下载文档原格式
导电高分子材料的研究进展及其应用摘要：本文讲述了导电高分子材料的起源、分类以及特点。
综述了导电高分子材料的研究进展及其在各个领域的应用。
关键词导电高分子研究进展应用一、引言1958 年Natta 等人合成了聚乙炔，但是当时并没有引起其他科学家的足够重视。
自从1977年美国科学家黑格（A.J.Heeger）和麦克迪尔米德（A.G.MacDiarmid）和日本科学家白川英树（H.Shirakawa）发现掺杂聚乙炔（Polyacetylene,PA）具有金属导电特性以来[1]，有机高分子不能作为电解质的概念被彻底改变。
现在研究的有聚乙炔(Polyacetylene, PAC)、聚吡咯(Polypyrroles,PPY)、聚噻吩(Polythiophenes, PTH)、聚苯胺(Polyaniline,PAN)、聚对苯(Polyparaphenylene, PPP)、聚并苯(Polyacenes,PAS)等,具有许多特殊的电、光、磁和电化学性能。
也因此诞生了一门新型的交叉学科-导电高分子。
这个新领域的出现不仅打破了高分子仅为绝缘体的传统观念,而且它的发现和发展为低维固体电子学,乃至分子电子学的建立和完善作出重要的贡献,进而为分子电子学的建立打下基础,而具有重要的科学意义。
所谓导电高分子是由具有共轭∏键的高分子经化学或电化学“掺杂”使其由绝缘体转变为导体的一类高分子材料。
它完全不同于由金属或碳粉末与高分子共混而制成的导电塑料。
导电高分子具有特殊的结构和优异的物理化学性能使它在能源、光电子器件、信息、传感器、分子导线和分子器件, 以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。
因此, 导电高分子自发现之日起就成为材料科学的研究热点。
经过近30多年的发展，导电高分子已取得了重要的研究进展。
二、导电高分子材料的分类按照材料结构和制备方法的不同可将导电高分子材料分为两大类:一类是结构型(或本征型) 导电高分子材料,另一类是复合型导电高分子材料。
高温超导材料研究现状与未来发展趋势引言高温超导材料是指能在较高温度下表现出超导特性的物质。
自从1986年首次发现铜氧化物系统具有高温超导特性以来，高温超导材料的研究引起了全球科学界的广泛关注。
高温超导材料具有低电阻、大电流传输能力和巨大的应用潜力，对能源传输、医疗诊断、电子设备和磁学研究等领域具有重要意义。
本文将详细探讨高温超导材料研究的现状以及未来发展趋势。
一、高温超导材料的研究现状迄今为止，高温超导材料的研究已取得了许多重要的成果。
铜氧化物超导体是高温超导材料的先驱，如YBa2Cu3O7和Bi2Sr2Ca2Cu3O10等化合物，具有较高的临界温度（Tc）。
它们的发现打破了人们对超导材料只能在极低温度下才能发挥作用的传统认知。
然而，铜氧化物超导体存在一些限制性问题。
首先，它们的合成方法复杂且昂贵，限制了规模化生产的可能性。
其次，这些材料的晶体结构和化学成分对其超导性能具有较大影响，难以找到一种通用的方法来设计和合成高温超导材料。
此外，这种类型的超导体通常在液氮温度下才能发挥较好的超导性能，这仍然对实际应用造成了一定局限性。
为了克服上述问题，研究人员正在积极寻找新的高温超导材料。
在过去的二十多年里，许多新的高温超导材料相继被发现，如铁基超导体、碲化铜等。
这些新型材料具有更高的临界温度和更好的超导性能，给高温超导材料研究带来了新的希望。
二、高温超导材料的未来发展趋势在未来的发展中，高温超导材料研究将朝着以下几个方向发展：1. 理论研究的深入：深入理解高温超导机制是推动材料研究和设计的关键。
理论模型的发展将帮助揭示超导过程中的物理现象，并推动新材料的发现。
2. 新材料的发现与设计：通过理论指导和高通量实验技术，研究人员将继续探索新型高温超导材料。
此外，将开发新的材料设计策略，如人工智能和机器学习，以加快新型材料的发现和合成。
3. 优化材料性能：通过改变材料的晶体结构、控制材料的缺陷结构和化学配比，提高高温超导材料的超导性能。
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。
导电高分子材料的研究进展一、本文概述导电高分子材料作为一种新兴的功能材料，因其独特的导电性能和可加工性，在电子、能源、生物医学等领域展现出广阔的应用前景。
本文旨在综述导电高分子材料的研究进展，重点关注其导电机制、性能优化以及实际应用等方面。
我们将简要介绍导电高分子材料的基本概念、分类和导电原理，为后续讨论奠定基础。
接着，我们将重点回顾近年来导电高分子材料在合成方法、性能调控以及导电性能提升等方面的研究成果。
本文还将探讨导电高分子材料在电子器件、能源存储与转换、生物传感器等领域的应用进展，并展望未来的发展趋势和挑战。
通过本文的综述，希望能够为相关领域的研究人员提供有价值的参考信息，推动导电高分子材料的进一步发展。
二、导电高分子材料的分类导电高分子材料可以按照其导电机制、化学结构、应用方式等多种维度进行分类。
从导电机制来看，导电高分子材料主要分为电子导电高分子和离子导电高分子两大类。
电子导电高分子主要依靠其共轭结构中的π电子进行导电，如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩等；而离子导电高分子则通过离子在固态中移动实现导电，如聚电解质、离子液体等。
从化学结构上看，导电高分子材料主要包括共轭聚合物、金属络合物高分子、复合型导电高分子等。
共轭聚合物由于具有大的共轭体系和离域π电子，表现出优异的电子导电性；金属络合物高分子则通过金属离子与高分子链的配位作用，形成导电通道；复合型导电高分子则是通过在绝缘高分子基体中添加导电填料（如碳黑、金属粒子、导电聚合物等），实现导电性能的提升。
在应用方式上，导电高分子材料可以分为结构型导电高分子和复合型导电高分子。
结构型导电高分子本身即具有导电性，可以直接用于电子器件的制备；而复合型导电高分子则需要通过添加导电填料等方式实现导电性能的调控，其导电性能受填料种类、含量、分散状态等多种因素影响。
根据导电高分子材料的导电性能，还可以分为导电高分子、抗静电高分子和高分子电解质等。
导电高分子具有高的导电性，可以作为电极材料、电磁屏蔽材料等；抗静电高分子则主要用于防止静电积累，如抗静电包装材料、抗静电涂层等；高分子电解质则具有离子导电性，可应用于电池、传感器等领域。
高温超导材料的发现与探索超导现象是物理学领域中一项重要而神奇的现象，它指的是某些物质在低温下电阻突然消失的现象。
然而，在20世纪80年代之前，科学家们普遍认为超导现象只能在极低温度下才能发生，这限制了超导技术的应用范围。
然而，1986年的一项突破性发现彻底改变了这一认识，那就是高温超导材料的发现。
1986年，瑞士IBM实验室的研究员们正试图寻找新的氧化物电子材料，用于构建高分辨率的电子显微镜。
他们的关注点主要是寻找具有较低电阻特性的材料。
然而，在他们进行实验时，意料之外地发现一个耐人寻味的现象：铋酸钡钴氧化物（BSCCO）在相对较高的温度下表现出了超导特性。
以此为契机，全球范围内的科学家们开始关注高温超导材料。
接下来的几年里，一系列重要的材料相继被发现，包括钇钡铜氧化物(YBCO)、铁基超导体等。
这些新型超导材料的关键特点是它们可以在相对较高的温度下展示超导特性，这为超导技术的应用提供了更多的可能性。
高温超导材料的发现和探索不仅仅是一个实验上的突破，更是一个理论上的挑战。
在传统的BCS（巴丁-库珀-施里弗）理论中，超导现象的发生取决于电子与晶格振动之间的相互作用。
然而，高温超导材料的发现却与这一理论不相符合。
因此，科学家们迫切需要一种新的理论来解释高温超导现象的产生机制。
为了解决这一问题，研究者们进行了大量的实验和探索工作。
他们观察到高温超导材料中存在复杂的电子结构和磁性行为，这远远超出了传统理论所能解释的范畴。
于是，在20世纪80年代末和90年代初，一种新的理论框架逐渐形成，即强相关理论。
强相关理论认为，高温超导材料中的电子相互作用起到了关键的作用。
这些相互作用导致电子之间形成了一种奇特的状态，被称为量子纠缠。
量子纠缠使得高温超导材料能够以较高的临界温度实现超导特性。
当温度降低时，电子之间的纠缠状态将得到保持，并且能够在材料中传输电荷而没有电阻。
随着越来越多的高温超导材料被发现和探索，人们开始摸索出一些方法来制备这些材料，以便实现更多的应用。
导电高分子材料在光电应用中的研究随着科技的不断进步，光电子技术在我们的生活中扮演着日益重要的角色。
而导电高分子材料作为一种新型的材料，在光电应用中展现出了巨大的潜力。
本文将探讨导电高分子材料在光电应用中的研究进展和应用前景。
首先，我们来了解一下导电高分子材料的基本性质。
导电高分子材料是一种能够传导电流的聚合物材料。
相比于传统的导电材料如金属和半导体，导电高分子材料具有重量轻、柔韧性好以及可塑性强等特点。
这使得导电高分子材料在光电应用领域中具备了独特的优势。
导电高分子材料在光电器件中的应用是研究的热点之一。
目前，已有许多导电高分子材料被应用于有机太阳能电池、有机发光二极管（OLED）以及柔性电子设备等。
以有机太阳能电池为例，导电高分子材料作为太阳能电池的光电转换层，能够将太阳能有效转化为电能。
同时，导电高分子材料的柔性特性使得太阳能电池具备了更大范围的应用空间，可以被应用于建筑外墙、交通工具以及可穿戴设备等。
另外，导电高分子材料在光电储能领域也有广阔的应用前景。
光电储能技术是未来能源领域的重要方向之一。
通过将能量转化为电能并存储起来，实现高效利用。
导电高分子材料由于其导电性，可以被应用于光电储能设备中的电池、超级电容器等。
这不仅能够提高储能设备的性能，还可以大大提高储能设备的可靠性和寿命。
然而，导电高分子材料在光电应用中仍面临一些挑战。
首先是导电性能的稳定性问题。
由于导电高分子材料易于因光照、湿度以及温度等环境条件的变化而导致性能的衰减，因此需要通过合理的结构设计和材料改性来提高导电性能的稳定性。
此外，导电高分子材料的制备成本也是一个挑战。
目前，导电高分子材料的制备方法相对复杂且成本较高，需要进一步的研究和发展来降低成本，提高制备效率。
综上所述，导电高分子材料在光电应用中具有巨大的发展潜力。
随着科技的进步和人们对绿色能源的需求增加，导电高分子材料将在太阳能电池、发光二极管、电池等光电器件中发挥重要作用。
导电高分子材料制备及应用研究进展摘要：在介绍导电高分子材料导电机理的基础上，对目前最常见的两种导电高分子材料的制备方法进行综述；重点讨论了含大型离域π键导电高分子材料、化学掺杂型共轭结构导电高分子材料和新型本征导电高分子材料等本征型导电高分子材料的制备方法，并研究了金属及其氧化物、碳系纳米材料、有机组分以及新型导电填料等对填充型导电高分子材料导电性能的影响；同时对其在电子电器材料、生物医学以及环境保护等方面的应用进行了总结，展望了新型导电高分子材料未来的应用研究方向。
关键词：导电高分子材料；导电机理；电子电器；纳米粒子随着电子信息技术的不断发展，新型电子电器材料的开发成为目前材料研究领域中的一个热点。
传统的金属类材料成本较高、耐化学腐蚀性不足且加工过程复杂，在使用时有一定的局限性[1–2]。
高分子材料具有质量轻、化学结构灵活、耐湿热性能优异等特点[3]，尤其在其改性之后能够具备良好的导电性能，因此导电高分子材料正在初步取代传统的电子材料[4]。
目前常见的导电高分子材料主要分为两种，一是本征型导电高分子材料，即通过分子设计的方法，使其材料结构内的π共轭结构能够提供一定数量导电载流子，由原来的绝缘材料转化为导电材料[5]，二是填充型导电高分子材料，即在高分子基体中加入一定的导电填料，使其在分子内部形成能够传递电子的粒子链[6]。
笔者在对不同导电高分子材料制备方法进行总结的基础上，讨论了其在电子电器、生物医学以及环境保护领域的相关应用，并展望了导电高分子材料未来的研究发展方向。
1 导电高分子材料的制备二十世纪七十年代，C. K. Chiang等[7]首次制备出了具有导电性能的聚乙炔，导电高分子材料的概念开始兴起，经过四十年的深入研究和发展，各种新型导电高分子材料不断被开发出来，并在电子设备、航天航空以及工业材料领域中展现出广阔的应用潜力。
本征型导电高分子材料和填充型导电高分子材料虽然都具有良好的导电性能，但是合成方法及综合性能有一定的区别，在实际生产中，应当根据高分子材料的使用范围即技术要求选择适当的制备方法。
导电高分子材料及其应用综述导电高分子材料（Conductive Polymer Materials）是指在室温下能够具有电导性能的高分子材料。
导电高分子材料以其独特的导电性能，广泛应用于电子技术、能源存储、敏感传感、生物医学等领域。
本文将综述导电高分子材料的种类、制备方法及其在各个领域的应用。
导电高分子材料种类繁多，常见的有聚苯胺（Polyaniline）、聚咔嚓（Polyacetylene）、聚苯乙烯（Polystyrene）等。
这些高分子材料通常通过掺杂或修饰来增加其电导性。
掺杂剂常用的有氧化剂、还原剂、离子等，修饰方法可以是在高分子材料上引入功能基团或接枝其他有机小分子。
导电高分子材料的制备方法有化学聚合法、电化学聚合法、溶液浇铸法等。
化学聚合法是将单体在化学反应条件下聚合为高分子材料，如聚合物链的活性自由基引发聚合法；电化学聚合法是通过电化学氧化或还原来实现高分子材料的聚合，如聚苯胺的电化学聚合法；溶液浇铸法是将聚合单体溶于适当的溶剂中，然后制备薄膜或纤维。
导电高分子材料在电子技术领域的应用十分广泛，例如，它们可用作导电薄膜、导电涂层和电磁屏蔽材料，以提高电子器件的性能；此外，它们还可用作电极材料和导电胶黏剂，用于柔性电子器件的制备。
在能源存储领域，导电高分子材料可用作超级电容器的电极材料和锂离子电池的导电添加剂，以提高电池的性能和循环寿命。
导电高分子材料还可用于敏感传感领域，例如，利用其导电性能可以制备传感器，实现对温度、湿度、光照等环境因素的监测。
另外，由于导电高分子材料具有良好的生物相容性和生物可降解性，它们还可以应用于生物医学领域，用作生物传感器、组织工程和药物释放等。
总结起来，导电高分子材料具有广泛的种类和制备方法，并在电子技术、能源存储、敏感传感、生物医学等领域有重要的应用。
未来，随着科学技术的不断发展，导电高分子材料的制备方法将更加多样化，应用领域也将进一步拓展。
正温度系数热敏材料的制备与研究正温度系数热敏材料（Positive Temperature Coefficient Thermistor，PTC热敏电阻器）是一种能够随温度的升高而产生电阻上升的特性的材料。
它广泛应用于温度测量、温度补偿、过流保护和温控开关等领域。
本文将介绍PTC热敏材料的制备方法和研究进展。
一、PTC热敏材料的制备方法1. 材料选择：PTC热敏材料的主要成分是高分子材料，如聚合物。
常用的材料有聚合物聚氨酯（Polyurethane，PU）、聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）等。
选择合适的材料对于制备高性能的PTC热敏材料至关重要。
2. 添加导电填料：为了使材料具有电阻变化的特性，需要在高分子材料中添加导电填料。
常用的导电填料有碳黑（Carbon Black）、金属粉末等。
导电填料的添加量和分散均匀性对PTC热敏材料的性能有重要影响。
3. 热压成型：将高分子材料和导电填料混合均匀后，通过热压成型的方法将其制备成薄片或块状。
热压成型的温度和压力需要根据具体材料的特性进行调控，以保证材料的致密性和导电性。
二、PTC热敏材料的研究进展1. 结构调控：通过调控PTC热敏材料的结构和形貌，可以改变其导电性能和温度响应特性。
例如，利用纳米材料的加入可以提高材料的导电性能和温度响应速度，同时降低材料的温度漂移。
2. 掺杂改性：通过向PTC材料中掺入其他元素或化合物，可以改变材料的导电性能和温度响应特性。
常用的掺杂元素有锰（Mn）、铝（Al）等。
掺杂改性可以提高材料的稳定性和可控性。
3. 界面调控：利用界面效应可以调控材料的导电性能和温度响应特性。
例如，通过改变材料与导电填料之间的界面相互作用，可以调控材料的导电性能和温度响应速度。
4. 复合材料：将PTC热敏材料与其他功能材料组成复合材料，可以赋予材料更多的功能。
例如，将PTC热敏材料与磁性材料组成磁导热复合材料，可以实现热敏电阻和磁导率的双重调控。
实验十六 高分子材料的导电特性与温度的关系【引 言】高分子导电材料在静电屏蔽、温度控制和面发热体等方面有重要应用，因此，热电特性是材料的物理性质中的一个重要方面，本实验研究了不同材料的热电特性的智能化综合测量和数据处理方法。
【实验目的】了解高分子复合电导材料的电输运的微观机制及其电导温度特性；测量高分子复合电导材料的电阻-温度曲线；掌握计算机采集实验数据，建立电阻-温度二者关系的数学模型，并拟合得到其关系的解析方程式；了解半导体制冷电堆制冷的原理；测量制冷电堆的制冷系数和制冷半导体的塞贝克系数。
【实验原理】1 对于包括图1所述CB-PP 样品在内的大多数高分子材料，其导电特性都没有理论成型的解析表达式，而这些特性已应用于生产实践中。
为此，本实验中由于电阻和温度值都由机器快速采样读取，因此可大量取值来拟合一个经验公式。
同时培养学生处理实验数据的能力。
现假设根据经验公式，上述样品电阻与温度关系简化为/10)exp(t B A R +=，其中t 为摄氏温度，A 、B 为待定系数，设x=exp(t/10)，作变量代换后Bx A R +=,由各R i 和t i 用最小二乘法可得相关系数，并得知所设公式的真实程度。
若线性相关，确定A 、B 的值后可得到一经验公式。
对上式也可由对数坐标作图法得出结果。
碳黑（碳纤维）-聚丙烯复合高分子材料是碳黑（碳纤维）均匀分散于聚丙烯基材中，其导电机制，一是热激活电子的跳跃，二是电子的隧道效应[4]。
其导电能力与碳黑的含量、材料结构、混炼温度和时间等有关。
本文所述样品中碳黑含量 20%wt ，中结构，160℃混炼。
复合高分子材料电热线宽0.48mm,长900mm ，其等效电路类似铁路轨道，如图2所示，“铁轨”是铜导线，“枕木” 即是并联的一条条复合型导电高分子材料。
外层包敷绝缘橡胶。
该材料正温度系数效应非常显著，电阻随温度的变化类似指数函数。
关系曲线见图1。
2 还有一种聚合物导电材料，如图2，由聚合物树脂基体及分布在里面的导电粒子组成，可用于电子电路保护，作用类似照明电路中的空气开关。
