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第五章导电高分子11.概述1.1导电高分子的基本概念物质按电学性能分类可分为绝缘体、半导体、导体和超导体四类。高分子材料通常属于绝缘体的范畴。但1977年美国科学家黑格（）、麦克迪尔米德（A.G.MacDiarmid）和日本科学家白川英树（H.Shirakawa）发现掺杂聚乙炔具有金属导电特性以来，有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。

第五章导电高分子2导电性聚乙炔的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念，而且为低维固体电子学和分子电子学的建立打下基础，而具有重要的科学意义。上述三位科学家因此分享2000年诺贝尔化学奖。黑格小传麦克迪尔米德小传白川英树小传

第五章导电高分子3所谓导电高分子是由具有共轭π键的高分子经1化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一2类高分子材料。它完全不同于由金属或碳粉末与高3分子共混而制成的导电塑料。4通常导电高分子的结构特征是由有高分子链结5构和与链非键合的一价阴离子或阳离子共同组成。6即在导电高分子结构中，除了具有高分子链外，还7含有由“掺杂”而引入的一价对阴离子（p型掺杂）8或对阳离子（n型掺杂）。9

第五章导电高分子401导电高分子不仅具有由于掺杂而带来的金属特02性（高电导率）和半导体（p和n型）特性之外，还03具有高分子结构的可分子设计性，可加工性和密度04小等特点。为此，从广义的角度来看，导电高分子05可归为功能高分子的范畴。06导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学07性能使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分08子导线和分子器件、电磁屏蔽、金属防腐和隐身技09术方面有着广泛、诱人的应用前景。

第五章导电高分子5进展。进。本章主要介绍导电高分子的结构特征和基本的机理、加工性能、物理性能以及应用技术探索都已究热点。经过近三十年的研究，导电高分子无论在物理、化学特性，并评述导电高分子的重要的研究取得重要的研究进展，并且正在向实用化的方向迈分子设计和材料合成、掺杂方法和掺杂机理、导电导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研

第五章导电高分子6及其运动速度有关。材料的导电性是由于物质内部存在的带电粒子的移动引起的。这些带电粒子可以是正、负离子，也可以是电子或空穴，统称为载流子。载流子在外加电场作用下沿电场方向运动，就形成电流。可见，材料导电性的好坏，与物质所含的载流子数目030405060102

第五章导电高分子701材料的导电率是一个跨度很大的指标。从最好02的绝缘体到导电性非常好的超导体，导电率可相差0340个数量级以上。根据材料的导电率大小，通常可04分为绝缘体，半导体、导体和超导体四大类。这是05一种很粗略的划分，并无十分确定的界线。在本章06的讨论中，将不区分高分子半导体和高分子导体，07统一称作导电高分子。08表5—1列出了这四大类材料的电导率及其典型09代表。

第五章导电高分子8表5—1材料导电率范围材料电导率/Ω-1·cm-1典型代表绝缘体＜10-10石英、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯半导体10-10～102硅、锗、聚乙炔导体102～108汞、银、铜、石墨超导体＞108铌(9.2K)、铌铝锗合金(23.3K)、聚氮硫(0.26K)

第五章导电高分子901021.3导电高分子的类型结构型导电高分子本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（包括电子、离子或空穴）。这类聚合物经掺杂后，电导率可大幅度提高，其中有些甚至可达到金属的导电水平。按照材料的结构与组成，可将导电高分子分成两大类。一类是结构型（本征型）导电高分子，另一类是复合型导电高分子。1.3.1结构型导电高分子

第五章导电高分子1001迄今为止，国内外对结构型导电高分子研究得02较为深入的品种有聚乙炔、聚对苯硫醚、聚对苯03撑、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩以及TCNQ传荷络合04聚合物等。其中以掺杂型聚乙炔具有最高的导电05性，其电导率可达5×103～104Ω-1·cm-1（金属铜的06电导率为105Ω-1·cm-1）。

第五章导电高分子11目前，对结构型导电高分子的导电机理、聚合01物结构与导电性关系的理论研究十分活跃。应用性02研究也取得很大进展，如用导电高分子制作的大功03率聚合物蓄电池、高能量密度电容器、微波吸收材04料、电致变色材料，都已获得成功。05

第五章导电高分子1201但总的来说，结构型导电高分子的实际应用尚02不普遍，关键的技术问题在于大多数结构型导电高03分子在空气中不稳定，导电性随时间明显衰减。此04外，导电高分子的加工性往往不够好，也限制了它05们的应用。科学家们正企图通过改进掺杂剂品种和06掺杂技术，采用共聚或共混的方法，克服导电高分07子的不稳定性