《导电材料》PPT课件
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有机导电材料-聚苯胺PPT
其他改性方法
其他改性方法包括交联改性、接枝改性、纳米改性等，这些方法可以改善聚苯胺的性能和拓宽其应用 领域。
交联改性是指通过化学反应使聚苯胺分子之间形成三维网络结构，提高其热稳定性和力学性能；接枝 改性是指将其他功能性基团连接到聚苯胺分子上，以改善其性能和拓宽其应用领域；纳米改性是指将 聚苯胺与纳米材料复合，利用纳米材料的特性改善聚苯胺的性能。
详细描述
模板法是一种制备具有特定形貌和结构聚苯胺材料的方法。通过使用不同的模板，如聚合物、无机物 或生物分子等，可以控制聚苯胺的聚合过程，从而得到具有特定结构和形貌的聚苯胺材料。该方法可 以制备出高性能的聚苯胺材料。
其他合成方法
总结词
除了上述三种方法外，还有一些其他合 成聚苯胺的方法，如光化学合成法、热 引发聚合等。
加强与其他学科的合作，推动聚苯胺在交叉学科领域 的应用和发展。
标准化与规范化
建立聚苯胺的标准化和规范化体系，促进其产业的健 康发展。
感谢观看
THANKS
此外，聚苯胺还可以作为药物载体和 生物医学成像剂等生物医学领域的应 用。
由于聚苯胺具有优异的电导率和环境稳 定性，它也被广泛应用于燃料电池、锂 离子电池和超级电容器等能源领域。
02
聚苯胺的导电机理
聚苯胺的导电性能
聚苯胺是一种具有导电性能的有机高分子材料，其导电性能 可以通过掺杂实现可调。在掺杂状态下，聚苯胺具有良好的 导电性和电化学活性，被广泛应用于传感器、电池、电容器 等领域。
03
聚苯胺的合成方法
化学氧化法
总结词
通过氧化剂如过硫酸铵、过氧化氢等引发，使苯胺单体在适当的溶剂中进行聚合，得到 聚苯胺。
详细描述
化学氧化法是最常用的聚苯胺合成方法之一。在适当的反应条件下，使用氧化剂引发苯 胺单体的聚合反应，通常在有机溶剂中进行，如甲酸、水、甲醇等。该方法操作简便，
导电材料-铝
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一、常用导线种类 常用导线的类型有
裸线 绝缘电线电缆 通信电缆
电磁线
一、常用导线种类
1. 裸线 只有导体部分没有绝缘和护层结构，常用的裸线 有软线和型线两种，软线是由多股铜线或镀锡铜线胶合 编织而成，其特点是是柔软、耐振动、耐弯曲：
图1.1
型线是非圆形截面的裸电线
图1.2
• 裸导线是无外部绝缘保护层的导线，分为 裸单线与裸绞线两种；材料多为铜，铝， 钢 • 铝绞线：LJ铝绞线，LGJ钢芯铝绞线 • 铜绞线：TRJ软铜绞线
• 3.导线颜色的选用
• 为了整机装配及维修方便，导线和绝缘套管的颜色选用，要 符合习惯、便于识别，通常导线颜色按下表的规定选用。
导线颜色的选用
4.导线载流量的选择
第一步：先求出用电设备的总功率 第二步：根据用电设备的功率求出导线的载流量
I=P/U
第三步：求出导线的截面积
口诀：(铝芯绝缘线载流量与截面的倍数关系 )
电工基础与实践
--导线的连接与恢复
课程内容目录
一：常用导电材料 二：导线的分类及用途 三：导线的选择计算
常用导电材料
• 导电材料是重要的电工材料之一，主要用 于传导电流。 • 常用的导电材料分有（1）铜（2）铝 (3) 钢
导电材料-铜
• 铜作为导电材料的相关知识 特点：铜是最重要、最常用的导电材料。具有导 电性能好，耐腐蚀和很高的可锻性和延展性特点。 用途：铜分软铜和硬铜两种，硬铜机械强度较高， 常用于电车滑触线、架空电力线。 软铜用作电线、电缆的线芯。
单股铜导线的丁字分支 连接如图所示，将支路芯线 的线头紧密缠绕在干路芯线 上5 ~8 圈后剪去多余线头即 可。对于较小截面的芯线， 可先将支路芯线的线头在干 路芯线上打一个环绕结，再 紧密缠绕5 ~8 圈后剪去多余 线头即可。
《导电聚合物》PPT课件
YBa2Cu3O7(125K)
(BEDT-TTF)2Cu(SCN)2 1024 (10.4K)C60K(38K)
金属 半导体 绝缘体
金，银，铜 (SN)x石墨
锗
硅 AgBr 水
106 103 100 10-3 10-6 10-9 10-12 10-15
掺 掺杂 杂聚 聚对 乙苯 炔撑
乙 烯
掺掺 杂杂 聚聚 吡噻 咯吩
整理ppt
8
导电高分子的定义
导电率为σ= 10-12~106 S.cm-1 ，其本征态可能不导电，或 者是半导体，但掺杂后成为 半导体或导体。
整理ppt
9
导电高分子的应用
半导体 半导体器件：场 效应晶体管、(发 光)光电二极管、 太阳能电池等.
导体 电极、电磁 波屏蔽、抗 静电材料等。
可逆掺杂 聚合物电池、电 致变色显示器、 传感器、人工肌 肉等。
整理ppt
32
载流子
➢ 材料的导电性是由于物质内部存在的带电粒子 的移动引起的。这些带电粒子可以是正、负离 子，也可以是电子或空穴，统称为载流子。载 流子在外加电场作用下沿电场方向运动，就形 成电流。可见，材料导电性的好坏，与物质所 含的载流子数目及其运动速度有关。
整理ppt
33
高分子和导电剂的种类—导电剂
室温导电率（欧 姆厘米）-1
1.2×103、 5×102 80 10-2
10-5
10-4
AsF5
2.9×10-4
整理ppt
18
CH C H = C H 0 .9 4 B r0 .0 6
CH=CH N=N
I2 I2 AsF5 AsF5 AsF5 AsF5 ClO4 BF4
0.5 0.16 0.4 1.0 0.75
《材料的导电性》课件
导电性的物理意义
总结词
导电性在电子器件、能源转换与传输、电磁屏蔽等领域具有重要应用价值。
详细描述
导电性在电子器件中扮演着关键角色，如导线的导电性决定了电流传输的效率，电极材料的导电性决定了电池 的充放电性能等。在能源转换与传输领域，如太阳能电池和燃料电池等，导电性能的高低直接影响到能源转换 效率和传输稳定性。此外，在电磁屏蔽领域，导电材料的导电性能决定了其电磁屏蔽效果的好坏。
磁悬浮列车
超导体材料在磁悬浮列车中起到产生 强磁场的作用，实现列车与轨道之间 的无接触悬浮和推进。
电力储存
医学成像
超导材料在核磁共振成像技术中起到 产生强磁场的作用，用于医学诊断。
超导线圈可以用来储存大电流，实现 高效能的电力储存和输电。
导电材料的发展趋势和前景
新材料研发
随着科技的发展，导电材料的研 究和开发不断涌现出新材料，如 石墨烯、碳纳米管等新型导电材
载流子类型与浓度
半导体的载流子包括电子和空穴，其浓度受温度 、光照等因素影响。
半导体掺杂
通过掺杂工艺可以改变半导体的导电性能，实现N 型或P型导电。
超导体的导电性原理
超导态与正常态的转变
超导体在某一温度以下进入超导态，此时电 阻为零，电流无穷大。
库珀对的形成
在超导体中，电子通过交换声子而配对，形 成库珀对。
02
半导体材料的导电性能对压力变 化较为敏感，压力增大时，半导 体中的载流子数量减少，导电性 降低。
杂质和缺陷的影响
杂质和缺陷可以影响材料的导电性。在金属中加入少量的杂质元素，可以显著改变金属的导电性能。例如，向 铜中加入少量的锌可以制成优良的导线材料。
缺陷的存在也会影响材料的导电性。在晶体材料中，缺陷可以改变电子的散射方式，从而影响电子的运动速度 和自由程，进而影响材料的导电性能。
导电材料
所以对于同一种材料，由于制备方法 不同，电阻率与电阻温度系数会存在一定 差别。
7
6.2.2 导电材料的标准
(1) 标准软铜的电阻温度系数 在20℃时为 1/254.5=0.00393℃-1，在T1(℃)的电
阻温度系数用1/[254.5+(T1-20)] ℃-1表示。
(2) 电导率和百分电导率 电阻率的倒数为电导率，用来表示导体的导
用 作 导 电 材 料 的 电 解 铜 ， 其 纯 度 在 99.90% 以 上 ， 一 般 为 99.97%-99.98%,含有极少量的Au、Ag、Ce、Pb、Sb等杂质。
13
6.2.5 铜和铜合金
（2）粉末冶金法
粉末冶金制品是以金属粉末如：铁粉、铜粉、不锈钢粉等 （包括混入有非金属粉末）为原料，用成形烧结法生产而成 的，传统的工艺流程为：混料-压制-烧结-整形-后处理，即 首先将配制的高纯度的混合粉装于模具中，于一定压力下压 制成形，然后将压坯在可控气氛炉中，在低于基体材料熔点 的温度下进行烧结，使粉末颗粒之间形成冶金结合。
电度。这个电导率与国际标准软铜的电导率之比 的百分率，称为百分电导率[或称为％IACS电导 率]。
8
(3) 国际标准软铜：作为导体电导率的表示基准的 标准软铜，其特性在1913年的国际电器标准会议 上规定如下：
① 各部分切面积的均等面积为１mm2的标准软铜， 在20 ℃时，长度１m的电阻为1/58 ，即电阻 率为0.017241 µ·m(100%IACS)。
4
6.2 金属导电材料
6.2.1 金属导电材料概论
(1)电阻与电阻率 导体的电阻与材料长度L成正比、与断面A成反
比，可表示为R=L1cm3)材料的电阻，称为材料的电阻率，单位 为·m 或·cm。
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6.2.2 导电材料的标准
(1) 标准软铜的电阻温度系数 在20℃时为 1/254.5=0.00393℃-1，在T1(℃)的电
阻温度系数用1/[254.5+(T1-20)] ℃-1表示。
(2) 电导率和百分电导率 电阻率的倒数为电导率，用来表示导体的导
用 作 导 电 材 料 的 电 解 铜 ， 其 纯 度 在 99.90% 以 上 ， 一 般 为 99.97%-99.98%,含有极少量的Au、Ag、Ce、Pb、Sb等杂质。
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6.2.5 铜和铜合金
（2）粉末冶金法
粉末冶金制品是以金属粉末如：铁粉、铜粉、不锈钢粉等 （包括混入有非金属粉末）为原料，用成形烧结法生产而成 的，传统的工艺流程为：混料-压制-烧结-整形-后处理，即 首先将配制的高纯度的混合粉装于模具中，于一定压力下压 制成形，然后将压坯在可控气氛炉中，在低于基体材料熔点 的温度下进行烧结，使粉末颗粒之间形成冶金结合。
电度。这个电导率与国际标准软铜的电导率之比 的百分率，称为百分电导率[或称为％IACS电导 率]。
8
(3) 国际标准软铜：作为导体电导率的表示基准的 标准软铜，其特性在1913年的国际电器标准会议 上规定如下：
① 各部分切面积的均等面积为１mm2的标准软铜， 在20 ℃时，长度１m的电阻为1/58 ，即电阻 率为0.017241 µ·m(100%IACS)。
4
6.2 金属导电材料
6.2.1 金属导电材料概论
(1)电阻与电阻率 导体的电阻与材料长度L成正比、与断面A成反
比，可表示为R=L1cm3)材料的电阻，称为材料的电阻率，单位 为·m 或·cm。
《导电材料》课件
真空蒸发镀膜是将导电材料加热至熔融状态，然后在高真空环境中迅速蒸发，并在基材表面凝 结成膜。溅射镀膜则是利用离子束将导电材料溅射到基材表面形成薄膜。离子镀膜则是将气体 离子化后与导电材料相互作用，使其沉积在基材表面形成薄膜。
化学法
化学法包括化学气相沉积、电化学沉积、化学镀等。这些方 法在制备导电薄膜时具有较低的成本和较高的附着力，但需 要精确控制化学反应条件和沉积速率。
导电材料的分类
总结词
导电材料可以根据其导电机理和用途进行分类，包括金属、半导体、离子导体等。
详细描述
根据导电机理的不同，导电材料可以分为金属导体、半导体、离子导体等。金属导体以金属元素为主，具有良好 的导电性能；半导体在一定条件下可以控制其导电性能；离子导体则以离子传输电荷为主，常用于电池、电解池 等场合。
抗氧化性
总结词
抗氧化性是指导电材料在氧化环境中保 持其导电性能的能力。
VS
详细描述
许多导电材料在与空气或氧气接触时，会 发生氧化反应，导致其导电性能下降。抗 氧化性强的导电材料能够在氧化环境中保 持稳定的导电性能。例如，金具有出色的 抗氧化性，因此在某些高级应用中用作导 电材料。
耐腐蚀性
总结词
耐腐蚀性是指导电材料在腐蚀环境中抵抗腐 蚀的能力。
导电材料的应用
要点一
总结词
导电材料在电子、通信、能源、生物医学等领域有着广泛 的应用。
要点二
详细描述
导电材料在各个领域都有着广泛的应用。在电子领域，它 们是电路板、电线电缆、电子元件等产品的关键组成部分 ；在通信领域，导电材料用于制造电磁波传播的介质，如 光纤、天线等；在能源领域，导电材料用于电池、超级电 容器、太阳能电池等能源设备的制造；在生物医学领域， 导电材料可用于制造人体植入物、传感器、电极等医疗设 备。
化学法
化学法包括化学气相沉积、电化学沉积、化学镀等。这些方 法在制备导电薄膜时具有较低的成本和较高的附着力，但需 要精确控制化学反应条件和沉积速率。
导电材料的分类
总结词
导电材料可以根据其导电机理和用途进行分类，包括金属、半导体、离子导体等。
详细描述
根据导电机理的不同，导电材料可以分为金属导体、半导体、离子导体等。金属导体以金属元素为主，具有良好 的导电性能；半导体在一定条件下可以控制其导电性能；离子导体则以离子传输电荷为主，常用于电池、电解池 等场合。
抗氧化性
总结词
抗氧化性是指导电材料在氧化环境中保 持其导电性能的能力。
VS
详细描述
许多导电材料在与空气或氧气接触时，会 发生氧化反应，导致其导电性能下降。抗 氧化性强的导电材料能够在氧化环境中保 持稳定的导电性能。例如，金具有出色的 抗氧化性，因此在某些高级应用中用作导 电材料。
耐腐蚀性
总结词
耐腐蚀性是指导电材料在腐蚀环境中抵抗腐 蚀的能力。
导电材料的应用
要点一
总结词
导电材料在电子、通信、能源、生物医学等领域有着广泛 的应用。
要点二
详细描述
导电材料在各个领域都有着广泛的应用。在电子领域，它 们是电路板、电线电缆、电子元件等产品的关键组成部分 ；在通信领域，导电材料用于制造电磁波传播的介质，如 光纤、天线等；在能源领域，导电材料用于电池、超级电 容器、太阳能电池等能源设备的制造；在生物医学领域， 导电材料可用于制造人体植入物、传感器、电极等医疗设 备。
电性材料精品PPT课件
材料类别
铁（Fe） 铂（Pt） 钯（Pd） 锡（Sn） 钽（Ta） 铬（Cr） 铅（Pb） 锆（Zr）
/ S·m－1 1.03×107 0.94×107 0.92×107 0.91×107 0.8×107 0.78×107 0.48×107 0.25×107
第二章 电性材料－§2.1 导电材料
合金材料
室温下一些合金的电导率
材料类别
/ S·m－1
Al-1.2%Mn合金
2.95×107
黄铜（70%Cu-30%Zn）
1.6×107
灰铸铁
0.15×107
不锈钢，301
0.14×107
镍铬合金（80%Ni-20%Cr） 0.093×107
第二章 电性材料－§2.1 导电材料
二、电阻材料的种类及应用
一类电阻率较高的导电材料，包括精密电阻材料和电阻敏感材料。
第二章 电性材料－§2.1 导电材料
3、其他纯金属
（1）银 特点：具有最高的电导率，极好的加工性，但价格较高。 在贵金属中，银又是价格最低的。 应用：接点材料、云母与陶瓷电容器的被覆与烧渗银电极、银基焊料、
导线电镀材料、制造高分子导电复合材料的导电相材料等。 （2）金 特点：电导率与铝相近，化学性质稳定，但价格昂贵。 应用：接点与电镀材料，引线和连接材料等。 （3）镍 特点：熔点较高，便于焊接。 应用：电真空器件(如支架、栅板、极板、隔离罩等) 。 （4）铂 特点：良好的化学稳定性、良好的加工性。 应用：触点材料、高温热电偶材料、厚膜导体及电极材料等。
（2）铝镁合金(Mg%＜1%) 特点：加工简便、焊接性和耐蚀性较好。 应用：软态合金可作电线电缆的芯线，硬态合金多作架空导线。
3、其他合金材料
有机导电材料——聚苯胺PPT
聚苯胺
材料学院
李世林
目录
1
结构特性
2
应用前景
聚苯胺（Polyaniline）一种重要 的导电聚合物。 聚苯胺的主链 上含有交替的苯环和氮原子，是
一种特殊的导电聚合物电致变色性
2
3
4
5
1.掺杂
掺杂通常是指为了改善某种材料或物质的性能，有目的在这种材料或基质中，掺入 少量其他元素或化合物
多壁碳纳米管浸入一种樟脑磺酸-苯胺 溶液(1ml)，并保持在 室温下12小时。苯胺的吸收之后，然后转移到樟脑磺酸过硫 酸铵水溶液(1ml)在冰水中不同时间聚合苯胺
先用乙醇 - 水（1：1 ）的洗涤混合物，再用无水乙醇洗为35次。
将样品通过超临界干燥机中，随后加热至60 C 24干燥
3
实际应用
实际应用 1
THANK YOU！
另外，电导率较高的样品温度依赖性较 弱，而电导率较低的样品温度依赖性较 强。聚苯胺的电导性不仅与主链结构有 关，而且与取代基及取代位置有关。苯 环上取代的聚苯胺由于取代基增大了苯 环间的平面扭曲角，使主链上的P电子 定域性增强，致使高分子的电导率降低。 而在胺基氮原子上取代的苯胺衍生物电 导率和其烷基取代基的长短有关，即取 代基越长，产物的分子量越低，在有机 溶剂中的溶解度越大，但电导率随之下 降。芳香基取代的聚苯胺的电导率高于 烷基衍生物的电导率。有人还尝试碳纳 米管掺杂聚苯胺，结果表明碳纳米管的 掺入可以有效地提高聚苯胺材料的电性 能，但对光性能有着相反的影响。
3.吸波材料
吸波材料的吸波原理是吸收或衰减入射电磁波，并将电磁能转变成热能 或其它形式的能量而耗散掉。聚苯胺是一类电损耗型吸波材料，其吸波 性能与其介电常数、电导率等密切相关。其中PAn具有二电子共轭体系， 其导电性可以在绝缘体、半导体和金属之间变化，且具有可分子设计和 合成、结构多样化、密度小、吸收频带宽、电磁参数可调、易复合加工 等特点，避免了磁性金属吸波材料抗老化、耐酸碱能力、频谱特性等性 能差的缺点。但PAn链间刚性强，脆性大，将它复合后可加以改善，有 人制备了DBSA掺杂PAn/MMTNCs ，在2～18GHz范围内具有微波吸收 性能，在13～14GHz范围内反射损耗小于-10dB，在13GHz处的最大反 射损耗为-10.3dB。美国等已经将其用作远距离加热材料，用于航天飞机 中的塑料焊接技术。还把聚苯胺复合制成具有光学透明性雷达吸波材料， 喷涂在飞机座舱盖、精确制导武器的光学透明窗口上，以减弱目标的雷 达回波。
材料学院
李世林
目录
1
结构特性
2
应用前景
聚苯胺（Polyaniline）一种重要 的导电聚合物。 聚苯胺的主链 上含有交替的苯环和氮原子，是
一种特殊的导电聚合物电致变色性
2
3
4
5
1.掺杂
掺杂通常是指为了改善某种材料或物质的性能，有目的在这种材料或基质中，掺入 少量其他元素或化合物
多壁碳纳米管浸入一种樟脑磺酸-苯胺 溶液(1ml)，并保持在 室温下12小时。苯胺的吸收之后，然后转移到樟脑磺酸过硫 酸铵水溶液(1ml)在冰水中不同时间聚合苯胺
先用乙醇 - 水（1：1 ）的洗涤混合物，再用无水乙醇洗为35次。
将样品通过超临界干燥机中，随后加热至60 C 24干燥
3
实际应用
实际应用 1
THANK YOU！
另外，电导率较高的样品温度依赖性较 弱，而电导率较低的样品温度依赖性较 强。聚苯胺的电导性不仅与主链结构有 关，而且与取代基及取代位置有关。苯 环上取代的聚苯胺由于取代基增大了苯 环间的平面扭曲角，使主链上的P电子 定域性增强，致使高分子的电导率降低。 而在胺基氮原子上取代的苯胺衍生物电 导率和其烷基取代基的长短有关，即取 代基越长，产物的分子量越低，在有机 溶剂中的溶解度越大，但电导率随之下 降。芳香基取代的聚苯胺的电导率高于 烷基衍生物的电导率。有人还尝试碳纳 米管掺杂聚苯胺，结果表明碳纳米管的 掺入可以有效地提高聚苯胺材料的电性 能，但对光性能有着相反的影响。
3.吸波材料
吸波材料的吸波原理是吸收或衰减入射电磁波，并将电磁能转变成热能 或其它形式的能量而耗散掉。聚苯胺是一类电损耗型吸波材料，其吸波 性能与其介电常数、电导率等密切相关。其中PAn具有二电子共轭体系， 其导电性可以在绝缘体、半导体和金属之间变化，且具有可分子设计和 合成、结构多样化、密度小、吸收频带宽、电磁参数可调、易复合加工 等特点，避免了磁性金属吸波材料抗老化、耐酸碱能力、频谱特性等性 能差的缺点。但PAn链间刚性强，脆性大，将它复合后可加以改善，有 人制备了DBSA掺杂PAn/MMTNCs ，在2～18GHz范围内具有微波吸收 性能，在13～14GHz范围内反射损耗小于-10dB，在13GHz处的最大反 射损耗为-10.3dB。美国等已经将其用作远距离加热材料，用于航天飞机 中的塑料焊接技术。还把聚苯胺复合制成具有光学透明性雷达吸波材料， 喷涂在飞机座舱盖、精确制导武器的光学透明窗口上，以减弱目标的雷 达回波。
导电材料
17
2.3 厚膜导电材料
厚膜导电材料浆料是厚膜工艺中使用的一种浆料 。现在常用的浆料是含贵金属的厚膜导电材料浆 料，这些厚膜导电材料的电导性能很好，并且铂 －金导体具有非常好的抗焊料溶解性。由于价格 问题，目前也出现贱金属厚膜导电材料，目前已 应用在混合电路中。
厚膜导电材料的作用 厚膜导电材料的特性
2.2.1电容器电极材料
(2)金属化用锌和锡 金属化电容器用的电极蒸发材料，从 试验得知，铜、银、镉、锌、铝、锡都可 以采用。但由于镉、银等价格较贵，铜易 氧化，所以在电容器制造中，作为金属化 的材料广泛采用的只有锌、锡、铝。
12
2.2.2 引出线
电子元件的引出线与印制电路板联接，形成整机的功能部件。整机的可 靠性在很大程度上取决于引线的可靠性。电子元件引出线所用的导电材 料，因基材成分、镀（涂）层种类、含杂量、厚度和生产工艺不同，各 种引出线在机械性能、电性能、热性能、磁性能，耐蚀性和可焊性上各 有不同，在选用电子元件引出线时应具体考虑以下情况： ①引出线对电子元件本身的影响，如引出线的导电性、接触电阻、离子 和分子的迁移、化学变化和电化学影响。 ②引出线对电子元件密封性影响，如引出线与电子元件包封料的亲和性 ，引出线的热胀系数及其熔封性。 ③是否适应电子元件生产工艺，如引出线是否适于清洗、烘干、对焊、 熔焊、轧扁、铆接、涂漆、烘漆、电气老练、机械设备的牵引打弯，是 否适应高速连续生产，能经受气体污染否等。 ④引出线是否适应整机的工作环境，能否确保整机不因引出线而发生故 障，如能否经受高温、低温、潮热、盐雾、震动等恶劣工作条件。 ⑤引出线是否适于整机的高密度群焊技术，其电子元件能否长期储存。
18
2.3.1 厚膜导电材料的作用
在厚膜混合集成电路中，厚膜导电材料的作用是 固定分立的有源器件和无源元件，作为元件之间的互 连线及作为厚膜电容的上下电极及外引线的焊区等。 现在常用的浆料是含贵金属的厚膜导电材料浆料 ，它们在空气中烧结，所用的贵金属主要为金、银－ 金以及银、铂、钯的二元或三元合金。这些厚膜导电 材料的电导性能很好，并且铂－金导体具有非常好的 抗焊料溶解性。 由于贵金属价格上涨，需要寻求价格低廉而性能 优良的新导体材料，因此出现了一些贱金属厚膜导电 材料。常见的有铜、镍－硼、铝－硼，其中，铜导体 是比较成熟的，目前已应用在混合电路中。
功能高分子05第4章导电高分子材料PPT教学课件
2020/10/16
12
复合型导电高分子材料的导电作用主要通过其中的 导电材料完成。
复合型导电高分子材料的结构形式：
(1)分散复合结构 导电性粉末 、纤维分散在基体中
(2)层状复合结构 导电层独立存在，两面覆盖基体材 料
(3)表面复合结构 导电材料复合到基体表面
(4)梯度复合结构 两材料连续相间有浓度渐变的过渡 层
因为σ电子是无法延主链移动的，而π电子虽较易
移动，但也相当定域化，因此必需再加以掺杂，亦
即移去主链上部分电子(氧化)或注入数个电子(还原)，
这些电洞或额外电子可以在分子链上移动，使此高
分子成为导电体。
2020/10/16
18
当聚乙炔被氧化或还原后主链上即产生自由 基离子或称为极子。
以卤素为氧化剂及碱金属为还原剂为例，掺 杂反应式如下：
2020/10/16
7
按其结构特征及导电机理又可分为： 电子导电聚合物、 离子导电聚合物、 氧化还原型导电聚合物。
2020/10/16
8
复合型导电高分子材料是由绝缘性高分子材 料和各种导电物质通过复合方式制成。
导电物质：炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金 属纤维、金属氧化物等。
复合型导电高分子材料兼有高分子材料的易加 工特性和金属的导电性。
2020/10/16
13
复合型导电高分子材料的性质： (1)导电性质
分散相在连续相中形成导电网络 (2) 压敏性质
材料受到外力作用时，其电性能明显变化 (3) 热敏性质
温度变化时，材料电性能明显变化
2020/10/16
14
复合型导电高分子材料的应用：
(1) 导电性质的应用
金属/环氧树脂导电胶粘剂用于电子器件的连接， 抗震性能好
导电聚合物PPT课件
第132页/共62页
第三节 电子导电型聚合物
一、导电机理与结构特征
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
每一CH 自由基结构单元p电子轨道中只有一个 电子。 根据分子轨道理论，相领的两个自由基 p 电 子形成以下的分子轨道。
第143页/共62页
第三节 电子导电型聚合物
一、导电机理与结构特征
空轨道
PPy 涂在化学纤维等的表面而制成的复合膜具有同样的 导电性能，可以作为静电防止剂。有报道说聚吡咯有隐身 功能。
经掺杂导电率 可达100 S/cm.
第243页/共62页
4. 聚噻吩（PTh）
Sn
结构以及参杂等性质与聚吡咯相似，是五元杂环聚合物。溶
解性差。提高溶解度的方法主要考虑的还是导入烷基，为此 合成出了多种带有烷基的衍生物。
[RH—RH—RH2]2+
继续生成自由基，脱氢重复，增长高分子链。
第310页/共62页
用通式表示为：
（x+2）RH2
Epa
HR—（R）x—RH + （2x+2）H++ （2x+2）（-e）
聚吡咯的电化学聚合实例：
阳极氧化
N
-e
R
自由基偶合
R HN
N
NH
R
R
拖质子 -2H+
R N N R
链增长
N R
各种掺杂聚乙炔的导电性
掺杂方法 未掺杂 p-型掺杂(氧化型)
掺杂剂
顺式聚乙炔 反式聚乙炔 碘蒸汽 五氧化二砷
第三节 电子导电型聚合物
一、导电机理与结构特征
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
每一CH 自由基结构单元p电子轨道中只有一个 电子。 根据分子轨道理论，相领的两个自由基 p 电 子形成以下的分子轨道。
第143页/共62页
第三节 电子导电型聚合物
一、导电机理与结构特征
空轨道
PPy 涂在化学纤维等的表面而制成的复合膜具有同样的 导电性能，可以作为静电防止剂。有报道说聚吡咯有隐身 功能。
经掺杂导电率 可达100 S/cm.
第243页/共62页
4. 聚噻吩（PTh）
Sn
结构以及参杂等性质与聚吡咯相似，是五元杂环聚合物。溶
解性差。提高溶解度的方法主要考虑的还是导入烷基，为此 合成出了多种带有烷基的衍生物。
[RH—RH—RH2]2+
继续生成自由基，脱氢重复，增长高分子链。
第310页/共62页
用通式表示为：
（x+2）RH2
Epa
HR—（R）x—RH + （2x+2）H++ （2x+2）（-e）
聚吡咯的电化学聚合实例：
阳极氧化
N
-e
R
自由基偶合
R HN
N
NH
R
R
拖质子 -2H+
R N N R
链增长
N R
各种掺杂聚乙炔的导电性
掺杂方法 未掺杂 p-型掺杂(氧化型)
掺杂剂
顺式聚乙炔 反式聚乙炔 碘蒸汽 五氧化二砷
材料的导电性能课件
晶体按导电性能的高低可以分为
导体
半导体
绝缘体
它们的导电性能不同， 是因为它们的能带结构不同。
材料的导电性能
27
27
金属、半导体和绝缘体的能带结构
材料的导电性能
28
3.2.2 导电材料与电阻材料
导电材料是以传送电流为主要目的的材料。对于像电力工业 这样的强电应用的导电材料，主要有铜、铝及其合金。 而像电子工业这样的弱电应用的导电材料则除了铜、铝之外， 还常用金、银等。
镁晶体的与之相应能带也是全满带
3p:
与之相应能带是空带
Mg 金属电子能带 3p 3s
镁晶体的 3s 与 3p 能带存在交叠
材料的导电性能
12
能带重叠现象
Mg的能带结构
材料的导电性能
13
Mg的能带结构
• 镁原子的核外电子结构为1s22s22p63s2。像镁这样的周期 表ⅡA族元素的最外层3s轨道有2个电子，所以按理说它的 3s能带就会被电子全部占满。
第3章 导电物理
3.2 能带结构及导电材料
材料的导电性能
1
3.2.1 能带结构 3.2.2 导电材料与电阻材料 3.2.3 其他材料的导电性能
材料的导电性能
2
根据原子结构理论，每个电子都占有一个分立的能级。 Pauli不相容原理，每个能级只能容纳2个电子
电子填充能带的原则：
1、泡利不相容原理：不能有两个电子处于完全相同的量子态 2、首先填充能量最小的状态
能级分布取决于原子之间的距离
导带
禁带
材料的导电性能
9
钠的能带结构
•钠只有1个3s电子，在3s价带只有一半的能级被电子所占据。 自然，这些被电子占据的能级应该是能量较低的能级，而3s价 带中能量较高的处于上方的能级很少有电子占据。
导电材料课件
《导电材料》PPT课件
铝箔制备工艺 高纯铝铸锭经600℃ 左右均匀化处理后
在540 ℃ 热轧, 热轧板分别经450℃ 左 右中间退火后 ，直接冷轧至0.1mm厚 度，最后经成品退火获软态箔材。
《导电材料》PPT课件
铝箔制造车间
铝箔
《导电材料》PPT课件
2 晶粒大小 影响机械性能，晶粒粗大，强度下降 研究方向——晶粒细化
导电材料最主要的性质：
➢ 良好的导电性能； ➢ 根据使用目的不同，除了导电性外，有时 还要求有足够的机械强度、耐磨、耐高温、抗 氧化、耐蚀、高的热导率等。
《导电材料》PPT课件
常用导电材料
2.1 金属导电材料 2.2 电极和电刷材料 2.3 厚膜导电材料 2.4 薄膜导电材料 2.5 复合材料导电材料
《导电材料》PPT课件
2.1 金属导电材料
《导电材料》PPT课件
2.1.1 金属导电材料概论
1 定义:
导电材料:指电流容易通过的材料。常用作电 极、电刷、电线等。 作为导电材料，希望其电阻率尽可能地小(≦106·m)。但是，为了满足其他条件，例如机械强 度、加工性、耐腐蚀性、经济性等，在许多情况 也会使用电阻率较大的。
比重小。
《导电材料》PPT课件
1 铝箔
铝箔电极成分
《导电材料》PPT课件
影响铝箔电极性能的主要因素： 1 杂质
2 晶粒大小
1 杂质： 主要是 Fe 、Si、Cu
Fe ：危害最大。它在铝中的溶解度极小，在室 温下几乎不溶于Al，至共晶温度(655℃)达最大 溶解度时也仅为0 04 %Fe。在高纯铝中，极微 量的Fe(如0. 003% )也常常发生原子的非平衡 偏聚现象，从而阻碍立方织构的形成和发展，降 低电容量．增加漏电流。因此，严格控制Fe在 高纯铝箔中的含量及存在形态。
铝箔制备工艺 高纯铝铸锭经600℃ 左右均匀化处理后
在540 ℃ 热轧, 热轧板分别经450℃ 左 右中间退火后 ，直接冷轧至0.1mm厚 度，最后经成品退火获软态箔材。
《导电材料》PPT课件
铝箔制造车间
铝箔
《导电材料》PPT课件
2 晶粒大小 影响机械性能，晶粒粗大，强度下降 研究方向——晶粒细化
导电材料最主要的性质：
➢ 良好的导电性能； ➢ 根据使用目的不同，除了导电性外，有时 还要求有足够的机械强度、耐磨、耐高温、抗 氧化、耐蚀、高的热导率等。
《导电材料》PPT课件
常用导电材料
2.1 金属导电材料 2.2 电极和电刷材料 2.3 厚膜导电材料 2.4 薄膜导电材料 2.5 复合材料导电材料
《导电材料》PPT课件
2.1 金属导电材料
《导电材料》PPT课件
2.1.1 金属导电材料概论
1 定义:
导电材料:指电流容易通过的材料。常用作电 极、电刷、电线等。 作为导电材料，希望其电阻率尽可能地小(≦106·m)。但是，为了满足其他条件，例如机械强 度、加工性、耐腐蚀性、经济性等，在许多情况 也会使用电阻率较大的。
比重小。
《导电材料》PPT课件
1 铝箔
铝箔电极成分
《导电材料》PPT课件
影响铝箔电极性能的主要因素： 1 杂质
2 晶粒大小
1 杂质： 主要是 Fe 、Si、Cu
Fe ：危害最大。它在铝中的溶解度极小，在室 温下几乎不溶于Al，至共晶温度(655℃)达最大 溶解度时也仅为0 04 %Fe。在高纯铝中，极微 量的Fe(如0. 003% )也常常发生原子的非平衡 偏聚现象，从而阻碍立方织构的形成和发展，降 低电容量．增加漏电流。因此，严格控制Fe在 高纯铝箔中的含量及存在形态。
导电高分子材料聚吡咯ppt课件
15
介质的选择：
16
反应体系的理化性质：包括反应温度、 pH 值、电压、电流密度等对PPy 的导 电性也有不同程度的影响。大量研究表 明，随反应温度提高、PH值的升高 PPy 的导电率反而下降。
17
化学氧化法：化学氧化法是在一定的反 应介质中加入特定的氧化剂，使得单体 在反应中直接生成聚合物并同时完成掺 杂过程。
表面活性剂、反应时间、反应温度及反 应制备工艺对Ppy的导电性都有影响
18
四、聚吡咯的性能改进
1、聚吡咯与纳米材料的复合：保留导 电性能的同时可降低材料成本，而且又 赋予材料其他功能特征。
2、聚吡咯与其他聚合物的复合：如可 以提高尼龙-66的结晶度和结晶度完整 性，其复合膜表面的Ppy具有网状结构 等。
5
二、聚吡咯导电机理
优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡 咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其 他导电高分子相比，因具有电导率较高、 易成膜、柔软、无毒等优点
6
聚吡咯(polypyrrole,PPy)掺杂后才具 有较好的导电性。常用的掺杂剂有金属 盐类如如FeCl3，卤素如I2、Br2，质子 酸如H2SO4 及路易斯酸如BF3 等。不同 种类的掺杂剂对PPy掺杂以形成高导电 性的机理不同，一般分为电荷转移机理 和质子酸机理。
导电高分子材料聚吡咯
1
一、导电高分子分类 二、聚吡咯导电机理 三、PPy的制备及影响电导率的因素 四、Ppy的性能改进
2
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭π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。
9
此时PPy的链结构即为一般的氧化掺杂结构， 如图 1(a)。
介质的选择：
16
反应体系的理化性质：包括反应温度、 pH 值、电压、电流密度等对PPy 的导 电性也有不同程度的影响。大量研究表 明，随反应温度提高、PH值的升高 PPy 的导电率反而下降。
17
化学氧化法：化学氧化法是在一定的反 应介质中加入特定的氧化剂，使得单体 在反应中直接生成聚合物并同时完成掺 杂过程。
表面活性剂、反应时间、反应温度及反 应制备工艺对Ppy的导电性都有影响
18
四、聚吡咯的性能改进
1、聚吡咯与纳米材料的复合：保留导 电性能的同时可降低材料成本，而且又 赋予材料其他功能特征。
2、聚吡咯与其他聚合物的复合：如可 以提高尼龙-66的结晶度和结晶度完整 性，其复合膜表面的Ppy具有网状结构 等。
5
二、聚吡咯导电机理
优点：具有共轭双键的导电高分子聚吡 咯由于合成方便、抗氧化性能好，与其 他导电高分子相比，因具有电导率较高、 易成膜、柔软、无毒等优点
6
聚吡咯(polypyrrole,PPy)掺杂后才具 有较好的导电性。常用的掺杂剂有金属 盐类如如FeCl3，卤素如I2、Br2，质子 酸如H2SO4 及路易斯酸如BF3 等。不同 种类的掺杂剂对PPy掺杂以形成高导电 性的机理不同，一般分为电荷转移机理 和质子酸机理。
导电高分子材料聚吡咯
1
一、导电高分子分类 二、聚吡咯导电机理 三、PPy的制备及影响电导率的因素 四、Ppy的性能改进
2
导电高分子的分类
所谓导电高分子是由具有共轭π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。
9
此时PPy的链结构即为一般的氧化掺杂结构， 如图 1(a)。
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6
2.1 金属导电材料
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7
2.1.1 金属导电材料概论
1 定义:
导电材料:指电流容易通过的材料。常用作电 极、电刷、电线等。 作为导电材料，希望其电阻率尽可能地小(≦106·m)。但是，为了满足其他条件，例如机械强 度、加工性、耐腐蚀性、经济性等，在许多情况 也会使用电阻率较大的。
1. 温度 温度↑，电阻↑，电导率↓
p
T
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14
2. 成分 杂质成份↑ 导电性↓
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15
2.1.2 铜及铜合金
➢ 铜是最重要的导电金属，电阻很小，并且有很高的可 锻性和延展性，以及良好的耐蚀性。 ➢ 铜分硬铜和软铜两种。 ➢ 硬铜:机械强度较高，常用于电车触滑线、架空电力线 路用的裸铜线、配电装置用的母线和电机整流子片等。 ➢ 软铜: 机械强度比硬铜低，常用作电线、电缆的线芯。
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12
➢常用的金属导电材料：铜、铝、铁、钨、锡等。 ➢铜、铝、铁主要用于制作导线或母线。 ➢钨的熔点较高，可用它制作灯丝。 ➢锡的熔点低，主要用作导线的接头焊料。 ➢其他良导体材料还有很多，如银、铬、镁、锌、锰、 镍等，因为它们的蕴藏量少，价格高，故很少采用。
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13
影响金属导电性的因素：温度、成分
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29
Si： Si在Al中的溶解度比较大，对铝性 能的影响比较复杂 ，一般认为在高纯铝 中Si的存在可加速Fe的体扩散．促使 AlxFeySiz三元化合物的析出，有利于立 方织构的形成和发展.
电容器：由两块正负电极和夹在中间的绝缘介质组成,
主要原理充、放电。
金属极板
金属极板
电介 质
电极：是电容器的重要组成部分，它在电容器
中起着形成电场，聚集电荷的作用。
精选课件ppt24Βιβλιοθήκη 精选课件ppt25
电极材料应满足的性能
① 应具有优良的导电性能，体积电阻率要小； ② 具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性，不易氧化； ③ 应有良好的机械性能。如不易变形、压延性和柔韧
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21
铝： 电导率为61%（仅次于银、铜、金），
相对密度为铜的1∕3。
它可以代替铜导线制成高压配电线，160kV以上
用的钢丝增强铝电缆、合金增强铝线、全铝增强
铝线等。
国际上通用的硬铝线则主要用于送、配电线，它
只能在90℃以下连续使用。
对于大容量高压输电导线要在150℃下连续工作，
需要含Zr（锆）等耐热铝合金；而变电所用的母
9
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10
IEC( 国 际 电 工 委 员 会 标 准 ) 规 定 ， 电 阻 率 为
1.7241µ ·cm的标准软铜的电导率作为100％，
其他材料的电导率与之比较，以百分电导率表示。
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11
3 金属导电材料应具备的条件
电导率大; 易连接; 较大的抗拉强度、易弯曲、容易加工成型; 耐腐蚀; 产量大、价格低等。
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16
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17
➢由于纯金属的抗拉强度都比较低，所以在 对抗拉 强度要求高的场合，应采用热处理 的金属或合金.
为什么合金比纯金属的强度、硬度大？
1 形成固溶体产生晶格畸变，阻碍外力对材料引起的形变 2 金属间化合物形成
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18
铜合金和纯铜相比：具有更好机械性能；
其电导率比纯铜稍低；
铜合金更加常用。
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19
铜-铬线：
电话线、输电线、大直径架空线
铜-镍-硅合金线：
导电发条、高抗拉强度架空通讯线和 无轨电车电缆线等。
铜-铍合金线：
轴承、弹簧，无轨电车和地铁电缆， 特别适用于高湿场合。其缺点是铍的价格高。
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20
2.1.3 铝及铝合金
铝是仅次于铜电导率的金属； 相对密度为铜的1/3； 铝的储量比较丰富。 近年来内由于铜产量的不足而作为铜的代替品被广泛应用。
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4
导电材料最主要的性质：
➢ 良好的导电性能； ➢ 根据使用目的不同，除了导电性外，有时还 要求有足够的机械强度、耐磨、耐高温、抗氧 化、耐蚀、高的热导率等。
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5
常用导电材料
2.1 金属导电材料 2.2 电极和电刷材料 2.3 厚膜导电材料 2.4 薄膜导电材料 2.5 复合材料导电材料
比重小。
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27
1 铝箔
铝箔电极成分
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28
影响铝箔电极性能的主要因素： 1 杂质
2 晶粒大小
1 杂质： 主要是 Fe 、Si、Cu
Fe ：危害最大。它在铝中的溶解度极小，在室 温下几乎不溶于Al，至共晶温度(655℃)达最大 溶解度时也仅为0 04 %Fe。在高纯铝中，极微 量的Fe(如0. 003% )也常常发生原子的非平衡 偏聚现象，从而阻碍立方织构的形成和发展，降 低电容量．增加漏电流。因此，严格控制Fe在高 纯铝箔中的含量及存在形态。
第二章 导电材料
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1
电导率>106 s/m
电导率无限大
电导率10-7 ~104 s/m
电导率 < 10-7 s/m
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2
各种材料在室温下的电阻率
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3
导电材料
是电子元器件和集成电路中应用最广泛的 一种材料，用来制造传输电能的电线电缆， 传导电信息的导线、引线和布线。
线则要在200 ℃下连续工作，必须使用超耐热铝
合金。
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22
为了解决纯铝抗拉强度低的缺点，加入硅、铜、镁等 热处理后获得相应合金。
铝锌镁合金 铝镁硅合金
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23
2.2 电极和电刷材料
2.2.1 电容器电极材料 2.2.2 引出线 2.2.3 电刷材料
2.2.1 电容器电极材料
性要好、抗拉强度高、与电容器工艺匹配； ④ 密度小，热导率大； ⑤ 易于焊接，具有适当的熔点和沸点； ⑥ 材料来源广泛，价格便宜。
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26
电极常用材料——铝材
1 铝箔 2 铝膜
电于元器件中，铝被广泛用作电极和引线材料原因
铝的导电性能仅次于金、银和铜，是一种良好的 导电材料。
由于铝的面心立方晶格结构而富于延展性，具有 优良的加工性。其机械强度良好。
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8
2．导电材料的电气性质
(1)电阻与电阻率
R L
A
:导体的电阻率 L：材料与长度 A：断面积成反比
(2)电阻温度系数
导体的电阻随温度的变化而变化。温度为的电阻可表示为 ：
RT=RT1[1+aT1(T-T1)]
RT1为在基准温度T1的电阻, aT1为在基准温度T1的电阻温度系数
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