ChapterIIIConductivePolymerMaterials01/38本章主要内容导电高分子的种类导电原理导电高分子的特性导电高分子的应用02/383.1导电高分子材料概述03/383.1.1导电的基本概念•以通过电流的难易程度作为尺度对物质进行分类，可以分为导体、半导体、绝缘体电源R=V/IR表示材料在一定电压下流过定向电流的能力，称为电阻ρ：电阻率，与材料几何尺寸无关，只决定于材料的固有属性I电极（面积S）厚度dR=ρ（d/S）04/38电导率σ•σ=1/ρ（S/cm）•标定材料的导电性能电导率(S/cm)106104102110-210-410-610-810-1010-1210-1410-1610-18银、铜、铁金属半导体绝缘体铟、锗硅溴化银玻璃金刚石硫石英导电高分子05/383.1.1导电的基本概念3.1.1导电的基本概念•载流子材料在电场作用下能产生电流是由于介质中存在能自由迁移的带电质点，这种带电质点被称为载流子。常见的载流子包括：自由电子、空穴、正负离子，以及其它类型的荷电微粒。载流子的密度是衡量材料导电能力的重要参数之一。06/38材料的导电类型通常根据载流子的不同进行划分：电子导电（载流子是自由电子或空穴）如：金属材料离子导电（载流子是正离子或负离子）如：电解质溶液3.1.1导电的基本概念07/383.1.2导电性质的类型（P59）•电压与电流的关系•温度与电导的关系•电压与颜色的关系•电压与辐射性的关系•导电性与掺杂状态的关系08/38导电高分子•聚合物是分子型材料，原子与原子间通过共享价电子形成共价键而构成分子，共价键属于定域键，价电子只能在分子内的一定范围内自由迁移，缺少可以长距离迁移的自由电子，因此，高分子材料属于绝缘材料的范畴。09/38世界上第一种导电聚合物：掺杂聚乙炔•1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金属的特性,并因此获得2000年诺贝尔化学奖。•使用Ziggler-Natta催化剂AlEt3/Ti(OBu)4,Ti的浓度为3mmol/L，Al/Ti约为3-4。催化剂溶于甲苯中，冷却到-78度,通入乙炔，可在溶液表面生成顺式的聚乙炔薄膜。掺杂后电导率达到105S/cm量级10/38研究成果于1977年发表在Chem.Comm.杂志上，题目：有机导电高分子的合成，聚乙炔(CH)n的卤化衍生物11/3812/38掺杂导电高分子材料的导电机理碘分子从聚乙炔抽取一个电子形成I3－，聚乙炔分子形成带正电荷的自由基阳离子，在外加电场作用下双键上的电子可以非常容易地移动，结果使双键可以成功地延着分子移动，实现其导电能力。13/382000年诺贝尔化学奖得主美国物理学家美国物理学家HeegerHeeger美国化学家美国化学家MMacDiarmidacDiarmid日本化学家日本化学家SShirakawahirakawa14/38黑格尔（AlanJ.Heeger，1936～）小传1936年12月22日生于美国衣阿华州1957年毕业于内布拉斯加大学物理系，获物理学土学位1961年获加州大学伯克利分校物理博士学位。1962年至1982年任教于宾夕法尼亚大学物理系，1967年任该校物理系教授。后转任加利福尼亚大学圣芭芭拉分校物理系教授并任高分子及有机固体研究所所长20世纪70年代末，在塑料导电研究领域取得了突破性的发现，开创导电聚合物这一崭新研究领域1990年创立UNIAX公司并自任董事长及总裁2000年，因在导电聚合物方面的贡献荣获诺贝尔化学奖共获美国专利40余项．发表论文800多篇。据SCI所作的10年统计（1980～1989），在全世界各研究领域所有发表论文被引用次数的排名中（包括所有学科）他名列第64名，是该l0年统计中唯一进入前100名的物理学家。在聚合物导电材料方面开创性的贡献有：1973年发表对TTF—TCNQ类具有金属电导的有机电荷转移复合物的研究，开创了有机金属导体及有机超导体研究的先河1976年发表对聚乙炔的掺杂研究，开创了导电聚合物的研究领域1991年提出用可溶性共轭聚合物实现高效聚合物发光器件，为聚合物发光器件的实用开辟了新途径1992年提出“对离子诱导加工性”的新概念，从而实现了人们多年来发展兼具高电导及加工性的导电聚合物的梦想，为导电聚合物实用化提出了新方向1996年首次发表共轭聚合物固态下的光泵浦激光。座右铭：去冒险吧15/38麦克迪尔米德小传（AlanG.MacDiarmid）发表过六百多篇学术论文拥有二十项专利技术1927年生于...
