在共轭聚合物、电荷转移络合物、聚合物的离子自由基盐络合物和金属有机聚合物材料中则含有很强的电子电导。
如在共轭聚合物中,分子内存在空间上一维或二维的共轭键,电子轨道相互交迭使电子具有许多类似于金属中自由电子的特征,电子可以在共轭体系内自由运动,分子间的迁移则通过跳跃机理实现。
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离子电导和电子电导各有自己的特点,但在大多数高聚物中的导电性很小,直接测定载流子的种类较为困难,一般用间接的方法区分。用电导率的压力依赖性来区分比较简单可靠。
离子传导时,分子聚集越密,载流子的转移通道越窄,电导率的压力系数为负值。
电子传导时,电子轨道的重叠加大,电导率加大,压力系数为正值。
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大多数聚合物中离子电导和电子电导同时存在,视外界环境的不同,温度、压力、电场等外界条件中某一种处于支配地位。
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按照材料的结构与组成,导电高分子材料分为:
结构型导电高分子材料
复合型导电高分子材料
结构型(或称本征型)导电高分子材料是高分子材料本身所“固有”的导电性,由聚合物结构提供载流子。这些聚合物经过掺杂之后,电导率大幅度提高,有些可以达到金属的导电水平。
复合型导电高分子材料是指高分子材料本身不具有导电性,但在加工成型时通过加入导电性填料,如炭黑、金属粉末、箔等,通过分散复合、层基复合、表面复合等方法,使制品具有导电性,其中分散复合最为常用。
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结构型导电高分子材料主要有:
(1)π共轭系高分子,如聚乙炔、线型聚苯、面型高聚物等。
(2)金属螯合物型高分子,如聚***酞菁等。
(3)电荷移动型高分子络合物,如聚阳离子、CQ络合物。
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复合型导电高分子材料,即是通常所见的导电橡胶、导电塑料、导电涂料、导电胶粘剂和导电性薄膜等。
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结构型导电高分子材料,由于成本高,应用范围受到限制。
复合型导电高分子中,高分子材料本身并不具备导电性,只充当了粘合剂的角色,导电性是通过混合在其中的物质,如炭黑等获得的。
复合型导电高分子材料,因加工成型与一般高分子材料基本相同,制备方便,有较强的实用性,故已较为广泛应用。
在结构型导电聚合物尚有许多技术问题的情况下,复合型导电高分子用作导电橡胶、导电涂料、电磁波屏蔽材料和抗静电材料等领域中发挥着重要作用。
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除上述电子导电聚合物外,还有一类称为“快离子导体”的离子导电聚合物。如聚环氧乙烷与高***酸锂复合得到的快离子导体,导电率达10-4scm-1。对含硫、氮和***基的聚合物形成的离子导体的研究也有报导。
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不同聚合物的导电机理不同,其结构也有较大区别。按照导电聚合物的导电机理进行的分类,将导电聚合物分为3类:
离子导电聚合物:载流子是能在聚合物分子间迁移的正负离子的导电聚合物。其分子的亲水性好,柔性好,在一定温度下有类似液体的特性,允许相对体积较大的正负离子在电场作用下在聚合物中迁移。
电子导电聚合物:载流子为自由电子。其结构特征是分子内含有大量的共轭电子体系,为载流子-自由电子的离域提供迁移的条件。
氧化还原型导电聚合物。以氧化还原反应为电子转化机理的氧化还原型导电聚合物。其导电能力是由于在可逆氧化还原反应中电子在分子间的转移产生的。该类导电聚合物的高分子骨架上必须带有可以进行可逆氧化还原反应的活性中心。
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