导电高分子及其复合材料3课件

《导电高分子及其复合材料3课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《导电高分子及其复合材料3课件（59页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、导电高分子及导电导电高分子及导电高分子材料高分子材料导电高分子及其复合材料(3)课件前言前言v高分子材料一般作为绝缘材料使用高分子材料一般作为绝缘材料使用 如电线的绝缘层等。如电线的绝缘层等。v如果高分子材料能象金属一样导电，我们生如果高分子材料能象金属一样导电，我们生活将会发生什么变化呢？活将会发生什么变化呢？（1）用高分子材料代替金属电线：用高分子材料代替金属电线：质量轻，价格便质量轻，价格便宜，资源广泛。宜，资源广泛。（2）可以解决生活中的很多静电吸尘问题）可以解决生活中的很多静电吸尘问题（3）电磁波屏蔽）电磁波屏蔽.导电高分子及其复合材料(3)课件 传传统统的的高高分分子子是是以以共共

2、价价键键相相连连的的一一些些大大分分子子，组组成成大大分分子子的的各各个个化化学学键键是是很很稳稳定定的的，形形成成化化学学键键的的电电子子不不能能移移动动，分分子子中中无无很很活活泼泼的的孤孤对对电电子子或或很很活活泼泼的的成成键键电电子子，为为电电中中性性，所所以以高高分分子子一一直直视视为为绝绝缘缘材料。材料。n n为什么高分子材料一般是绝缘的？为什么高分子材料一般是绝缘的？导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件高分子材料有可能导电吗？高分子材料有可能导电吗？108107 S/m103102 S/mTi(OC4H9)4Al(C2H5)3HCCH温度温度 1974

3、年日本筑波大学年日本筑波大学H.Shirakawa在合成聚乙炔的实验中，在合成聚乙炔的实验中，偶然地投入过量偶然地投入过量1000倍的催化剂，合成出令人兴奋的有倍的催化剂，合成出令人兴奋的有铜色的顺铜色的顺式聚乙炔薄膜与银白色光泽的反式聚乙炔。式聚乙炔薄膜与银白色光泽的反式聚乙炔。有机高分子不能作为有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。导电材料的概念被彻底改变。导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件世纪发现世纪发现导电高分子材料导电高分子材料 G.MacDiarmid H.Shirakawa J.Heeger 艾伦马克迪尔米德 白川英树 艾伦黑格导电高分子及其复

4、合材料(3)课件n n其他导电高分子材料其他导电高分子材料 聚噻吩聚噻吩聚噻吩聚噻吩 聚苯胺聚苯胺聚苯胺聚苯胺 聚对苯撑乙炔聚对苯撑乙炔聚对苯撑乙炔聚对苯撑乙炔 聚吡咯聚吡咯聚吡咯聚吡咯 由于分子中双键的由于分子中双键的电子的非定域性，这类聚合物大都表现出一电子的非定域性，这类聚合物大都表现出一定的导电性。定的导电性。以及聚对苯（以及聚对苯（PPPPPP）、聚咔唑（）、聚咔唑（PCBPCB）、聚喹林（）、聚喹林（PQPQ）、）、聚硫萘（聚硫萘（PTINPTIN）导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件电子导电聚合物特征电子导电聚合物特征 有机聚合物成为导体的必要条件：有

5、机聚合物成为导体的必要条件：有机聚合物成为导体的必要条件：有机聚合物成为导体的必要条件：有能使其内部有能使其内部有能使其内部有能使其内部某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轨结构某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轨结构某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轨结构某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轨结构。电子导电型聚合物的共同结构特征：电子导电型聚合物的共同结构特征：电子导电型聚合物的共同结构特征：电子导电型聚合物的共同结构特征：分子内具有大分子内具有大分子内具有大分子内具有大的共扼的共扼的共扼的共扼 电子体系，具有跨键移动能力的电子体系，具有跨键移动能力的电子体系，具有跨键移

6、动能力的电子体系，具有跨键移动能力的 价电子成为价电子成为价电子成为价电子成为这一类导电聚合物的唯一载流子这一类导电聚合物的唯一载流子这一类导电聚合物的唯一载流子这一类导电聚合物的唯一载流子。已知的电子导电聚合物，除早期发现的聚乙炔，多已知的电子导电聚合物，除早期发现的聚乙炔，多已知的电子导电聚合物，除早期发现的聚乙炔，多已知的电子导电聚合物，除早期发现的聚乙炔，多为芳香单环、多环、以及杂环的共聚或均聚物为芳香单环、多环、以及杂环的共聚或均聚物为芳香单环、多环、以及杂环的共聚或均聚物为芳香单环、多环、以及杂环的共聚或均聚物 。n n根据载流子的不同，导电高分子的导电机理可分为根据载流子的不同，

7、导电高分子的导电机理可分为三种：三种：电子导电电子导电、离子导电离子导电和和氧化还原导电氧化还原导电三种：三种：导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件n n 纯净的，或未予纯净的，或未予“掺掺杂杂”的电子导电聚合物的电子导电聚合物分子中各分子中各 键分子轨道之键分子轨道之间还存在着一定的间还存在着一定的能级能级差差。而在电场力作用下，。而在电场力作用下，电子在聚合物内部迁移电子在聚合物内部迁移必须跨越这一能级差，必须跨越这一能级差，这一能级差的存在这一能级差的存在造成造成 价电子还不能在共轭聚价电子还不能在共轭聚合中完全自由跨键移动合中完全自由跨键移动。因而其导电能力

8、受到影因而其导电能力受到影响，导电率不高。属于响，导电率不高。属于半导体范围。半导体范围。导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件 图中碳原子右上角的符号图中碳原子右上角的符号 表示未参与形成表示未参与形成 键的键的p p电子。上电子。上述聚乙炔结构可以看成内多享有一个木成对电子的述聚乙炔结构可以看成内多享有一个木成对电子的CHCH自由基组自由基组成的长链，当所有碳原子处在一个平面内时，其末成村电子云在成的长链，当所有碳原子处在一个平面内时，其末成村电子云在空间取向为相互平行并相互重叠构成共短空间取向为相互平行并相互重叠构成共短 键。根据固态物理键。根据固态物理理论，这

9、种结构应是一个理想的一维金属结构理论，这种结构应是一个理想的一维金属结构 电子应能在一电子应能在一维方向上自由移动，这是维方向上自由移动，这是聚合物导电的理论基础聚合物导电的理论基础聚合物导电的理论基础聚合物导电的理论基础。由分子电子结构分析，聚乙炔结构可以写成以下形式。由分子电子结构分析，聚乙炔结构可以写成以下形式。由分子电子结构分析，聚乙炔结构可以写成以下形式。由分子电子结构分析，聚乙炔结构可以写成以下形式。导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件 如上图所示，两个能带在能量上存在着如上图所示，两个能带在能量上存在着如上图所示，两个能带在能量上存在着如上图所示，两个

10、能带在能量上存在着个差值，而导电状个差值，而导电状个差值，而导电状个差值，而导电状态下态下态下态下P P电子离域运动必须越过这个能级差。这就是我们在线性电子离域运动必须越过这个能级差。这就是我们在线性电子离域运动必须越过这个能级差。这就是我们在线性电子离域运动必须越过这个能级差。这就是我们在线性共扼体系中碰到的阻碍电子运动，因而影响其电导率的基本共扼体系中碰到的阻碍电子运动，因而影响其电导率的基本共扼体系中碰到的阻碍电子运动，因而影响其电导率的基本共扼体系中碰到的阻碍电子运动，因而影响其电导率的基本因素因素因素因素n n 如果考虑到每个如果考虑到每个CHCH自由基结构单元自由基结构单元p p电

11、子轨道中只有一个电子，电子轨道中只有一个电子，而根据而根据分子轨道理论分子轨道理论，一个分子轨道中只有，一个分子轨道中只有填充两个自旋方向相反的填充两个自旋方向相反的电子才能处于稳定态电子才能处于稳定态。每个。每个P P电子占据电子占据个个 轨道构成上图所述线性轨道构成上图所述线性共轭电子体系应是一个半充满能带，是非稳定态。它趋向于组成双共轭电子体系应是一个半充满能带，是非稳定态。它趋向于组成双原子对使电子成对占据其中一个分子轨道，而另一个成为空轨道。出原子对使电子成对占据其中一个分子轨道，而另一个成为空轨道。出于空轨道和占有轨道的能级不同使原有于空轨道和占有轨道的能级不同使原有p p原子形成

12、的能带分裂成两原子形成的能带分裂成两个亚带，一个为全充满能带，构成价带，另一个为空带，构成导带。个亚带，一个为全充满能带，构成价带，另一个为空带，构成导带。导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件 现代结构分析和测试结果证明，现代结构分析和测试结果证明，线性共轭聚合物中相邻线性共轭聚合物中相邻的两个键的键长和键能是有差别的的两个键的键长和键能是有差别的。这一结果间接证明了。这一结果间接证明了在此体系中存在着能带分裂。在此体系中存在着能带分裂。PeierlsPeierls理论不仅解释了线性共理论不仅解释了线性共扼型聚合物的导电现象和导电能力，也提示我们如何寻找、扼型聚合物

13、的导电现象和导电能力，也提示我们如何寻找、提高导电聚合物导电能力的方法。提高导电聚合物导电能力的方法。电子的相对迁移是导电的基础。电子如若要在共扼电子的相对迁移是导电的基础。电子如若要在共扼 电子体系中自由移动、首先要克服满带与空带之间的能电子体系中自由移动、首先要克服满带与空带之间的能级差，因为满带与空带在分子结构中是互相间隔的。这级差，因为满带与空带在分子结构中是互相间隔的。这一能级差的大小决定了共轭型聚合物的导电能力的高低。一能级差的大小决定了共轭型聚合物的导电能力的高低。正是由丁这一能级差的存在决定了我们得到的不是一个正是由丁这一能级差的存在决定了我们得到的不是一个良导体，而是半导体。

14、良导体，而是半导体。由此可见，减少能带分裂造成的能级差是提高共轭型导电减少能带分裂造成的能级差是提高共轭型导电聚合物电导率的主要途径。聚合物电导率的主要途径。导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件电子导电聚合物的掺杂电子导电聚合物的掺杂n n掺杂的作用掺杂的作用掺杂的作用掺杂的作用：在聚合物的空轨道中加入电子，或从占在聚合物的空轨道中加入电子，或从占有轨道中拉出电子，进而改变现有有轨道中拉出电子，进而改变现有 电子能代的能级，电子能代的能级，出现能量居中的半充满能带，减小能带间的能量差，出现能量居中的半充满能带，减小能带间的能量差，使得自由电子或空穴移动的阻碍力减小因

15、而导电能力使得自由电子或空穴移动的阻碍力减小因而导电能力大大提高。大大提高。1 1）物理化学掺杂物理化学掺杂物理化学掺杂物理化学掺杂：n-n-掺杂：给电子的物质（如掺杂：给电子的物质（如NaNa），），又称还原掺杂又称还原掺杂 p-p-掺杂；接受电子的物质（如掺杂；接受电子的物质（如I I2 2），），又称氧化掺杂又称氧化掺杂2 2）电化学掺杂）电化学掺杂：氧化反应：掺杂氧化反应：掺杂ClOClO4 4-等阴离子，等阴离子，还原反应；掺杂还原反应；掺杂NRNR4 4+等阳离子等阳离子3 3）质子酸掺杂）质子酸掺杂：质子化反应：质子化反应4 4）其他物理掺杂）其他物理掺杂：光等激发：光等激发掺杂

16、方法导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件电子导电聚合物电导率影响因素1）掺杂过程、掺杂剂及掺杂量导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件 金属材料的电导温度系数是负值，即金属材料的电导温度系数是负值，即温度越高，电温度越高，电导率越低导率越低。电子导电聚合物的温度系数是正的；即电子导电聚合物的温度系数是正的；即随着温度的随着温度的升高电阻减小、电导率增加升高电阻减小、电导率增加2）温度：电在导电聚合物的电导率随着温度的变化而变化：式中sat、To和分别为常数，具体数值取决于材树本身的性质和掺杂的程度，取值一般在o.250.5之间。导电高分子及

17、其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件 随随着着共共扼扼链链长长度度的的增增加加，电电子子波波函函数数的的这这种种趋趋势势越越明明显显，从从而而有有利利于于自自由由电电子子沿沿着着分分子子共共轭轭链链移移动动，导导致致聚聚合合物物的的电电导导率率增增加加。从从图图中中可可以以看看出出，线线性性共共轭轭导导电电聚聚合合物物的的电电导导率率随随着着其其共共轭轭链链长长度度的的增增加加而而呈呈指指数数快快速速增增加加。因因此此，提提高高共共轭轭链链的的长长度度是是提提高高聚聚合合物物导导电电性性能能的的重重要要手手段之一这一结论对所有类型的电子导电聚合物都适用。段之一这一结论对所有类型

18、的电子导电聚合物都适用。3）分子中共轭链长度分子中共轭链长度：电在导电聚合物的电导率电在导电聚合物的电导率随着温度的变化而变化：随着温度的变化而变化：导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件离子导电高分子材料离子导电高分子材料载流子载流子：正、负离子n n载流子正、负离子的体积比电子大的多，使其不能在固体载流子正、负离子的体积比电子大的多，使其不能在固体的晶格间相对移动。的晶格间相对移动。n n构成导电必须的两个条件构成导电必须的两个条件构成导电必须的两个条件构成导电必须的两个条件：1 1）具有独立存在的正、负离子，而不是离子对具有独立存在的正、负离子，而不是离子对 2

19、 2）离子可以自由移动离子可以自由移动导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件影响离子导电聚合物的导电能力的因素影响离子导电聚合物的导电能力的因素n n聚合物其他因素：n n聚合物溶剂化能力：n n聚合物玻璃化温度：导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件改进离子导电聚合物导电性能的措施改进离子导电聚合物导电性能的措施1）共聚：降低Tg和结晶性能2）交联：降低材料的结晶性3）共混：提高导电性能4）增塑：降低Tg和结晶度导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件氧化还原型导电聚合物氧化还原型导电聚合物氧化还原型导电聚合物的导电

20、机理氧化还原型导电聚合物的导电机理导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件n n金属导电：金属导电：自由电子自由电子自由电子自由电子n n电子型导电聚合物：电子型导电聚合物：含有共轭含有共轭含有共轭含有共轭 键，载流子为电键，载流子为电键，载流子为电键，载流子为电子（空穴）或孤子。子（空穴）或孤子。子（空穴）或孤子。子（空穴）或孤子。n n离子型导电聚合物：离子型导电聚合物：载流子为正负离子。载流子为正负离子。载流子为正负离子。载流子为正负离子。n n氧化还原型导电聚合物：氧化还原型导电聚合物：可逆氧化还原反应可逆氧化还原反应可逆氧化还原反应可逆氧化还原反应 但总的来说

21、，结构型导电高分子的实际应用尚不普遍，但总的来说，结构型导电高分子的实际应用尚不普遍，关键的技术问题在于大多数关键的技术问题在于大多数结构型导电高分子在空气结构型导电高分子在空气中不稳定，导电性随时间明显衰减。中不稳定，导电性随时间明显衰减。此外，导电高分此外，导电高分子的子的加工性往往不够好加工性往往不够好，也限制了它们的应用。，也限制了它们的应用。导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件本征型导电高分子材料的合成方法本征型导电高分子材料的合成方法n n本征型导电高分子材料的合成方法主要有电化学聚本征型导电高分子材料的合成方法主要有电化学聚本征型导电高分子材料的合成方

22、法主要有电化学聚本征型导电高分子材料的合成方法主要有电化学聚合法和化学聚合法两种合法和化学聚合法两种合法和化学聚合法两种合法和化学聚合法两种：1.化学聚合法化学聚合法 聚苯（撑）的化学聚合法（聚苯（撑）的化学聚合法（Kovacic)导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件本征型导电高分子材料的合成方法本征型导电高分子材料的合成方法n n缺点：只适宜于合成小批量的生产缺点：只适宜于合成小批量的生产缺点：只适宜于合成小批量的生产缺点：只适宜于合成小批量的生产2.电化学聚合法聚苯（撑）电化学聚合法聚苯（撑）n n优点：纯度高，反应条件简单且容易控制优点：纯度高，反应条件简单且

23、容易控制优点：纯度高，反应条件简单且容易控制优点：纯度高，反应条件简单且容易控制导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件本征型导电高分子材料的合成方法本征型导电高分子材料的合成方法n n其他合成方法：3.乳液聚合法4.微乳液聚合法导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件n n高分子材料绝缘是因为其分子结构中共价键限制了电高分子材料绝缘是因为其分子结构中共价键限制了电高分子材料绝缘是因为其分子结构中共价键限制了电高分子材料绝缘是因为其分子结构中共价键限制了电子的移动，解决高分子材料导电性能的关键问题是产子的移动，解决高分子材料导电性能的关键问题是产

24、子的移动，解决高分子材料导电性能的关键问题是产子的移动，解决高分子材料导电性能的关键问题是产生电流的生电流的生电流的生电流的载流子载流子载流子载流子问题。问题。问题。问题。还有其他办法使高分子材料导电吗？还有其他办法使高分子材料导电吗？n 如果能设法在聚合物中引入足够数量的载流子，就可如果能设法在聚合物中引入足够数量的载流子，就可以使绝缘的聚合物变成半导体或导体。是这样子的吗？以使绝缘的聚合物变成半导体或导体。是这样子的吗？那么如果将导电的粒子填充到绝缘的聚合物中，让那么如果将导电的粒子填充到绝缘的聚合物中，让那么如果将导电的粒子填充到绝缘的聚合物中，让那么如果将导电的粒子填充到绝缘的聚合物中

25、，让导电粒子来充担载流子，所得复合材料可否也能导电呢导电粒子来充担载流子，所得复合材料可否也能导电呢导电粒子来充担载流子，所得复合材料可否也能导电呢导电粒子来充担载流子，所得复合材料可否也能导电呢？导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件 何为导电高分子复合材料？何为导电高分子复合材料？以结构型高分子从材料为基体（连续相），与各种以结构型高分子从材料为基体（连续相），与各种导电性物质（如碳系、金属、金属氧化物、结构型导导电性物质（如碳系、金属、金属氧化物、结构型导电高分子等），通过分散复合、层积复合、表面复合电高分子等），通过分散复合、层积复合、表面复合或梯度复合等方法

26、构成的具有导电能力的材料。其中或梯度复合等方法构成的具有导电能力的材料。其中又以分散复合方法最为常用。又以分散复合方法最为常用。导电填料在复合型导电高分子中起提供载流子的作用，导电填料在复合型导电高分子中起提供载流子的作用，它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。它的形态、性质和用量直接决定材料的导电性。导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件导电高分子复合材料的导电机理导电高分子复合材料的导电机理导电填料导电填料 聚合物基体聚合物基体 导电高分子及其复合材料(3)课件导电复合材料的导电机理导电复合材料的导电机理导电复合材料的逾渗现象导电复合材料的逾渗现象逾渗逾渗区间

27、区间导电高分子及其复合材料(3)课件导电高分子复合材料的基本概念导电高分子复合材料的基本概念v高分子基体材料高分子基体材料v导电填充材料导电填充材料导电高分子复合材料的组成导电高分子复合材料的组成v其他助剂其他助剂导电高分子及其复合材料(3)课件聚合物基导电复合材料制备方法聚合物基导电复合材料制备方法1.简单机械混合法：简单机械混合法：a)熔融共混；熔融共混；b)溶液共混法溶液共混法;c)乳液共混乳液共混v优点：工艺简单，宜大规模产业化优点：工艺简单，宜大规模产业化v缺点：分散效果不好缺点：分散效果不好导电高分子及其复合材料(3)课件简单机械混合法简单机械混合法:熔融共混熔融共混聚合物基导电复

28、合材料制备方法聚合物基导电复合材料制备方法导电高分子及其复合材料(3)课件聚合物基导电复合材料制备方法聚合物基导电复合材料制备方法2.填料表面的接枝改性处理后，再与聚合物基填料表面的接枝改性处理后，再与聚合物基体进行机械共混体进行机械共混碳黑接枝示意图（实例）碳黑接枝示意图（实例）导电高分子及其复合材料(3)课件v缺点缺点：工艺相对繁琐工艺相对繁琐v优点优点：界面作用强，界面作用强，分散效果好，逾渗值偏低分散效果好，逾渗值偏低2.填料表面的接枝改性处理后，再与聚合物基填料表面的接枝改性处理后，再与聚合物基体进行机械共混体进行机械共混导电高分子及其复合材料(3)课件CB-g-WPU/WPU复合材

29、料（乳液共混）复合材料（乳液共混）CB/WPU 复合材料（乳液共混）复合材料（乳液共混）导电高分子及其复合材料(3)课件聚合物基导电复合材料制备方法聚合物基导电复合材料制备方法3.3.原位聚合法原位聚合法v优点：工艺简单,容易控制和进行后处理,逾渗值低。导电高分子及其复合材料(3)课件不同合成方法逾渗值的比较不同合成方法逾渗值的比较聚合物基导电复合材料制备方法聚合物基导电复合材料制备方法导电高分子及其复合材料(3)课件影响导电性能的主要因素影响导电性能的主要因素v导电填料的性质导电填料的性质v制备工艺制备工艺v导电填料的用量导电填料的用量v导电填料的形状导电填料的形状v导电高分子及其复合材料(

30、3)课件导电高分子复合材料的应导电高分子复合材料的应用v1.抗静电抗静电 抗静电的必要性抗静电的必要性：电绝缘的聚合物，在许多应用环电绝缘的聚合物，在许多应用环境中产生静电作用，如塑料梳子产生头发竖立，合境中产生静电作用，如塑料梳子产生头发竖立，合成纤维制成的衣服产生放电，吸尘器外壳吸附大量成纤维制成的衣服产生放电，吸尘器外壳吸附大量灰尘，电视屏幕吸附灰尘，电视何收音机干扰，有灰尘，电视屏幕吸附灰尘，电视何收音机干扰，有些场合静电泄漏甚至会产生严重火灾或爆炸事故。些场合静电泄漏甚至会产生严重火灾或爆炸事故。抗静电方法抗静电方法：将产生的静电适时导走，避免静电积累将产生的静电适时导走，避免静电积

31、累导电高分子及其复合材料(3)课件导电高分子复合材料的应用导电高分子复合材料的应用v 近近几几年年,铅铅锡锡焊焊料料是是印印刷刷线线路路板板和和表表面面组组装装技技术术中中的的连连接接材材料料,其其中中含含铅铅在在40%40%左左右右。铅铅既既危危害害人人体体健健康康,也也污污染染环环境境。对对电电子子产产品品及及制制造造过过程程中中所所使使用用的的有有毒毒重重金金属属如如铅铅等等,美美国国19921992年年开开始始禁禁用用,日日本本规规定定20012001年年限制使用铅限制使用铅;欧洲也明确规定欧洲也明确规定20042004年停止使用。年停止使用。v 欧盟对禁铅政策的积极运作欧盟对禁铅政策

32、的积极运作,全球所有电子产业可全球所有电子产业可望于望于2008 2008 年彻底执行无铅电子产业。年彻底执行无铅电子产业。v2.导电胶导电胶导电高分子及其复合材料(3)课件导电高分子复合材料的应用导电高分子复合材料的应用 导电型胶粘剂导电型胶粘剂,简称简称导电胶导电胶,是一种既能有效地胶接各种是一种既能有效地胶接各种材料材料,又具有导电性能的胶粘剂。又具有导电性能的胶粘剂。导电胶作为一种新型的复导电胶作为一种新型的复合材料其应用日益受到人们的重视合材料其应用日益受到人们的重视,有着广阔的市场前景和有着广阔的市场前景和发展潜力。发展潜力。导导电电填填料料可可以以很很大大的的提提高高线线分分辨辨

33、率率,更更能能顺顺应应高高的的I/OI/O密密度度;此此外外它它还还有有固固化化温温度度低低、简简化化组组装装工工艺艺等等优优点点,因因此此发发展迅速。展迅速。现现已已广广泛泛应应用用于于电电话话和和移移动动通通讯讯系系统统,广广播播、电电视视、计计算算机机行行业业,汽汽车车工工业业;医医用用设设备备,解解决决电电磁磁兼兼容容(EMC)EMC)等等方向。方向。导电高分子及其复合材料(3)课件 导电高分子复合材料的应用导电高分子复合材料的应用v2.导电胶导电胶导电高分子及其复合材料(3)课件v 隐身技术是当今军事科学的重要技术之一，是国隐身技术是当今军事科学的重要技术之一，是国家军事实力的重要标

34、志。家军事实力的重要标志。v 隐身材料是指能够减少军事目标的雷达特征、红隐身材料是指能够减少军事目标的雷达特征、红外特征、光电特征及目视特征的材料的系统。外特征、光电特征及目视特征的材料的系统。v 自从导电聚合物一出现，导电聚合物作为新型的自从导电聚合物一出现，导电聚合物作为新型的有机和聚合物雷达波吸收材料称为导电聚合物领域有机和聚合物雷达波吸收材料称为导电聚合物领域的研究热点和导电聚合物实用化的突破点。的研究热点和导电聚合物实用化的突破点。v 导电高聚物是巡洋导弹可控头罩的首选隐身材料导电高聚物是巡洋导弹可控头罩的首选隐身材料 3.军事隐身材料军事隐身材料 导电高分子复合材料的应用导电高分子

35、复合材料的应用导电高分子及其复合材料(3)课件 导电高分子复合材料的应用导电高分子复合材料的应用v雷达隐身技术雷达隐身技术雷达吸波材料雷达吸波材料v3.军事隐身（隐形）材料军事隐身（隐形）材料v红外隐身技术红外隐身技术红外隐身材料红外隐身材料导电高分子及其复合材料(3)课件 导电高分子复合材料的应用导电高分子复合材料的应用v电磁屏蔽材料电磁屏蔽材料 导电高分子材料具有同样电磁屏蔽性能，且重导电高分子材料具有同样电磁屏蔽性能，且重量轻、韧性好、易加工、电导率易于调节、成本低、量轻、韧性好、易加工、电导率易于调节、成本低、易大面积涂敷、施工方便。因此，它是一种非常理易大面积涂敷、施工方便。因此，它

36、是一种非常理想的替代传统金属的新型电磁屏蔽材料，可应用在想的替代传统金属的新型电磁屏蔽材料，可应用在计算机房、手机、电视机、电脑和心脏起搏器等电计算机房、手机、电视机、电脑和心脏起搏器等电子电器元件上。子电器元件上。v4.其他应用其他应用导电高分子及其复合材料(3)课件 PTC型导电高分子复合材料型导电高分子复合材料PTCPTC型导电高分子复合材料的基本概念型导电高分子复合材料的基本概念 所所谓谓PTCPTC效效应应（positive positive temperature temperature coefficient),coefficient),即即正正温温度度系系数数效效应应，指指材材

37、料料的的电阻率随着温度的升高而增大的现象。电阻率随着温度的升高而增大的现象。导电高分子及其复合材料(3)课件 PTC型导电高分子复合材料型导电高分子复合材料复合材料的电阻随着温度的升高而增大复合材料的电阻随着温度的升高而增大,具有明显的突变现象具有明显的突变现象 PTCPTC导电复合材料功能原理导电复合材料功能原理导电高分子及其复合材料(3)课件 PTC型导电高分子复合材料型导电高分子复合材料v聚合物基体性质聚合物基体性质v填料组成及含量填料组成及含量v制备工艺制备工艺影响影响PTC性能的主要因素性能的主要因素导电高分子及其复合材料(3)课件 PTC型导电高分子复合材料型导电高分子复合材料电阻

38、率及电阻率及PTC强度与填料含量关系强度与填料含量关系影响影响PTC性能的主要因素性能的主要因素导电高分子及其复合材料(3)课件 PTC型导电高分子复合材料型导电高分子复合材料v体积膨胀理论体积膨胀理论v 晶区破坏学说晶区破坏学说PTC复合材料的功能机理复合材料的功能机理导电高分子及其复合材料(3)课件 PTC型导电高分子复合材料型导电高分子复合材料1.自控温加热系统自控温加热系统 自控温加热电缆线在石油化工领域的应用自控温加热电缆线在石油化工领域的应用 2.加热元件在其它领域的作用加热元件在其它领域的作用PTC复合材料的应用复合材料的应用 3.电路保护元件电路保护元件 在通信电路中的应用在通

39、信电路中的应用在节能灯电子镇流器中的应用在节能灯电子镇流器中的应用微电机自保微电机自保 4.其他方面的应用其他方面的应用导电高分子及其复合材料(3)课件 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合材料的基本概念气敏导电高分子复合材料的基本概念 当复合材料吸收有机溶剂蒸气时，复合材料的微观结当复合材料吸收有机溶剂蒸气时，复合材料的微观结构发生急剧的变化，从而推动填料偏移平衡位置，导电构发生急剧的变化，从而推动填料偏移平衡位置，导电网络被破坏，复合材料的电阻急剧上升几个数量级。当网络被破坏，复合材料的电阻急剧上升几个数量级。当复合材料重新置于空气中时，吸收的蒸气发生脱附，复复合

40、材料重新置于空气中时，吸收的蒸气发生脱附，复合材料的电阻迅速恢复初始值，具有这种气敏开关特性合材料的电阻迅速恢复初始值，具有这种气敏开关特性的导电高分子复合材料被成为气敏导电高分子复合材料。的导电高分子复合材料被成为气敏导电高分子复合材料。它它集合了灵活性，性质多样性，高度气敏性，优良的重集合了灵活性，性质多样性，高度气敏性，优良的重复可逆性于一体，现阶段已成为聚合物气敏材料的研究热点复可逆性于一体，现阶段已成为聚合物气敏材料的研究热点 导电高分子及其复合材料(3)课件 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合材料导电复合材料导电复合材料在有机溶剂中在有机溶剂中电阻发生非线电阻发生非线性的突变

41、现象性的突变现象气敏导电复合材料功能原理气敏导电复合材料功能原理导电高分子及其复合材料(3)课件 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合材料1.1.响应速度快，在响应速度快，在3030秒秒内可以达到最大电阻值，内可以达到最大电阻值，脱附时，脱附时，4040秒内电阻可以秒内电阻可以下降到最大值的下降到最大值的1 1以下。以下。2.重复性和稳定性好。重复性和稳定性好。在在低低蒸蒸气气压压下下，复复合合材材料料的的气气敏敏响应度与蒸气压成线性关系响应度与蒸气压成线性关系可可定定量量的的用用于于检检测测有有机机蒸蒸气气的的浓度浓度导电高分子及其复合材料(3)课件 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子

42、复合材料1.体积膨胀模型体积膨胀模型气敏复合材料的气敏响应机理气敏复合材料的气敏响应机理导电高分子及其复合材料(3)课件2.相变模型或相变模型或晶体转换模型晶体转换模型气敏复合材料的气敏响应机理气敏复合材料的气敏响应机理导电高分子及其复合材料(3)课件 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合材料离开蒸气环境，离开蒸气环境，电阻反而增大，电阻反而增大，何解？何解？导电高分子及其复合材料(3)课件3.3.结构松弛机理结构松弛机理应力聚集应力聚集 应力松弛应力松弛导电高分子及其复合材料(3)课件 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子气敏导电高分子复合材料复合材料传感器传感器,

43、传感器阵列传感器阵列或或“电子鼻电子鼻”设计制备工艺简单设计制备工艺简单,响应灵敏响应灵敏,常温操作常温操作,能耗低，易加工能耗低，易加工,经济经济气敏导电复合材料的应用气敏导电复合材料的应用导电高分子及其复合材料导电高分子及其复合材料(3)(3)课件课件 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合材料气敏响应机理研究还不够深入气敏响应机理研究还不够深入 在这领域还有很多可挖掘的信息，需要大家去探在这领域还有很多可挖掘的信息，需要大家去探索、去进一步研究！索、去进一步研究！气敏复合材料尚存在的问题气敏复合材料尚存在的问题结构性能的关系不甚明了结构性能的关系不甚明了定性检测还有一定的难度定性检测还有一定的难度导电高分子及其复合材料(3)课件导电高分子复合材料的小结导电高分子复合材料的小结 优越性优越性：质轻（密度小）、易成型加工、导电性质轻（密度小）、易成型加工、导电性和制品可一次完成、电阻率调节范围广、成本低、和制品可一次完成、电阻率调节范围广、成本低、结构易调节结构易调节.挑战：挑战：稳定性有待于提高，新应用领域稳定性有待于提高，新应用领域 还需还需要不断去发现和开发。要不断去发现和开发。导电高分子及其复合材料(3)课件