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复合型和结构型两类高分子材料的导电机理
2015-03-04 13:26:46 作者:本站整理来源:
     
       导电性复合高分子材料是由导电性材料与非导电的高分子材料复合而成的。复合方法可以是在高分子材料内部添加导电性材料粉末或者纤维等,也可以是在非导电基质上形成导电表面层而构成高分子导体。


复合高分子导电材料
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       高分子导电材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十多个数量级的范围内进行调节等特点,不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品,而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。


复合高分子材料的应用
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高分子导电材料通常分为复合型和结构型两大类:
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       复合型高分子导电材料。由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。
 
       结构型高分子导电材料。是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系,在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电,电导率一般在半导体的范围。
 
       采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。如在聚乙炔中掺杂少量碘,电导率可提高12个数量级,成为“高分子金属”。经掺杂后的聚氮化硫,在超低温下可转变成高分子超导体。结构型高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等。但目前这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题,尚未进入实用阶段。
 
      导电高分子复合材料的导电机理的理论研究工作通常又包括导电通路的形成和形成导电通路后的导电机理两方面。前者研究的是加入聚合物基体中的导电功能体在给定的加工工艺条件下,如何达到电接触而在整体上自发地形成导电通路这一宏观自组织过程;后者则主要涉及导电通路或部分导电通路形成后载流子迁移的微观过程。显然,无论是宏观过程还是微观过程,它们都受到复合体系的几何拓扑、热力学和动力学等多种因素的制约。

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