導(dǎo)電聚合物

概述

ont-size: 10.5pt; font-family: 宋體; color: rgb(51, 51, 51);">導(dǎo)電高分子完全不同于由金屬或碳粉末與高分子共混而制成的導(dǎo)電塑糕因此，導(dǎo)電高分子的可分子設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特征為除了具有高分子結(jié)構(gòu)外，還含有由“摻雜”而引入的一價對陰離子Arial, sans-serif; color: rgb(51, 51, 51);">(p-型摻雜)或?qū)﹃栯x子(n-型摻雜）所以，通常導(dǎo)電高分子的結(jié)構(gòu)特征是由有高分子鏈結(jié)構(gòu)和與鏈非鍵合的一價陰離子或陽離子共同組成。因此，導(dǎo)電高分子不僅具有由于摻雜而帶來的金屬(高電導(dǎo)率)和半導(dǎo)體(p-和n-型)的特性之外，還具有高分子的可分子設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)多樣化，可加工和比重輕的特點(diǎn)。為此，從廣義的角度來看，導(dǎo)電高分子可歸為功能高分子的范疇。

特點(diǎn)

（1）電高分子室溫電導(dǎo)率可在絕緣體半導(dǎo)體金屬態(tài)范圍內(nèi)變化。這是迄今為止任何材料無法比擬的。

正因?yàn)閷?dǎo)電高分子的電學(xué)性能覆蓋如此寬的范圍，因此它在技術(shù)上的應(yīng)用呈現(xiàn)多種誘人前s:0例如，具有高電導(dǎo)的導(dǎo)電高分子可用于電、磁屏蔽，防靜電、分子導(dǎo)線等技術(shù)上的應(yīng)用。而具有半導(dǎo)體性能的導(dǎo)電高分子，可用于光電子器件（晶體管，整流管)和發(fā)光二極管(light emitting diode， LED）

( 2)導(dǎo)電高分子不僅可以摻雜，而且還可以脫摻雜并且摻雜脫摻雜的過程完全可巡這是導(dǎo)電高分子獨(dú)特的性能之汽如果完全可逆的摻雜脫摻雜特性與高的室溫電導(dǎo)率相結(jié)合，則導(dǎo)電高分子可成為二次電池的理想電極料，從而可能實(shí)現(xiàn)全塑固體電字也另外，可逆的摻雜脫摻雜的性能若與導(dǎo)電高分子的可吸收雷達(dá)波的特性相結(jié)合，則導(dǎo)電高分子又是口前快速切換的隱身技術(shù)的首選材料實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電高分子與大氣某些介質(zhì)作用其室溫電導(dǎo)率會發(fā)生明顯的變化，若除去這些介質(zhì)又會自動恢復(fù)到原狀這種變化的實(shí)質(zhì)是摻雜域脫摻雜過程，并且其摻雜脫摻雜完全可逆利用這一特性導(dǎo)電高分子可實(shí)現(xiàn)高選擇性、靈敏度高和重復(fù)性好的氣體或生物傳感器。

( 3)導(dǎo)電高分子的摻雜實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，而且氧化還原過程完全可巡在摻雜脫摻雜的過程中伴隨著完全可逆的顏色變化。因此，導(dǎo)電高分子這一獨(dú)特的性能可能實(shí)現(xiàn)電致變色或光致變色這不僅在信息存貯、顯示上有應(yīng)用前景，而且也可用于軍事目標(biāo)的偽裝和隱身技術(shù)上。

(4)由于導(dǎo)電高分子具有π-共扼的結(jié)構(gòu)，因此，它具有響應(yīng)速度快(〖10〗^(-13) sec)和高的三階非線性光學(xué)系數(shù)（i=〖10〗^(-9)-〖10〗^(-13) esu）它將用于信息存貯、調(diào)頻、光開關(guān)和光計(jì)算機(jī)等技術(shù)上綜上所述，導(dǎo)電高分子是一種性能優(yōu)良的新型功能材料，并在80- 90年代研究進(jìn)展迅速，成為材料科學(xué)的研究中心，并世界各國科學(xué)家致力于導(dǎo)電高分子的實(shí)用化。

導(dǎo)電摻雜

為了使共軛高分子導(dǎo)電，必須要做摻雜。這和半導(dǎo)體經(jīng)過摻雜后可以經(jīng)由荷電載子提高導(dǎo)電度類似。發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電高分子的故事是蠻具戲劇性的。在1974年，日本化學(xué)家白川英樹找到一個合成聚乙炔的新方法。有一次由于疏忽，多加了一千倍的催化劑，令他驚訝的是，這因此形成一個漂亮的銀色薄膜。這薄膜是純度很高的順式聚乙炔。

研究案例

(A.G.McDiarmid)和物理學(xué)家希格(A.Heeger)正在研究有金屬光澤的無機(jī)高分子硫化氮(SN)x。笛米德在一次東京的研討會里提到這項(xiàng)研究，后來白川和笛米德有機(jī)會碰面討論，當(dāng)?shù)衙椎侣牭桨状òl(fā)現(xiàn)了具銀色光澤的有機(jī)高分子，就邀請他到賓大訪問。白川以及來自臺灣的博士后研究員姜傳康藉著加碘蒸氣改變聚乙炔的性質(zhì)，令他們驚訝的是，順式聚乙炔的導(dǎo)電度因此增加了一百萬倍。第一個導(dǎo)電高分子就此誕生!他們和同儕將發(fā)現(xiàn)發(fā)表在化學(xué)協(xié)會期刊的化學(xué)通訊，這是讓他們贏得2000諾貝爾獎的論文。姜傳康于1965年畢業(yè)于師大物理系，現(xiàn)在在美國的國家科技研究院(NIST)的高分子部門工作。

發(fā)展前景

盡管導(dǎo)電高聚物研究僅有20余年的歷史，但無論在材料的設(shè)計(jì)和合成，摻雜和導(dǎo)電機(jī)理，結(jié)構(gòu)與性能，加工性和穩(wěn)定性以及在技術(shù)上的應(yīng)用探索等方而均已取得長足的進(jìn)展，并正向?qū)嵱没姆较蜻~逃但是，在基礎(chǔ)理論研究方面，導(dǎo)電高聚物而臨著“合成金屬”、分子導(dǎo)線和分子器件的挑戰(zhàn);在應(yīng)用基礎(chǔ)和技術(shù)應(yīng)用方而，導(dǎo)電高聚物也面臨著材料功能化，納米化和實(shí)用化的挑戰(zhàn)。若這些挑戰(zhàn)所帶來的發(fā)展機(jī)遇與導(dǎo)電高聚物本身的強(qiáng)大的生命力相結(jié)合，堅(jiān)信這必將成為21世紀(jì)材料科學(xué)的研究前沿。