大学高分子材料科学与工程课件-导电高分子.pptVIP

**********************导电高分子导电高分子是指具有导电性的高分子材料，是一类重要的功能性材料，近年来受到广泛关注。由于其独特的结构和性能，在电子器件、传感器、能源存储等领域具有广阔的应用前景。导电高分子概述导电高分子指的是具有导电性的聚合物，是一类新型的功能材料。与传统金属相比，导电高分子具有重量轻、易加工、成本低等优点。发展前景导电高分子在电子器件、传感器、能源、生物医药等领域具有广泛的应用前景。未来，导电高分子材料将在柔性电子、智能装备、新能源等领域扮演重要角色。导电高分子的定义和特点导电高分子是一种特殊的有机高分子材料，它兼具高分子材料的柔韧性和优良的导电性能。1导电性具有类似于金属的电导率。2加工性能易于加工成各种形状和尺寸。3可控性导电性能可以通过掺杂等方法进行调节。导电高分子与传统金属材料相比，具有轻质、成本低、可加工性好等优点。在电子、光电子、传感器、储能等领域具有广泛的应用前景。导电高分子的发展历程导电高分子的发展可以追溯到20世纪70年代，当时科学家们发现一些有机聚合物材料具有导电性，这颠覆了传统材料的认知，为材料科学开辟了新方向。1977年，艾伦·麦克迪尔米德和白川英树共同发现了聚乙炔的导电性，并在此基础上进行了一系列研究，最终成功制备出高导电率的聚乙炔薄膜，为导电高分子的研究奠定了基础。此后，科学家们相继发现了聚苯胺、聚噻吩等多种具有导电性的聚合物材料，并进一步探索了它们的合成方法、结构特点和性能应用。导电高分子的结构与组成1主链结构导电高分子通常由重复的单体单元组成，这些单元通过共价键连接形成长链结构。2侧链结构侧链可以是各种官能团，例如烷基、芳基或杂环，它们可以影响高分子的导电性和其他物理性质。3π电子体系导电高分子通常含有共轭体系，即在分子中存在交替的单键和双键，形成π电子体系。4掺杂导电高分子通过掺杂来提高其导电性，掺杂过程可以增加或去除电子，从而改变高分子的能带结构和电导率。导电机理电荷载流子导电高分子中，电子或空穴可作为电荷载流子。这些载流子通过聚合物链的π电子系统进行传输。能带理论能带理论解释了导电高分子材料的导电机制。价带和导带之间的能隙决定了材料的导电性能。掺杂作用掺杂是调节导电高分子材料导电性的关键因素。通过引入掺杂剂，改变材料的电子结构，增加电荷载流子。掺杂机理电荷转移掺杂过程中，氧化剂或还原剂与导电高分子链发生电子转移，形成带电的聚合物链。晶格结构掺杂过程会改变导电高分子的晶格结构，影响电荷传输的效率。分子间作用力掺杂过程会改变分子间的作用力，影响导电高分子的机械性能和电学性能。导电高分子的种类导电高分子种类繁多，主要包括聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚乙炔、聚对苯撑等。这些材料具有不同的结构、性能和应用范围，为不同的应用领域提供了广泛的选择。聚苯胺聚苯胺是一种重要的导电聚合物，具有优异的导电性、环境稳定性和可加工性等特点。聚苯胺可通过化学或电化学方法制备，其导电性能可以通过掺杂调节。聚噻吩结构聚噻吩是含硫杂环型导电聚合物，结构中含有噻吩环单元，具有良好的电子传输性和化学稳定性。合成聚噻吩可以通过多种方法合成，如电化学聚合、化学氧化聚合等，通过不同的合成方法可以调控其结构和性能。应用聚噻吩具有良好的导电性能和光电特性，在有机光电器件、传感器、电化学储能等领域具有广泛应用。聚吡咯聚吡咯是一种具有优异电化学活性的导电高分子材料。具有良好的环境稳定性、高导电率和良好的机械强度。在电池、传感器、显示器、电化学电容器等领域具有广泛应用。聚乙烯亚胺结构与特性聚乙烯亚胺(PEI)是一种具有高度分支结构的阳离子聚合物，其高密度氨基使其具有很强的吸附性和生物相容性。应用领域PEI在基因转染、药物递送、生物催化等领域具有广泛的应用，作为一种有效的多功能材料，在生物医药领域发挥着重要作用。优势与挑战PEI具有优异的生物相容性，但其细胞毒性需要谨慎考虑，研究者正在努力改进其安全性。导电高分子的应用电子器件导电高分子可用于制作各种电子器件，例如传感器、显示器、电池等，这些器件具有轻便、柔性、可加工等优点。能源存储导电高分子可用于制作高性能的超级电容器和电池，具有高功率密度、快速充放电等优点，可用于新能源汽车、便携式电子设备等。防腐蚀涂层导电高分子可用于制作防腐蚀涂层，保护金属材料免受腐蚀，延长使用寿命，应用于船舶、桥梁、管道等。生物医药导电高分子可用于制作药物载体、组织工程支架、生物传感器等，应用于药物递送、组织修复、疾病诊断等领域。导电高分子元件11.电容器导电高分