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离子导电聚合物

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离子液体应用于电合成导电聚合物

离子液体应用于电合成导电聚合物

2. 2 Polyaniline and its derivatives 2. 3 Polythiophene and its derivatives 2. 4 Poly(3 ,42ethylenedioxythiophene) and its deriva2
tives 2. 5 Poly( p2phenylene)
离子液体具有一系列突出优点 : (1) 几乎无蒸 气压 ,在使用 、贮藏中不会蒸发散失 ,可以循环使用 而不污染环境 ; (2) 很宽的液态温度范围 ,甚至超过 300 ℃,相比之下水只有 100 ℃; (3) 较宽的电化学窗 口 ,达 3 —5V ; (4) 导电性 、导热性和热力学稳定性 好 ; (5) 无可燃性 、无着火点 ; (6) 可以通过对阴阳离 子的设计来调节其对无机物 、水 、有机物及聚合物的 溶解性 。正是基于这些独特的性质 ,离子液体的研 究在世界范围内迅速开展 。
1914 年 ,Walden[2] 报道了第一个离子液体 ——— 硝酸乙基铵 [ EtNH3 ] [ NO3 ] 。1951 年 , Hurley 等[3] 合 成了乙基吡啶溴化物2三氯化铝 [ EPyBr ]2[ AlCl3 ] ,标 志着 AlCl3 型离子液体诞生 。1992 年 ,Wilkes 等[4] 合 成了 12乙基232甲基咪唑四氟硼酸盐 [ EMIm ] [ BF4 ] , 这种非 AlCl3 型离子液体熔点低 、抗水解 、稳定性 强 ,推动了离子液体研究的迅速发展 。近年来 ,离子 液体已被成功引入到清洁能源 、生命科学 、功能材料 制备 、催化 、电化学等领域 ,成为自然科学和应用研 究领域中的热点 ,国际国内也出现了不少介绍离子 液体及其应用的综述性文章[5 —20] 。
media 6 Conclusion

导电聚合物

导电聚合物

导电聚合物摘要：本文简单介绍了导电聚合物的发现，从而进一步综述了导电聚合物的分类及导电机理。

共轭聚合物作为导电聚合物的最主要基体，介绍了其制备和掺杂方法。

并对导电聚合物的应用和发展前景做出了展望。

关键词：导电聚合物、共轭聚合物、掺杂引言2000年10月诺贝尔化学奖颁给了三位在导电聚合物的研究中获得杰出成就的化学家，即美国的黑格、马克迪尔米德和日本的白川英树。

1977年他们发现，聚乙炔薄膜经电子受体（I，AsF5等）掺杂后电导率增加了9个数量级，从10-6S/cm 增加到103S/cm[1,2]，从而终于将高分子不能导电的传统观念打破。

20世纪60年代，白川英树利用改性的齐格勒-纳塔型催化剂制成了不同比例的聚乙炔薄膜，通过实验发现这些材料都属于半导体，并且发现室温下反式聚乙炔的导电性能优于顺式聚乙炔。

但如何提高聚乙炔的导电性成为难题。

后来白川英树又进行了氯和溴的掺杂研究，发现了卤素掺杂聚乙炔有可能具有异乎寻常的电学特性的征兆。

于此同时，马克迪尔米德教授从事着导电无机聚合物(SN X)的研究。

1976年，白川英树应马克迪尔米德的邀请赴美国宾夕法尼亚大学与黑格、马克迪尔米德合作研究半导性聚乙炔膜电导性的改进问题。

通过碘掺杂聚乙炔，将其导电性提高了7个数量级最终实现了第一个全有机导电聚合物[1]。

导电聚合物准确来讲应为可以导电的有机聚合物。

所谓导电聚合物是由一些具有共轭π键的聚合物经化学或电化学掺杂后形成的、导电率可从绝缘体延伸到导体范围的一类高分子材料。

导电聚合物大多都有一个较长的π共轭主链，因此又称为共轭聚合物，如图1所示。

共轭分子中，σ键是定域键，构成分子骨架；而垂直于分子平面的p轨道组合成离域π键，所有π电子在整个分子骨架内运动。

离域π键的形成增大了π电子活动范围，使体系能级降低、能级间隔变小，增加物质的导电性能。

交替的单键、双键共轭结构是导电高分子材料的共同特征，若进行掺杂可使其电导率增加若干数量级，接近于金属电导率。

peo导锂机制

peo导锂机制

peo导锂机制PEO导锂机制是指聚合物电解质（Polyethylene oxide, PEO）在锂离子电池中的导锂机制。

PEO是一种聚合物材料，具有较高的离子传导性能，因此被广泛应用于锂离子电池的电解质中。

在锂离子电池中，PEO作为聚合物电解质的主要成分，起着导电离子（锂离子）的作用。

PEO的导锂机制主要涉及离子溶解、离子迁移和钝化膜形成等过程。

PEO在锂盐溶解后形成了离子溶解体系。

在锂离子电池中，PEO通常与锂盐（如LiPF6）一起溶解在有机溶剂中，形成锂盐/PEO溶液。

这种溶液中的锂盐离解出锂离子，并与PEO中的氧原子形成配位键。

这种配位键能够促进锂离子在PEO中的传输。

PEO中的锂离子通过离子迁移来完成导电。

PEO的聚合物链上的氧原子与锂离子形成配位键，从而形成了锂离子在聚合物链中的传输通道。

锂离子在聚合物链上通过不断地与氧原子形成和断裂配位键来进行迁移。

这种配位键的形成和断裂过程使锂离子能够在PEO中快速传输。

PEO中的锂离子在阳极表面形成钝化膜。

在锂离子电池的充放电过程中，锂离子通常会在电极表面与电解质发生反应，形成可溶性的锂盐。

然而，PEO具有较高的锂盐配位能力，能够与阳极表面的锂离子形成稳定的配合物，从而抑制锂离子的溶解反应，形成一层钝化膜。

这层钝化膜能够保护锂电极免受进一步的氧化和腐蚀，提高电池的循环寿命和安全性能。

总结起来，PEO导锂机制包括离子溶解、离子迁移和钝化膜形成等过程。

PEO作为聚合物电解质的主要成分，能够促进锂离子在电池中的传输，并形成稳定的钝化膜，提高电池的性能和安全性。

PEO 导锂机制的研究对于锂离子电池的性能改进和新型电解质的设计具有重要意义。

离子导电聚合物的功能与应用

离子导电聚合物的功能与应用

小班配班个人工作计划（17篇）小班配班个人工作计划（17篇）小班配班个人工作计划篇1 一、了解幼儿基本情况和特点。

1、跟幼儿多接触沟通建立良好的关系。

2、实习班级授课方式，教学计划备。

好自己的教案跟主班老师多交流经验。

二、配合主班老师工作。

1、认真配合主班老师把幼儿照顾好，不懂的事情就要问。

2、跟主班老师搞好关系，创建和谐平等的工作环境。

三、与家长进行良好沟通。

1、注意观察孩子的一举一动，如果孩子有什么异常行为，及时和家长沟通联系。

2、在跟车途中要认真与家长态度，家长有什么意见或疑问要及时上报校领导或主班老师并帮忙解决。

个人努力方向：1、尽快熟悉教学程序和计划，多学多看多听多问。

2、发挥自己的强项，尽可能用最通俗易懂的方式把知识传授给他们。

3、踏实努力做好本职工作，争取成为幼儿园的优秀教师。

小班配班个人工作计划篇2 新学期开始小班的主要教育任务是引导幼儿尽快地适应幼儿园生活。

从游戏开始，让幼儿感受到集体的快乐，助幼儿尽快地适应幼儿园集体生活，缓解幼儿由于和家人分离而产生的生理焦虑。

DD引导幼儿认识自己的班级，认识班上的老师和小朋友，知道自己是哪所幼儿园的小朋友。

一、常规方面1、在老师的指导下，玩室外型玩具。

2、学会与同伴一起游戏，懂得运用礼貌用语进行交往。

3、知道爱护用具与材料不摔、不乱丢玩具。

二、自理方面熟悉一日的活动环节，助幼儿提高自我服务能力，基本上能够自己吃饭、洗手、入厕、入睡，培养幼儿的自信心、自尊心，使幼儿感受到成功的快乐。

三、认知方面1、引导幼儿认识自己的班级，认识班上的老师和小朋友，知道自己是哪所幼儿园的小朋友。

2、引导幼儿掌握一些基本的活动常规，搬凳子轻拿轻放，能安静地倾听故事。

3、引导幼儿认识杯子、毛巾架等物品标记，知道一人一物，不能随便使用他人的东西。

四、保育保健1、清洁整理好各个活动场所的卫生工作，为幼儿创设一份温馨舒适的活动环境。

2、通过老师的讲解，倾听生活小故事等形式，让幼儿养成自觉接受晨检好习惯，不带小物品入园。

导电聚合物在锂离子电池正极上的应用

导电聚合物在锂离子电池正极上的应用

导电聚合物在锂离子电池正极上的应用一、锂离子电池简介锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。

在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池，是现代高性能电池的代表。

【1】锂离子电池可依电解质及正负极材料有无高聚物，分为液态锂离子电池(Liquified Lithium-Ion Battery，简称为LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium-Ion Battery，简称为PLB)。

但目前主流的，商用的聚合物锂离子电池并没有使用导电高聚物作为电极材料，而是利用了聚合物凝胶电解质，另外高分子材料在锂离子电池上的应用还有将电池正负极板分开的隔膜。

【2】二、聚合物锂离子电池聚合物锂离子电池可分为三类：（1）固体聚合物电解质锂离子电池。

电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。

（2）凝胶聚合物电解质锂离子电池。

即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。

（3）聚合物正极材料的锂离子电池。

采用导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是最新一代的锂离子电池。

【3】1、锂离子电池三类主要正极材料的比较（从左至右）：[4]与液态锂离子电池相比，聚合物锂离子电池不但安全性高，同时还具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点。

不过，其低温放电性能可能还有提升的空间（比如apple devices在冬天有时无法启动），而且造价较贵。

2、锂离子电池在主流电子产品上的应用【5】iphone 4 Li-ion Polymer Batteryiphone 5s Li-ion Polymer Batteryipod touch 5 Li-ion Polymer Batteryipad air[注] Li-ion Polymer Batteryipad mini2[注] Li-ion Polymer Batteryipad mini Li-ion Polymer Batteryipad 4 Li-ion Polymer Battery[注]:ipad air和ipad mini2的拆解图显示电池为Li-ion Battery，但苹果官方材料为Li-ion Polymer Battery由此可见，聚合物锂离子电池在高端便携设备上应用很广。

离子导电聚合物

离子导电聚合物

19
两种理论的区别
实际都是扩散机理，都可以解释Tg以上有 导电性，Tg以下无导电性的现象。 非晶区扩散传导机理认为离子在聚合物中 可以流动扩散，而自由体积理论却认为离 子在聚合物中是不能自由流动扩散的，必 达到扩散的目的。
20
三、离子迁移率
γ =
a 2 q 2ν n0 K 0 kT exp − W E d + = γ 0 exp(−U / kT ) kT 2εkT
（5）
U = W + E d / 2ε 为离子电导的总
γ 活化能； 为近似与温度无 关而与电介质特性有关的常 数。
0
24
电导与温度的关系
41
在高、低密度聚乙烯中加入纯地蜡——性 能明显改善 ——在聚合物中加入特种配合剂，不仅 能建立保证良好电气性能的必要的超分子 结构，而且还能使它的化学结构和性能保 持长时间的稳定性。
42
B 增塑剂的影响
增塑在高聚物中引入了低分子，通常将使 高聚物体系的电性能朝不利的方向变化。 分子增塑 结构增塑
14
Tg以下：聚合物主要呈固态晶体性质，处 于冻结状态，离子不能在聚合物中作扩散 运动，几乎没有导电能力。
15
虽然在玻璃化转变温度以上时聚合物呈现 某种程度的“液体“性质，但是聚合物分 子的巨大的体积和分子间力，使聚合物中 的离子仍不能像在液体中一样自由扩散运 动，聚合物本身呈现的仅仅是某种粘弹性， 而不是液体的流动性。那么离子在聚合物 中是如何作扩散运动的?
通常第一个“Z”字形转折温度对应于玻璃化 温度Tg，说明T＞Tg 时，导电离子的浓度 会明显增加，同时链段运动加剧，提供离 子迁移更大的自由体积，故电导率急剧上 升。按照高聚物自由体积理论，自由体积 会明显影响玻璃化转变区分子运动的速率， 当然也会影响到离子的运动。

6-导电高分子详解


复合型导电高分子材料
抗静电添加剂型导电高分子材料
抗静电剂添加材料的优点： ①少量添加即可在材料表面显示出抗静电效果， 故对树脂原有的物理机械性能损失较小； ②复合工艺简便易行，可以随其他助剂一起加 入到高分子材料中，不需增加辅助设备； ③不会改变材料原有的颜色。
复合型导电高分子材料
抗静电添加剂型导电高分子材料
主链或侧链含有π电子体系的聚合物与小分子电子 给体或受体所组成的非离子型或离子型电荷转移络合 物（中性高分子电荷转移络合物） 由侧链或主链含有正离子自由基或正离子的聚合物 与小分子电子受体组成的高分子离子自由基盐型络合 物
结构型导电高分子材料
中性高分子电荷转移络合物
大部分由电子给体型高分子与电子受体型小分子组成， 电导率一般都低于10-2S/m：高分子较难与小分子电子受 体堆砌成有利于π电子交叠的规则型紧密结构。 原因：高分子链的结构与排列的高次结构存在不同的无 序性及取代基的位阻效应。
导电机理：
抗静电剂分子含亲水基和亲油基，具有不但迁移 到树脂表面的性质。迁移在树脂表面的抗静电 剂分子，亲油基与高聚物结合，亲水基向空气 排列在树脂表面，形成肉眼观察不到的“水膜 ”（吸收空气中的水分，空气湿度所致），提 供了电荷向空气中传播的一层通路。
同时水分的吸收，为离子型表面活性剂提供电离 的条件，达到防止和消除静电的目的。
抗静电剂添加材料的缺点： 表面电阻值只限于108 Ω ~1010 Ω，且耐久性差。 此外，对材料原有的热变形温度有所降低。 在实用中使用市售的抗静电剂时，往往不单独 使用，而是将各种离子性的物质配合使用。
结构型导电高分子材料
结构型导电高分子材料
结构型导电高分子有两种导电形式：电子导电 和离子传导。有时两种导电形式会共同作用。

导电聚合物

自19世纪70年代聚合物发明100多年以来，它一直以绝缘这一伟大优点而自豪，并在工业中特别是在包装领域得到了十分广泛的应用。

到了20世纪80年代，由于高科技的注入使导电聚合物得到很大的发展，其应用领域更加宽广。

导电高分子材料具有特殊的结构和优异的物理化学性能，使其在光电子、信息产业、航空航天等领域有着广泛的用途。

在防电磁、防静电、隐身包装（防红外、防雷达）、智能包装等方面，有着诱人的应用前景。

因此，导电高聚物是21世纪新材料研究发展和推广应用的重点。

导电聚合物（Conducitve Polymers）是指聚合物主链结构具有导电功能的聚合物，一般是以电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体（或供体）进行掺杂后而制得的。

导电性聚合物分为复合型、结构（本征）型、离子型三大类。

前者是在绝缘性高分子聚合物中加入碳黑、细微金属粉或镀金属的氧化物等导电物质而获得导电性能。

离子型是加入高氯酸锂等盐离子而导电，而结构型则依靠高聚物主链结构具有导电基因而赋予导电性，三者有根本的区别。

1.导电聚合物的特点与合成导电聚合物基本上是不饱和聚合物，一般采用电解聚合法合成。

并经过一定的掺杂处理而使其具有导电功能的导电高聚物。

其导电性能有如下特点。

①通过控制掺杂度，导电高聚物的电导率可在绝缘体--金属范围内（10的负9次方S/cm-10的5次方S/cm）变化，这是其他任何材料都无法比拟的。

目前最高室温导电可达10的5次方S/cm，它可与铜的导电率相媲美，而重量仅为铜的8%左右；典型导电高聚物一般导电率为10的5次方S/cm。

②导电高聚物可进行拉伸取向，沿拉伸方向电导率随拉伸度而增加，而垂直拉伸方向的电导率基本不变，呈现强的电导方向异性；③尽管导电高聚物的导电率可达金属水平，但它的电导率--温度曲线不呈现金属特性；④导电高聚物的载流子用弧子（soliton）、极化子（polaron）、双极化子（bipolaron）概念描述，既不同于金属的自由电子，也不同于半导体的电子或空穴；⑤导电高聚物具有掺杂/脱杂、完全可逆的过程，这是导电聚合物专有的独特性能；⑥导电高聚物具有掺杂伴随着颜色的变化以及高的三阶非线性光学效应等特点，使其应用范围更广。

导电聚合物材料的导电机制探究

导电聚合物材料的导电机制探究在现代科技领域中，导电聚合物材料（Conductive Polymer）被广泛应用于电子设备、能源存储和传感器等领域。

这些材料以其独特的导电性能和可塑性成为了替代传统金属和半导体的重要选择。

但是，尽管导电聚合物材料具有许多优点，其导电机制却一直是科学家们长期以来的研究重点之一。

导电聚合物材料的导电机制可以归纳为两种类型：离子导电和电子导电。

离子导电是指通过离子在聚合物材料中的迁移来实现电导。

例如，聚苯胺（Polyaniline）作为一种具有离子导电性的导电聚合物材料，在酸性溶液中可以很好地导电。

当聚苯胺被氧化时，材料中的质子会与聚合物链相互作用，形成离子化的聚合物和溶剂中的负离子。

这些离子可以在聚合物中移动，从而实现电流的传输。

电子导电是指通过电子在聚合物材料中的输运来实现电导。

在电子导电的导电聚合物材料中，大量的π共轭结构起到了关键的作用。

这些π共轭结构通常由具有共轭双键的分子单元组成，例如聚噻吩（Polythiophene）和聚咔唑（Polycarbazole）。

在这些材料中，共轭双键上的π电子可以在分子链中进行共享，形成电子输运的通道。

此外，引入外部掺杂剂也可以增强导电聚合物材料的电导性能。

例如，掺杂聚苯胺（Doped Polyaniline）被广泛使用于聚合物太阳能电池和超级电容器等领域。

掺杂剂能够向聚合物材料中转移电荷，改变材料的电子结构，从而增强其导电性。

除了离子导电和电子导电，许多导电聚合物材料同时表现出两种导电机制的特点。

这些材料通常由被共轭化的聚合物和离子型染料复合而成。

通过调控聚合物链的结构和外部掺杂剂的种类和含量，可以实现两种导电机制之间的协同作用。

例如，聚三苯胺（Polyaniline）和多元共聚物聚苯胺（Polyaniline-based Copolymers）可以同时具有离子导电和电子导电的特性。

这种双导电性使得这些材料在柔性电子和可伸缩电子领域有着广泛的应用前景。

离子导电聚合物


43
分子增塑剂：一种能与高聚物形成缔合键 （associative bond）的低分子物质。 增塑剂分子与高聚物链的相互作用效果比 高聚物自身分子间的强，它导致超分子结 构的边界破坏，起屏蔽作用。因此分子增 塑是链束内增塑。高聚物的玻璃化温度随 增塑剂含量上升而线性下降。
44
分子增塑剂（甲苯及 苯乙烯）含量（质量 分数）对聚苯乙烯电 阻率的影响 增塑不仅使聚合物的 结构松散，离子载流 子的电导活化能降低， 而且还使聚合物中的 自由体积增加，离子 的迁移率增加。
16
（2）自由体积导电理论
在一定温度下聚合物分子要发生一定幅度 的振动，其振动能量足以抗衡来自周围的 静压力。在分子周围建立起一个小的空间 来满足分子振动的需要，振动所形成的这 个小空间被称为自由体积Vf。当振动能量足 够大时，自由体积会超过离子本身体积V， 可能会互换位置而发生移动。如果施加电 场力，离子将会定向运动，从而产生电流。
0 exp(X )
式中γ与α是与材料性质有关的常数。
39
其它因素
高聚物电介质的电导率，不仅与定向拉伸 和结晶度有关，而且还与超分子结构的尺 寸、类型以及缺陷有关。 电导率与球晶结构的尺寸关系复杂，在理 论上还不能充分解释。
40
聚丙烯电导率的对数与球晶直径的关系
球晶直径与薄膜厚度相等时，电导率最小
14
Tg以下：聚合物主要呈固态晶体性质，处 于冻结状态，离子不能在聚合物中作扩散 运动，几乎没有导电能力。
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虽然在玻璃化转变温度以上时聚合物呈现 某种程度的“液体“性质，但是聚合物分 子的巨大的体积和分子间力，使聚合物中 的离子仍不能像在液体中一样自由扩散运 动，聚合物本身呈现的仅仅是某种粘弹性， 而不是液体的流动性。那么离子在聚合物 中是如何作扩散运动的?
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A
14
➢Tg以下：聚合物主要呈固态晶体性质，处 于冻结状态，离子不能在聚合物中作扩散 运动，几乎没有导电能力。
A
15
➢虽然在玻璃化转变温度以上时聚合物呈现 某种程度的“液体“性质，但是聚合物分 子的巨大的体积和分子间力，使聚合物中 的离子仍不能像在液体中一样自由扩散运 动，聚合物本身呈现的仅仅是某种粘弹性， 而不是液体的流动性。那么离子在聚合物 中是如何作扩散运动的?
平衡常数K：
n0为电介质
中可离解分
子的原始浓
度；f为平
衡时分子的
离解度。
K
A B
AB
f2n0 1f
G exp G kT
K0 exp(Ed / k T)
k为玻尔兹曼常数；ε为电介质的介电常数；Ed为
分子的离解A能。
4
离子浓度的计算
➢温度T增加，K指数式上升，T→∞，K→K0；
➢介电常数ε增加，分子受极性产生的电场作
（5） a 2 q 2kn 0 T K 0e x 2 p E k d T k W T 0ex U p /k) (T
UWEd/2为离子电导的总 活化能； 为 近0 似与温度无 关而与电介质特性有关的常 数。
A
24
电导与温度的关系
在广泛的温度范围内，ln ～ 1/T关系曲线不可能一直保 持直线。与低分子液体类 似，高聚物的 ln ～1/T关 系曲线在玻璃化温度范围 内有转折，T＜Tg时为直线， T＞Tg时为曲线，这种转折 清楚地反映了离子电导的 特点。
A
10
➢ 大多数离子导电介质之所以是液态的，是 因为离子在液态中比较容易以扩散的方式 移动。
➢ 作为离子导体必须具备两个条件：
①具有可定向移动的离子；
②具有溶剂化能力。
A
11
离子传导机理
➢ 非晶区扩散传导离子导电 ➢ 自由体积导电理论
A
12
（1）非晶区扩散传导离子导电
➢对于大多数聚合物来说，完整的晶体结构 是不存在的，基本属于非晶态或者半晶态。
NH HO C
N OC
+
NH2 O=C
A
离解能为0.7eV
6
➢可以将任何氢键体系中电离过程想象成质 子转移：
N H 2 O = C
NH O = C
NH N H HOC O = C
A
7
➢ 质子与电子转移：
N CO
HN C=O
HN C OH
N C=O
HN C=O
HN CO
A
8
➢也可以用类似机理解释聚烯烃氧化物的电 导
➢离子导电聚合物的导电方式主要属于非晶 区扩散传导离子导电，即非晶区传输过程。
A
13
➢Tg以上：聚合物的物理性质发生显著变化， 类似于高粘度的液体，有一定的流动性， 聚合物中含有的小分子离子在电场作用下， 在其内部作一定程度的定向扩散运动，从 而具有导电性。且随着温度的提高，聚合 物的流变性等性质愈显突出，离子导电能 力也得到提高，但其机械强度有所下降。
质的电流密度为：
（3） j nE q 2 aq n 0 K 0e x 2 p E k d T k W T sh i(q n/ E 2 k) a T ➢ 介电常数为ε的电介质的电导率为：公式（1）
2 aE q n 0 K 0e x 2 p E k d T k W T siq nE /h 2 ka ( ) T
➢除了高聚物中的着色剂、稳定剂、催化剂 与剩余物分子会产生电离，明显增加离子 电导外，作为离子源的水分、高介电系数 杂质、增塑剂或局部结构改性剂也会显著 影响高聚物的导电性。
A
9
二、离子导电机理
➢离子电导与电子电导不同，因为离子的体 积比电子大得多，不能在固体的晶格间自 由移动，所以离子导电过程中，离子体积 是影响导电能力的主要因素之一。
用增强，容易离解，相当于离解能减少
到 ，故K指数增加。
➢当分Ed子/ 的离解能f很小时，
，则电
介质内平衡时的离子浓度为f ：(K/n0)1/2
（1）
nn 0f n 0K 0ex E p d/( 2k)T
A
5
如：分子含有氢键的化合物的离子电导就是分子 离解造成的
NH O=C
NH O=C
N O=C
固体中离子的运动——在离子晶 体中，离子运动受晶格离子间势垒所 限制；在高聚物中则受到链间的势垒 限制。
A
21
➢离子的迁移率 ：
W为势垒的能量；
（2） 2 a siq nE h /2 k( a )T ex W p /k()T E
a表示离子迁移的 距离；E为附加电

➢在外电场作用下通过电介
场强度；为离子 振动频率。
A
16
（2）自由体积导电理论
➢在一定温度下聚合物分子要发生一定幅度 的振动，其振动能量足以抗衡来自周围的 静压力。在分子周围建立起一个小的空间 来满足分子振动的需要，振动所形成的这 个小空间被称为自由体积Vf。当振动能量足 够大时，自由体积会超过离子本身体积V， 可能会互换位置而发生移动。如果施加电 场力，离子将会定向运动，从而产生电流。
第二章
离子导电聚合物
A
1
1. 3 高聚物的离子电导
一、分子的离解度 二、离子导电机理 三、离子迁移率 四、影响离子电导的因素
A
2
一、分子的离解度
杂质离子（杂质分子离解）
离子的来源
本征离子（带电的分子或基 团）
自身分子的离解
A
3
离子浓度的计算
分子离解方程式：
AB (1-f)n0
A+ Bfn0 fn0
A
17
➢根据统计计算表明，自由体积超过离子体 积的几率P可表示为：
PexpV(/Vf )
A
18
➢自由体积理论揭示了聚合物在玻璃化温度 以上时，聚合物分子的热振动在聚合物内 部创造一些小空间，使得在聚合物大分子 间存在的小体积物质（分子、离子或原子） 的扩散运动成为可能。自由体积越大，越 有利于离子的扩散，从而增加离子的导电 能力。
A
19
两种理论的区别
➢实际都是扩散机理，都可以解释Tg以上有 导电性，Tg以下无导电性的现象。
➢非晶区扩散传导机理认为离子在聚合物中 可以流动扩散，而自由体积理论却认为离 子在聚合物中是不能自由流动扩散的，必 须要在自由体积大于离子体积的时候，才 会通过两者的换位而达到扩散的目的。
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三、离子迁移率
（4）
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电流密度与电场强度的关系
聚氯乙烯在广泛电场范围内 符合公式（3）。当温度低于 玻璃化温度时，从图中曲线 求出67℃时离子的跳跃距离a ＝1.57nm，此值与分子间的 典型距离是吻合的；当温度 超过Tg时，离子的跳跃距离 也明显增加——符合自由体 积理论。
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➢在弱电场作用下，满足 qEakT ，取一级近 似时离子的电导率则为：