第三章導(dǎo)電高分子

第三章

導(dǎo)電高分子材料31白川英樹（HidekiShirakawa，1936～）麥克迪爾米德

（AlanG.MacDiarmid，1929～）黑格（AlanJ.Heeger，1936～）第一節(jié)概述三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)聚乙炔具有導(dǎo)電性質(zhì)，因在導(dǎo)電聚合物方面的成就分享了2000年諾貝爾化學(xué)獎。一、導(dǎo)電高分子（Conductingpolymers,CPs）的發(fā)現(xiàn)23經(jīng)碘摻雜的聚乙炔（polyacetylene)接近于室溫下銅的導(dǎo)電率。有機(jī)聚合物從絕緣體向?qū)w的轉(zhuǎn)變，對有機(jī)聚合物基礎(chǔ)理論研究具有重要意義，促進(jìn)了分子導(dǎo)電理論和固態(tài)離子導(dǎo)電理論的建立和發(fā)展。在全固態(tài)電池，抗靜電和電磁屏蔽材料，聚合物電顯示裝置及有機(jī)半導(dǎo)體器件等研究方面都取得了重大進(jìn)展和應(yīng)用。導(dǎo)電高分子材料：也稱導(dǎo)電聚合物，即具有明顯聚合物特征，如果在材料兩端加上一定電壓，在材料中應(yīng)有電流流過，即具有導(dǎo)體的性質(zhì)。這樣的材料我們稱其為導(dǎo)電高分子材料。3二.材料導(dǎo)電性的表征物體導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱用電導(dǎo)（G）來表示

G：電導(dǎo)（西門子S）I：電流U：電壓電導(dǎo)值與被測物體的長度成反比，與被測樣品的截面積成正比：比例常數(shù)由被測物體的固有性質(zhì)決定，稱為該物體的電導(dǎo)率，單位是：S/cm，表征物體傳導(dǎo)電流的能力。在討論材料的導(dǎo)電性時，習(xí)慣采用電導(dǎo)率的值來表示。4

材料的導(dǎo)電率是一個跨度很大的指標(biāo)。從最好的絕緣體到導(dǎo)電性非常好的超導(dǎo)體，導(dǎo)電率可相差40個數(shù)量級以上。根據(jù)材料的導(dǎo)電率大小，通常可分為絕緣體，半導(dǎo)體、導(dǎo)體和超導(dǎo)體四大類。材料電導(dǎo)率/S·cm-1典型代表絕緣體＜10-10石英、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯半導(dǎo)體10-10～102硅、鍺、聚乙炔導(dǎo)體102～108汞、銀、銅、石墨超導(dǎo)體＞108鈮(9.2K)、鈮鋁鍺合金(23.3K)、聚氮硫(0.26K)5材料的導(dǎo)電性是由于材料內(nèi)部存在的帶電粒子的移動引起的這些帶電粒子可以是正、負(fù)離子，也可以是電子或空穴，通常稱為載流子。材料導(dǎo)電性的好壞與物質(zhì)所含的載流子的數(shù)目及其運動速度有關(guān)。導(dǎo)電聚合物與常規(guī)金屬導(dǎo)電體不同，它屬于分子導(dǎo)電物質(zhì)，而后者是金屬晶體導(dǎo)電物質(zhì)，因此其結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電方式也不同。6導(dǎo)電高分子復(fù)合型結(jié)構(gòu)型電子導(dǎo)電型離子導(dǎo)電型氧化還原型三.導(dǎo)電高分子的分類7第二節(jié)復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料

一、結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電機(jī)理復(fù)合型導(dǎo)電高分子是在本身不具備導(dǎo)電性的高分子材料中摻混入大量導(dǎo)電物質(zhì)，如炭黑、金屬粉等，通過分散復(fù)合、層積復(fù)合、表面復(fù)合等方法構(gòu)成的復(fù)合材料，其中以分散復(fù)合最為常用。1、結(jié)構(gòu)（1）分散復(fù)合結(jié)構(gòu)：導(dǎo)電性粉末、纖維等材料采用化學(xué)或物理方法均勻分散在基體材料中，導(dǎo)電粒子或纖維相互接近構(gòu)成導(dǎo)電通路。8（2）層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)：在這種復(fù)合體中導(dǎo)電層獨立存在，導(dǎo)電層兩面覆蓋聚合物基體材料，導(dǎo)電層直接構(gòu)成導(dǎo)電通路。（3）表面復(fù)合結(jié)構(gòu)：將導(dǎo)電材料通過蒸鍍等方法復(fù)合到高分子材料表面。9從原則上講，任何高分子材料都可用作復(fù)合型導(dǎo)電高分子的基質(zhì)。在實際應(yīng)用中，需根據(jù)使用要求、制備工藝、材料性質(zhì)和來源、價格等因素綜合考慮，選擇合適的高分子材料。目前用作復(fù)合型導(dǎo)電高分子基料的主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯、聚酰亞胺、有機(jī)硅樹脂等。此外，丁基橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和天然橡膠也常用作導(dǎo)電橡膠的基質(zhì)。2.復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的制備方法10導(dǎo)電高分子中高分子基料的作用是將導(dǎo)電顆粒牢固地粘結(jié)在一起，使導(dǎo)電高分子具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性，同時它還賦于材料加工性。高分子材料的性能對導(dǎo)電高分子中的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、耐老化性都有十分重要的影響。導(dǎo)電填料在復(fù)合型導(dǎo)電高分子中起提供載流子的作用，因此，它的形態(tài)、性質(zhì)和用量直接決定材料的導(dǎo)電性。11常用的導(dǎo)電填料有金粉、銀粉、銅粉、鎳粉、鈀粉、鉬粉、鋁粉、鈷粉、鍍銀二氧化硅粉、鍍銀玻璃微珠、炭黑、石墨、碳化鎢、碳化鎳等。項目填充物種類復(fù)合物電導(dǎo)率碳系填料炭黑10-2~100處理石墨10-4~10-2碳纖維<102金屬填料金104銀105鎳103銅104不銹鋼10-2~102金屬氧化物氧化鋅10-1氧化錫10-1導(dǎo)電聚合物聚吡硌10-1~1聚噻吩10-1~112復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的制備成型方法主要有三種：反應(yīng)法、混合法、壓片法。反應(yīng)法：將導(dǎo)電填料均勻分散在聚合物單體或預(yù)聚物溶液中，加入引發(fā)劑進(jìn)行聚合反應(yīng)，直接生產(chǎn)與導(dǎo)電填料混合均勻的高分子材料?；旌戏ǎ豪酶叻肿拥墓不旃に?，將導(dǎo)電填料粉體與聚合物熔體或溶液混合均勻，然后采用注射、流延等方法成型。壓片法：將高分子基體材料與導(dǎo)電填料充分混合后，通過在模具內(nèi)加壓成型制備具有一定形狀的導(dǎo)電復(fù)合材料。133.復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機(jī)理（1）滲流理論（導(dǎo)電通道機(jī)理）實驗發(fā)現(xiàn)，復(fù)合型導(dǎo)電材料其填加濃度必須達(dá)到一定數(shù)值后才具有導(dǎo)體性質(zhì)。導(dǎo)電填料濃度%σ該理論認(rèn)為：在臨界濃度以上，導(dǎo)電材料粒子在高分子材料中相互接觸構(gòu)成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。該導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)是復(fù)合材料導(dǎo)電的主要原因。電導(dǎo)率發(fā)生突變的導(dǎo)電填料濃度稱為“臨界濃度”。14（2）隧道導(dǎo)電理論實驗中發(fā)現(xiàn)，在導(dǎo)電分散相濃度還不足以形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的情況下，復(fù)合材料也具有導(dǎo)電能力。解釋這種非接觸導(dǎo)電現(xiàn)象主要有電子轉(zhuǎn)移隧道效應(yīng)和電場發(fā)射理論。電子轉(zhuǎn)移隧道效應(yīng)：當(dāng)導(dǎo)電粒子接近到一定距離時，在熱振動時電子可以在電場作用下通過相鄰導(dǎo)電粒子之間形成的某種隧道實現(xiàn)定向遷移，完成導(dǎo)電過程。電場發(fā)射理論：這種非接觸導(dǎo)電是由于兩個相鄰導(dǎo)電粒子之間存在電位差，在電場作用下發(fā)生電子發(fā)射過程，實現(xiàn)電子的定向流動而導(dǎo)電。154.復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的性質(zhì)和應(yīng)用（1）導(dǎo)電性質(zhì)這是復(fù)合型導(dǎo)電高分子的主要性質(zhì)，其導(dǎo)電能力與導(dǎo)電填料的性質(zhì)和粒度，以及填料在連續(xù)相中的分布情況有關(guān)。如：銀粉—環(huán)氧樹脂導(dǎo)電粘合劑，可用于集成電路、電子元件的粘結(jié)，可以提高器件的抗震性能。炭黑-聚氨酯導(dǎo)電涂料，可用于設(shè)備防靜電處理、電磁波吸收和金屬材料的防腐。炭黑-硅橡膠導(dǎo)電橡膠用于動態(tài)電接觸器件的制備。16（2）熱敏性質(zhì)指當(dāng)溫度發(fā)生變化時，材料的電學(xué)性質(zhì)也發(fā)生變化。對于復(fù)合型導(dǎo)電高分子，當(dāng)溫度變化時，其電阻率會發(fā)生一定程度的改變。當(dāng)溫度升高，電阻率增大，稱為正溫度系數(shù)效應(yīng)（PTC，positivetemperaturecoefficient）；反之，電阻率下降，稱其具有負(fù)溫度系數(shù)效應(yīng)（NTC，negativetemperaturecoefficient。）利用PTC效應(yīng)，可以制備自控溫加熱器件。17（3）壓敏性質(zhì)指材料受到外力作用時，材料的電學(xué)性能發(fā)生明顯變化。在外力的作用下，材料發(fā)生形變或密度發(fā)生變化，造成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化，從而引起電阻率的變化。用導(dǎo)電復(fù)合材料制作壓敏器件，常采用形變能力大的橡膠類高分子材料作為連續(xù)相，用來制備各種壓力傳感器和自動控制裝置。18復(fù)合型導(dǎo)電高分子的制備工藝簡單，成型加工方便，且具有較好的導(dǎo)電性能。例如：在聚乙烯中加入粒徑為10～300μm的導(dǎo)電炭黑，可使聚合物變?yōu)榘雽?dǎo)體(σ＝10-6～10-12Ω-1·cm-1)，而將銀粉、銅粉等加入環(huán)氧樹脂中，其電導(dǎo)率可達(dá)10-1～10Ω-1·cm-1，接近金屬的導(dǎo)電水平。因此，在目前結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子中研究尚未達(dá)到實際應(yīng)用水平時，復(fù)合型導(dǎo)電高分子不失為一類較為經(jīng)濟(jì)實用的材料。19作業(yè)：導(dǎo)電高分子共有哪幾種類型？在結(jié)構(gòu)上各有什么特點？復(fù)合型導(dǎo)電高分子中，高分子基料和導(dǎo)電填料分別起什么作用？復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電機(jī)理主要有哪些？復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的主要性質(zhì)？20參考資料：《功能高分子材料化學(xué)》第二版，趙文元、王亦軍編。《功能高分子》，陳義鏞；《功能高分子材料》，王建中。21第三節(jié)電子導(dǎo)電型聚合物電子導(dǎo)電性聚合物是三種本征導(dǎo)電聚合物中種類最多，研究最早的一類導(dǎo)電材料，導(dǎo)電機(jī)理和結(jié)構(gòu)特征有了比較成熟的理論和深入的研究。迄今為止，國內(nèi)外對電子型導(dǎo)電高分子研究得較為深入的品種有聚乙炔、聚對苯硫醚、聚對苯撐、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。其中以摻雜型聚乙炔具有最高的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率可達(dá)5×103～104Ω-1·cm-1（金屬銅的電導(dǎo)率為105Ω-1·cm-1）。22

一、導(dǎo)電機(jī)理與結(jié)構(gòu)特征其載流子是聚合物中的自由電子或空穴，導(dǎo)電過程需要載流子在電場作用下能夠在聚合物內(nèi)做定向遷移形成電流。(1)內(nèi)層電子處在緊靠原子核的原子內(nèi)層，受到原子核的強(qiáng)力束縛，一般不參與化學(xué)反應(yīng)，在正常電場作用下沒有移動能力。(2)σ價電子在分子中是成鍵電子，一般處在兩個成鍵原子中間，鍵能較高，離域性很小，被稱為定域電子。1.有機(jī)化合物中電子的存在形式：+6

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23

(3)n價電子

這種電子與雜原子（O、N、S、P）結(jié)合在一起，在化學(xué)反應(yīng)中具有重要意義，孤立存在時沒有離域性。(4)π價電子由兩個成鍵原子中P電子相互重疊后產(chǎn)生，當(dāng)π電子孤立存在時這種電子具有有限離域性，電子可以在兩個原子核周圍運行。在電場作用下π電子可以在局部作定向移動。隨著π電子共軛體系的增大，離域性顯著增加。所有已知的電子導(dǎo)電性聚合物的共同結(jié)構(gòu)特征為分子內(nèi)具有大的共軛π電子體系，具有跨鍵移動能力的π價電子稱為這一類導(dǎo)電聚合物的唯一載流子。24聚合物成為導(dǎo)體的必要條件是:其內(nèi)部的電子具有跨鍵離域移動能力的大共軛結(jié)構(gòu)。部分常見的電子導(dǎo)電聚合物的分子結(jié)構(gòu)25常見材料和導(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)率范圍僅具有上述結(jié)構(gòu)的聚合物屬于半導(dǎo)體26“摻雜”一詞來源于半導(dǎo)體化學(xué)，指在純凈的無機(jī)半導(dǎo)體材料中加入少量具有不同價態(tài)的第二種物質(zhì)，以改變半導(dǎo)體材料中空穴和自由電子的分布狀態(tài)。未經(jīng)摻雜的聚合物導(dǎo)電率不高，是因為聚合物分子中各π鍵分子軌道之間存在著一定的能級差。能極差的存在造成π價電子不能再共軛聚合物中完全自由跨鍵移動。具有共軛結(jié)構(gòu)的聚合物要成為導(dǎo)體，還需要經(jīng)過“摻雜”27Peierls過渡理論（Peierlstransition):根據(jù)分子軌道理論和能帶理論對導(dǎo)電聚合物分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析例如聚乙炔：在其鏈狀結(jié)構(gòu)中，每一個結(jié)構(gòu)單元中的-CH-碳原子外層有四個價電子，其中有三個構(gòu)成三個SP3雜化軌道，分別與一個氫原子和兩個相鄰的碳原子形成代爾塔鍵，余下的P電子軌道在空間分布上與三個代爾塔軌道構(gòu)成的平面相垂直。在聚乙炔分子中相鄰碳原子之間的P電子在平面外相互重疊構(gòu)成π鍵。28聚合物導(dǎo)電的理論基礎(chǔ)

碳原子右上角的符號.表示未參與形成σ鍵的P電子，上述聚乙炔結(jié)構(gòu)可以看成由眾多享有一個未成對的CH自由基組成的長鏈，當(dāng)所有碳原子處在一個平面內(nèi)時，其未成對電子云在空間取向為相互平行，并相互重疊構(gòu)成共軛π鍵。這種結(jié)構(gòu)是一個理想的一維金屬結(jié)構(gòu)，π電子應(yīng)能在一維方向上自由移動，這是聚合物導(dǎo)電的理論基礎(chǔ)29P電子軌道π占有軌道π空軌道每個CH自由基結(jié)構(gòu)單元P電子軌道中只有一個電子，根據(jù)分子軌道理論，一個分子軌道只有填充兩個自旋方向相反的電子才能處于穩(wěn)定態(tài)。每個P電子占據(jù)一個π軌道構(gòu)成線性共軛π電子體系，應(yīng)是一個半充滿能帶，是非穩(wěn)定態(tài)。它趨向于組成雙原子對使電子成對占據(jù)其中一個分子軌道，而另一個成為一個空軌道。由于空軌道和占有軌道的能級不同，使原有P電子形成的能帶分裂成兩個亞帶，一個為全充滿能帶，構(gòu)成價帶；另一個為空帶，構(gòu)成導(dǎo)帶。如下圖所示，兩個能帶在能量上存在著一個差值。而導(dǎo)電狀態(tài)下P電子離域運動必須越過這個能級差。這就是在線性共軛體系中碰到的阻礙電子運動，因而影響其電導(dǎo)率的基本因素。30電子的相對遷移是導(dǎo)電的基礎(chǔ)，電子要在共軛π電子體系中自由移動，首先要克服滿帶與空帶之間的能級差，這一能級差的大小決定了共軛型聚合物的導(dǎo)電能力的高低。這一能級差的存在決定了聚合物是半導(dǎo)體，而不是導(dǎo)體。

Peierls理論不僅解釋了線性共軛型聚合物的導(dǎo)電現(xiàn)象和導(dǎo)電能力，也提示了如何尋找、提高導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電能力的方法。提高導(dǎo)電率的途徑：減少能帶分裂造成的能極差。實現(xiàn)該目標(biāo)的方法：用“摻雜”法來改變能帶中電子的占有狀況，壓制Peierls過程，減少能極差。31摻雜及其分類和方法因添加了電子受體或電子給體而提高電導(dǎo)率的方法稱為“摻雜”。共軛聚合物的能隙很小，電子親和力很大，這表明它容易與適當(dāng)?shù)碾娮邮荏w或電子給體發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。兩種方式：一、加入第二種具有不同氧化態(tài)的物質(zhì)（同半導(dǎo)體材料的摻雜方法）二、通過聚合材料在電極表面進(jìn)行電化學(xué)氧化或還原反應(yīng)直接改變聚合物的荷電狀態(tài)。32p-型摻雜（氧化型）A(acceptor)：電子受體如，碘、溴、三氯化鐵和五氟化砷等。n-型摻雜（還原型）D(donor)：電子給體，如，Na,K堿金屬等。(CH)n+nxD((CH)-x·xD+)n根據(jù)摻雜劑與聚合物的相對氧化能力不同分為進(jìn)行P型摻雜時，摻雜劑從聚合物的π成鍵軌道中拉走一個電子，使其呈現(xiàn)半充滿狀態(tài)，價帶能量升高。進(jìn)行n型摻雜使，摻雜劑將電子加入聚合物的π空軌道中，出現(xiàn)了能量居中的亞能帶。能帶間的能量差減小，電子的移動阻力降低。(CH)n+nxA((CH)+x·xA-1)n33方法化學(xué)摻雜（包括電化學(xué)摻雜）物理摻雜離子注入式摻雜“光激發(fā)”摻雜34(1)電子受體

鹵素：Cl2，Br2，I2，ICl，ICI3，IBr，IF5

路易氏酸：PF5，As，SbF5，BF3，BCI3，BBr3，SO3

質(zhì)子酸：HF，HCl，HNO3，H2SO4，HCIO4，F(xiàn)SO3H，ClSO3H，CFSO3H

過渡金屬鹵化物：TaF5，WFs，BiF5，TiCl4，ZrCl4，MoCl5，F(xiàn)eCl3

過渡金屬化合物：AgClO3，AgBF4，H2IrCl6，La(NO3)3，Ce(NO3)3(2)電子給體

堿金屬：Li，Na，K，Rb，Cs。

電化學(xué)摻雜劑：R4N+，R4P+（R＝CH3，C6H5等）。35摻雜量與聚合物電導(dǎo)率的關(guān)系：在摻雜劑量小時，電導(dǎo)率隨著摻雜量的增加而迅速增加；隨著摻加劑量的繼續(xù)加大，電導(dǎo)率增加的速度逐漸減慢；當(dāng)達(dá)到一定值時電導(dǎo)率不再隨著摻雜量的增加而增加。36溫度與電子導(dǎo)電聚合物電導(dǎo)率之間的關(guān)系與金屬材料的特性不同，電子導(dǎo)電聚合物的溫度系數(shù)是負(fù)的；隨著溫度的升高，電阻率減小，電導(dǎo)率增加，屬于負(fù)溫度效應(yīng)。37聚合物電導(dǎo)率與分子中共軛鏈長度之間的關(guān)系:線性共軛導(dǎo)電聚合物的電導(dǎo)率隨著其共軛鏈長度的增加而呈指數(shù)快速增加。38

二、電子導(dǎo)電聚合物的合成方法1、化學(xué)合成法根據(jù)高分子合成化學(xué)原理來制備主鏈共軛的高分子。直接合成法間接合成法如：聚乙炔（PA），直接采用Ziegler-Natta催化劑進(jìn)行無氧催化聚合。如：采用飽和聚合物的消除反應(yīng)生成共軛結(jié)構(gòu)的方法39白川英樹法：采用高濃度的Ziegler-Natta催化劑，由氣相乙炔出發(fā)，直接制備出自支撐的具有金屬光澤的聚乙炔膜。稀土催化體系法:是我國學(xué)者對PA合成的重大貢獻(xiàn)。所獲得的PA分子鏈和晶體結(jié)構(gòu)更規(guī)整。理論預(yù)測PA的電導(dǎo)率可能達(dá)到106~107S/cm，迄今為止報道的PA的最高電導(dǎo)率為：2×105S/cm，接近于金屬銅。40制成的導(dǎo)電聚合物導(dǎo)電率不高，原因是脫氯化氫過程中有交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致共軛鏈中出現(xiàn)缺陷，共軛鏈短。另一原因是生成的共軛鏈構(gòu)型多樣。以聚丁二烯為原料通過氯代和脫氯化氫反應(yīng)制備聚乙炔性導(dǎo)電聚合物，消除反應(yīng)在強(qiáng)堿條件下進(jìn)行。間接合成法41聚噻吩乙炔纖維的制備：間接合成法42

有些高聚物通過熱裂解得到的具有梯形共軛結(jié)構(gòu)的聚合物電導(dǎo)率很高，這是由于它們裂解后形成的擴(kuò)展的芳族結(jié)構(gòu)非常接近于石墨結(jié)構(gòu)。如：碳纖維400-60043采用電極電位作為聚合反應(yīng)的引發(fā)和反應(yīng)驅(qū)動力，在電極表面進(jìn)行聚合反應(yīng)并直接生成導(dǎo)電聚合物膜。反應(yīng)后，生成的導(dǎo)電聚合物膜已經(jīng)被反應(yīng)時采用的電極電位所氧化（或還原），完成了所謂的摻雜。摻雜過程使導(dǎo)電聚合物的荷電情況發(fā)生了變化，改變了分子軌道的占有情況，并沒有加入第二種物質(zhì)。反應(yīng)機(jī)理：電化學(xué)聚合反應(yīng)屬于氧化耦合反應(yīng)。第一步：電極從芳香族單體上奪取一個電子，使其氧化成為陽離子自由基；第二步：生成的陽離子自由基之間發(fā)生加成性耦合反應(yīng)，再脫去兩個質(zhì)子，成為比單體更易于氧化的二聚物。第三步：留在陽極附近的二聚物繼續(xù)被電極氧化成陽離子，繼續(xù)其鏈?zhǔn)今詈戏磻?yīng)，直到生成長鏈聚吡咯。2、電化學(xué)合成法442、電化學(xué)合成法如：聚吡咯(PPy)的電化學(xué)聚合過程45三、幾種典型的電子導(dǎo)電聚合物1、聚苯胺（PAn）y=0.5時，是典型的苯二胺和醌二亞胺的交替結(jié)構(gòu)，摻雜后導(dǎo)電性最好。46PAn的多種氧化狀態(tài)和多種摻雜途徑預(yù)示著巨大的應(yīng)用潛力。472、聚吡咯（PPy）改變PPy膜周圍的PH值或化學(xué)氣氛，它的電阻將發(fā)生變化。因而PPy可以制成傳感器，靈敏地監(jiān)測空氣中的揮發(fā)性有機(jī)氣體；制成PPy酶電極還可以檢測尿糖和血糖的含量，用于相關(guān)疾病的診斷。483、聚噻吩（PTh）被開發(fā)為實用的PTh涂料，用于印刷電路板通孔的內(nèi)表面涂敷，代替復(fù)雜的金屬電鍍工藝，取得了商業(yè)上的成功。494、聚對苯（PPP）505、聚氮化硫（SN）n這種無機(jī)聚合物在室溫下可顯示出與水銀相匹敵的電導(dǎo)率，在0.26K低溫時，電阻為零，是一種超導(dǎo)體。51作為導(dǎo)電材料的應(yīng)用作為電極材料作為電顯示材料金屬防腐和防污電磁屏蔽和隱身材料抗靜電材料四、電子導(dǎo)電聚合物的應(yīng)用52離子導(dǎo)電聚合物：以正負(fù)離子為載流子的導(dǎo)電聚合物。第三節(jié)離子導(dǎo)電型聚合物離子導(dǎo)電體的特征：具有能定向移動的離子具有溶劑合能力一、概述由極性分子構(gòu)成的液體，因為其分子可以自由運動和旋轉(zhuǎn)，能夠使溶劑分子帶有較多與離子相反電荷的一端朝向離子，同電荷一端朝外，構(gòu)成所謂的溶劑合離子。溶劑合離子是阻止正、負(fù)離子由于靜電引力而復(fù)合成離子對或化合物。以水為溶劑的稱為水合離子。53離子導(dǎo)電聚合物的特征：含有并允許體積相對較大的離子在其中“擴(kuò)散運動”；聚合物對離子有一定“溶解作用”。54二、固態(tài)離子導(dǎo)電機(jī)理使用中易發(fā)生泄漏和揮發(fā)易腐蝕其它器件無法加工成型或制成薄膜使用1．發(fā)展固態(tài)離子導(dǎo)電體的意義離子導(dǎo)電體最重要的用途是作為電解質(zhì)用于工業(yè)和科研工作中的各種電解和電分析過程。液體電解質(zhì)(即液體離子導(dǎo)電體)有一些無法克服的缺點：固體電解質(zhì)克服了上述缺點，沒有液體的流動性和揮發(fā)性，允許離子在其中移動，同時對離子有溶劑合作用。552．固體電解質(zhì)的種類一、晶體型固體電解質(zhì)（以無機(jī)鹽為代表）制成壓片型使用二、離子導(dǎo)電聚合物制成薄膜使用離子導(dǎo)電聚合物特點：材料來源廣泛、成本低廉、容易加工成型。是目前固體電解質(zhì)發(fā)展的主要方向。56

3.固體離子導(dǎo)電機(jī)理一、缺陷導(dǎo)電某些無機(jī)鹽晶體中存在著晶格的不完整性，即缺陷，這些缺陷是晶體中的薄弱環(huán)節(jié)，處在缺陷處的離子是不穩(wěn)定的，在足夠大的電場力作用下離子可以借助跳轉(zhuǎn)作用，在相鄰的缺陷中遷移，構(gòu)成離子導(dǎo)電。二、無擾亞晶格導(dǎo)電某些晶形的晶體材料中（AgI、CuI）在常溫下如同其他鹽類一樣離子電導(dǎo)性很小，當(dāng)它們被加熱到一定溫度，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，即所謂的一級相變過程，離子導(dǎo)電性能隨之提高幾個數(shù)量級。

573.固體離子導(dǎo)電機(jī)理三、非晶區(qū)擴(kuò)散傳導(dǎo)離子導(dǎo)電---離子導(dǎo)電聚合物的主要導(dǎo)電方式高分子材料多是非晶態(tài)或不完全結(jié)晶物質(zhì)，在非晶區(qū)呈現(xiàn)較大的塑性，由于鏈段的熱運