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電話:0750-3889907 地址:中國廣東省江門市蓬江區群星大道10號火炬高新技術創業園610
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與傳統導電材料相比較,導電高分子材料具有許多獨特的性能。導電高聚物可用作雷達吸波材料、電磁屏蔽材料、抗靜電材料等。本文介紹了導電高分子材料的分類及導電機理、合成方法、導電高分子材料的應用、研究現狀及發展趨勢。
1976年美國賓夕法尼亞大學的化學家MacDiarmid領導的研究小組首次發現摻雜后的聚乙炔具有類似金屬的導電性以后,人們對共軛聚合物的結構和認識不斷深入和提高,新型交叉學科——導電高分子領域誕生了。導電高分子特殊的結構和優異的物理化學性能使它成為材料科學的研究熱點,作為不可替代的新興基礎有機功能材料之一,導電高分子材料在能源、光電子器件、信息、傳感器、分子導線和分子器件,以及電磁屏蔽、金屬防腐和隱身技術上有著廣泛、誘人的應用前景。到目前為止,導電高分子在分子設計和材料合成、摻雜方法和摻雜機理、可溶性和加工性、導電機理、光、電、磁等物理性能及相關機理以及技術上的應用探索都已取得重要的研究進展。
導電高分子材料的分類
按照材料的結構與組成,高分子導電材料通常分為結構型和復合型兩大類。
結構型高分子導電材料
是指高分子結構本身或經過摻雜之后具有導電功能的高分子材料。根據電導率的大小又可分為高分子半導體、高分子金屬和高分子超導體。按照導電機理可分為電子導電高分子材料和離子導電高分子材料。電子導電高分子材料的電導率一般在半導體的范圍。采用摻雜技術可使這類材料的導電性能大大提高。如在聚乙炔中摻雜少量碘,電導率可提高12個數量級,成為“高分子金屬”。經摻雜后的聚氮化硫,在超低溫下可轉變成高分子超導體。結構型高分子導電材料用于試制輕質塑料蓄電池、太陽能電池、傳感器件、微波吸收材料以及試制半導體元器件等。但目前這類材料由于還存在穩定性差(特別是摻雜后的材料在空氣中的氧化穩定性差)以及加工成型性、機械性能方面的問題,尚未進入實用階段。
復合型高分子導電材料
在設計和制作工藝裝置和設備時,應盡量避免存在靜電放電的條件,如在容器內避免出現細長的導電性突出物和避免物料高速剝離或高速流動等。控制氣體中可燃物的濃度,保持在爆炸極限下限以下。
由通用的高分子材料與各種導電性物質通過填充復合、表面復合或層積復合等方式而制得。主要品種有導電塑料、導電橡膠、導電纖維織物、導電涂料、導電膠粘劑以及透明導電薄膜等。其性能與導電填料的種類、用量、粒度和狀態以及它們在高分子材料中的分散狀態有很大的關系。復合型導電高分子材料在技術上比結構型導電高分子材料具有更加成熟的優勢,用量最大最為普及的是炭黑填充型和金屬填充型。目前,復合型導電高分子所采用的復合方法主要有兩種,一種是用結構型導電聚合物粉末或顆粒與基體樹脂共混,它們是抗靜電材料和電磁屏蔽材料的主要用料,其用途十分廣泛,是目前最有實用價值的導電塑料。另一種則是將各種導電填料填充到基體高分子中的導電樹脂基復合材料。