新型导电聚合物的研究现状

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聚噻吩类导电聚合物的研究进展

姓名：丁泽

班级：材化12-3

学号：1209020302

2 摘要

π-共轭聚合物被认为是很有发展前景的材料，因为它拥有独特的光电特性，可以被广泛的应用于太阳能电池（PSCs），电致变色器件，传感器，聚合物发光二极管（PLEDs）等各种领域。这些电活性与光活性聚合物通常是基于噻吩，吡咯，苯，芴或咔唑等芳环、芳杂环等单元的聚合物。在大量的电致变色材料中，噻吩类聚合物由于它们的高电子导电性和好的氧化还原特性，以及在可见与红外区域，快的响应时间，显著地稳定性和高的对比率而成为一类重要的电致变色共轭聚合物。更重要的是，通过聚合物链结构改动，噻吩类聚合物拥有容易的禁带可调性，可展示不同的电致变色特性。

关键词：π-共轭聚合物；电化学聚合；共聚；导电聚合物；

3 一、导电聚合物简介

1.1导电聚合物的分类

导电高分子材料包括结构型导电高分子材料和复合型导电高分子材料两大类型。

复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的。该类材料通常是填充高效导电粒子或导电纤维，较普及的是炭黑填充型和金属填充型。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势。

结构型（又称作本征型）导电聚合物是指聚合物本身具有导电性或经掺杂处理后具有导电性的聚合物材料。这种高分子材料本身具有“固有”的导电性，由其结构提供载流子，一经掺杂，电导率可大幅度提高，甚至可达到金属的导电水平。如聚乙炔、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚苯硫醚、聚对苯撑等均属于结构型导电高分子材料（如图1-1）[1]。结构型导电聚合物是目前导电聚合物研究领域的重点。

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图1-1 常见共轭聚合物

结构型导电聚合物根据其结构特征和导电机理的不同又可进一步分为：

1) 载流子为自由电子的电子导电聚合物；

2) 载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物；

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导电高分子材料的研究与应用探究

作者：马冰琳

来源：《电子世界》2011年第22期

【摘要】主要介绍了聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚对笨乙烯撑这几类导电高分子在近年来的研究进展。综述了提高导电高分子的电导率，改善其溶解性及可加工性的方法，以及导电高分子在电子器件、电池、电磁屏蔽材料、导电橡胶、透明导电膜等方面的实际应用和将来的研究方向。

【关键词】导电高分子；聚乙炔；聚苯胺；聚吡咯；聚噻吩

近年来，导电高分子的研究取得了较大的进展，科学家对其合成、结构、导电机理、性能、应用等方面经过多年的研究，已使其成为一门相对独立的学科。目前研究比较多的结构型导电高分子主要有聚乙炔、聚芳杂环化合物及其衍生物、聚芳环和芳稠环化合物及其衍生物。

1.导电高分子材料的研究进展

1.1 聚乙炔（PA）

PA是研究最早、最系统，也是迄今为止实测电导率最高的电子聚合物。白川英树采用Ti（OBu）4/AIR3为催化剂，用纯的四氢呋喃及苯甲醚为溶剂，得到了球状或颗粒状的聚乙炔膜。Naarman采用对聚合催化剂进行高温陈化的方法，聚合物力学性质和稳定性有明显改善，高倍拉伸后具有很高的导电性。王佛松，钱人元等人用稀土Nb及烷基铝作催化剂，通过改变溶剂或添加剂的种类及稀土/烷基铝的比率获得了具有纤维状结构的聚乙炔薄膜，其电导率在10～1000S/cm。曹镛等用Ti（OBu）4

/AIR3为催化剂，用纯的四氢呋喃及苯甲醚为溶剂，得到了球状或颗粒状的聚乙炔膜。王岱山等通过对Shirakawa催化体系进行特殊处理，得到了高性能的聚乙炔膜。王佛松等通过增重法及红外电子自旋共振法研究了不同催化体系得到的聚乙炔的空气稳定性，清楚了聚乙炔中的共轭双键易与空气中的氧气发生反应生成羰基化合物，导致聚乙炔的共轭结构被破坏，降低其电导率。为了改善聚乙炔的导电溶解等性能，人们研究了各种取代聚乙炔，发现乙炔有取代基时，聚合物的电导率降低，但却大大改善了它的溶解性，取代聚乙炔大多数都是可溶的，且取代聚乙炔，尤其是含氟炔烃的稳定性还比聚乙炔好。

第２２卷第１期　２００２年２月　膜科学与技术　ＭＥＭ既｝Ａ卜『ＥＳＣＩＤ　ＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖ０１，２２№１　Ｆ出２００２　文章编号：１００７—８９２４（２００２）０１—００４９—０５　

导电聚合物复合透膜的研究进展　

陶长元郑婵娟杜军刘作华　（重庆大学化学化工学院，重庆４０００４４）　

摘要：导电聚合物复合透膜具有良好的力学性能和独特的电化学性质，是一类新型的分离　膜，已在膜分离技术、分子水平上的识别与控制等领域显示出了广阔的应用前菁．本文介绍了　导电透膜的合成制备方法、形态结构和分离机理，井对导电聚合物复合透膜的性能与结构研究　进展以及在液体分离、气体分离方面的应用研究进行了综述．　关键词：导电聚合物；复合透膜；膜分离　中国分类号：ＴＱ０２８．８　文献标识码：Ａ　

２０世纪７０年代末Ｍａｃｄｉａｒｍｉｄ、Ｆｌｅｅｇｅｒ和白川　英树　等人发现掺杂乙炔具有金属导电性以来，许　多科研工作者致力于导电聚合物的研究，且将之广　泛地应用于诸多领域，如新型导电材料、电子元器　件、情报记录记忆材料、能源材料等＿２］．８０年代束以　来，基于导电聚合物的特殊微观形态和电化学性质，　人们展开了将导电聚合物用作透膜材料的研究，即　将本征导电聚合物和多孔基体材料复合，得到一种　新颖的复合导电透膜（ｅｌｅｃｔｒｏｎｅｍｂｒａｎｅ）．这类导电　透膜具有良好的力学性能和独特的电化学性质，能　对外部环境的某些特定刺激产生响应，因而具有一　定的智能性．例如，通过对导电透膜加上电刺激，可　以对其化学和物理性质进行原位操纵，从而实现对　透膜透过性和选择性的控制　Ｊ．因此，导电透膜在　膜分离技术、分子水平上的识别与控制等领域具有　潜在的广阔应用前景　本文拟就导电聚合物复合透　膜的研究和应用状况简要作出介绍和评述．　导电透膜的结构和分离机理　膜分离过程的共同特点是采用膜以实现特定的　分离．膜的渗透速率和传输机理取决于推动力的种　类和大小、膜材料的形态结构以及被分离物质和膜　材料的物理化学性质、膜分离过程中，利用膜与被分　离组分之间的物理、化学性质的差异，对原料中各组　分施加某种推动力，膜可以使某种或某些特定组分　更容易通过．这种推动力可以是压力差、浓度差、电　位差、温度差或ｐＨ差等．　除推动力外，膜本身也是影响通量和选择性的　重要因素，导电聚合物复合透膜的基本结构是在多　孔支撑透膜亚层上复合一层很薄的具有化学选择性　的导电聚合物致密皮层＿４Ｊ．对复合导电透膜而言，　其孔径和特殊的电化学性质决定了其分离特性，厚　度决定了传递速率；多孔亚层起支撑作用，对分离特　性和传递速率影响不大．通常多孔亚层孔隙率越高　越好，可使膜表层与支撑层接触部分最小，有利于物　质传递；孔径越小越好，可使聚合物层不起支撑作用　的点间距离减小．一般而言，由于渗透速率与导电聚　合物皮层厚度成反比，一般要求其有效厚度为０　２～　１　ｔａｎ．针对不同的分离体系，可以分别选用适当的　导电聚合物皮层和透膜亚层，同时通过在合成过程　中改变聚合条件以及原材料性能，控制复合导电透　膜的形态结构和电化学特性，从而使其具有较好的　选择性、渗透性、化学和热稳定性等．　从微观层次上讲，物质物理化学性质的改变直　接对应于其电子分布的变化，也就是电、磁性质和变　化．对导电透膜而言，在特定的膜结构特征下膜相的　基本物理化学性质是其独特的电性质，这种膜相的　电性质可强制性外加或改变．因此通过改变、强化导　

导电高分子材料的进展及应用

近年来，随着电子信息技术的迅猛发展，导电高分子材料越来越受到人们的关注。导电高分子材料不仅具有普通高分子材料的优良性能，还具有良好的导电性、导热性、光学特性和机械性能。在传感器、聚合物太阳能电池、有机发光二极管、导电墨水等领域具有广泛的应用前景。

目前，导电高分子材料的研究热点主要包括三大方面：第一，寻求新型导电高分子材料，如类金属、碳基高分子材料等，以提高材料的导电性和稳定性；第二，研究合成导电高分子材料的新方法，如单体共聚合法、离子液体法等，以提高材料的性能和制备效率；第三，开发导电高分子材料的新应用，如导电隔热材料、柔性电子器件等，以拓宽其应用范围。

其中，类金属和碳基高分子材料是当前研究的重点。类金属高分子材料由于具有良好的导电性和机械性能，已被广泛应用于传感器、聚合物太阳能电池等领域。碳基高分子材料因其具有嵌入式的碳元素，不仅具有好的导电性和机械性能，还具有优异的化学稳定性和生物兼容性，因此也具有广泛的应用前景。

另外，导电高分子材料的制备方法也得到了不断的改进。单体共聚合法是当前研究的热点之一。该方法可以将不同单体进行共聚合，以得到具有多种性质的高分子材料；离子液体法则可制备无机-有机复合材料，以提高材料的导电性和稳定性。

最后，导电高分子材料的应用前景也十分广阔。导电隔热材料是目前研究的热点之一，其可以用于隔热材料和导热材料。同时，柔性电子器件也是导电高分子材料的研究热点。相较于传统的硅基材料，导电高分子材料更加轻薄柔软，可以制成柔性电子器件，应用于可穿戴电子、智能家居等领域。

总之，导电高分子材料具有广泛的应用前景，并且其研究重点逐渐向新材料、新方法、新应用领域发展。相信在不久的将来，导电高分子材料将会得到更广泛的应用。