文档介绍：高分子物理论文: 导电聚合物概况姓名: 学号: 时间: 导电聚合物的发展在日常生活中, 高分子材料遍及每一个角落, 并且己经成为不可或缺的一部分, 如塑料、樣胶、合成纤维等。一直以来, 有机高分子材料通常被人们归属于绝缘体的范畴。直到 1977 年, 日本科学家白川英树(ffidekiShirakawa) 、美国髙分子化学家黑格尔(Alan JHeeger) 以及麦克迪尔米德(Alan G MacDiarmid) 合作研究, 发现掺杂碘(I 2) 或五***化***(AsF 5) 的聚乙炔膜呈现出明显的金属导电性, 电导率可以达到 103S/cm, 而且伴随着掺杂过程, 聚乙块薄膜的颜色也由银灰色逐渐转变为具有金属光泽的金黄色, 由此改变了高分子是绝缘体的观念, 并诞生了导电聚合物这一自成体系的多学科交叉的全新研究领域, 上述三位科学家也因在导电聚合物领域的卓越贡献分享了 2000 年度诺贝尔化学奖。导电聚合物(Conductive polymer) , 更精确的说是本征导电聚合物(intrinsically conductive polymer , 缩写: ICP) 是一种具导电性的高分子聚合物, 又称导电塑胶与导电塑料。最简单的例子是聚乙炔。这样的化合物可以具有金属导电性或者可以是半导体。导电聚合物的最大的优点是它们的可加工性, 主要是由于分散系。导电聚合物通常不是热塑性塑料, 也就是说, 它们不是可以热成型。但是, 像绝缘聚合物, 它们是有机材料。当高分子结构拥有延长共轭双键, 离域π键电子不受原子束缚, 能在聚合链上自由移动, 经过掺杂后, 可移走电子生成空穴, 或添加电子, 使电子或空穴在分子链上自由移动, 从而形成导电分子。常见的导电聚合物有: 聚苯***、聚吡咯、聚噻吩和聚对苯乙烯,以及它们的衍生物。导电聚合物,从左上依序是:聚乙炔、聚对苯乙烯、聚吡咯(X= NH) 和聚噻吩(X= S);和聚苯***(X= NH/N) 以及聚苯硫醚(X= S). 按照材料的结构和组成, 可以将导电聚合物分为两大类, 即结构型( 或称本征型) 导电聚合物和复合型导电聚合物。结构型导电聚合物是指具有长程π电子共轭主链、各向异性、准一维电子结构的化合物经掺杂使其由绝缘体转变为导体的一类聚合物的统称, 它们也被称为本征型导电聚合物。结构型导电聚合物除了具有高分子的长链结构以外, 还含有由掺杂而引入的对阳离子(n- 型掺杂) 或对阴离子(P- 型掺杂)。复合型导电聚合物是指在绝缘性通用高分子材料中掺入炭黑或金属粉等导电填料, 经过分散、层积等方法制备而成的复合材料, 复合型导电聚合物制备简便、成本较低、实用性强并己有多种商业化产品问世, 这类导电聚合物在导电涂料、导电粘合剂和抗静电涂层等方面均有广泛应用。赫尔曼· 施陶丁格在 1920 年确立了高分子聚合物的概念。华莱士· 卡罗瑟斯 1935 年在杜邦公司发明了耐纶的聚合反应。第一个高导电性的有机化合物是在电荷转移配合物。在 1950 年代,研究人员报告说,多环芳香族化合物形成的半导电荷转移配合物的盐与卤素。在 1954 年,研究人员在贝尔实验室和其他地方报道的有机电荷传输配合物的电阻低至 8 欧姆- 厘米。在 1970 年代初期, 研究人员展示了四硫富瓦烯的盐显示出几乎有金属导电性, 而其超导电性被展示在 1980 年。对于电荷转移盐的广泛研究一直持续到今天。虽然这些化合物在技术上并不是聚合物, 但是这表明有机化合物可以导电。尽管有机导体在以前有断续的被讨论, 这个领域被特别激励是由于跟随着 BCS 理论的发现而来的超导现象的预测。卡尔· 齐格勒和居里奥· 纳塔在聚合反应的催化剂研究上作出很大贡献,因此共同获得 1963 年诺贝尔化学奖。保罗· 弗洛里发究出近代高分子聚合物理论, 贡献巨大,于 1974 年诺贝尔化学奖。虽然大多数的量子领域操作是小于 100 纳米的尺度, 但是,“分子”电子过程可以在宏观尺度上集体表现。例子包括量子穿隧效应, 负阻, 声子辅助跳频和极子。在 1977 年, 白川英树、艾伦· 麦克德尔米德和艾伦· 黑格报告了在掺碘的氧化聚乙炔有类似的高导电率。因为在导电聚合物领域也就是共轭聚合物有开创性的发现, 他们共同获得 2000 年诺贝尔化学奖。自从 1980 年代后期, 有机发光二极管( OLED ) 已成为导电聚合物的一个重要应用。导电机制当聚合物之单体重复连接时, 因为π电子轨域相互影响, 使能带变小, 因此可以达到半导体, 甚至导体的性质。另外由于共振结构, 比起一般聚合物可以耐高温, 并且拥有光电性质, 像是导电率、电容率。导电聚合物的高分子主链由单、双键交替组成, 这种排列使得沿高分子主链的成键分子轨道和反键分子轨道离域化。如果其中成键分子轨道或反键分子轨道通过形成电荷