导电高分子及其复合材料 PPT讲稿.ppt

《导电高分子及其复合材料 PPT讲稿.ppt》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 PPT讲稿.ppt（59页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、导电高分子及其复合材料 第1页，共59页，编辑于2022年，星期日前言前言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，我们生活将会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？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，价格便宜，资质量轻，价格便宜，资源广泛。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.第2页，共59页，编辑于2022年，星期日 传传统统的的高高分分子子是是以以共共价价键键

2、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？第3页，共59页，编辑于2022年，星期日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年日本筑波大学年日本筑波大学H

3、.Shirakawa在合成聚乙炔的实验中，偶然在合成聚乙炔的实验中，偶然地投入过量地投入过量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式聚乙炔铜色的顺式聚乙炔薄膜与银白色光泽的反式聚乙炔。薄膜与银白色光泽的反式聚乙炔。有机高分子不能作为导电材料的概念被有机高分子不能作为导电材料的概念被彻底改变。彻底改变。第4页，共59页，编辑于2022年，星期日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 艾伦黑格第5页，共59页，编辑于2022年，星期日n n其他导电高分子材料其

4、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 聚对苯撑乙炔聚对苯撑乙炔 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定的导电性。电子的非定域性，这类聚合物大都表现出一定的导电性。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）第6页，共59页，编辑于2022年，星期日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：有能使其内部某些有能使其

5、内部某些有能使其内部某些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电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轨结构电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轨结构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：分子内具有大的共扼分子内具有大的共扼分子内具有大的共扼分子内具有大的共扼 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，具有跨键移动能力的电子体系，具有跨键移动能力的 价电子成为这一类导电聚价电子成为这一类导电聚价电子成为这一类导电聚价电子成

6、为这一类导电聚合物的唯一载流子合物的唯一载流子合物的唯一载流子合物的唯一载流子。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三种：根据载流子的不同，导电高分子的导电机理可分为三种：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：

7、第7页，共59页，编辑于2022年，星期日n n 纯净的，或未予纯净的，或未予“掺杂掺杂”的电子导电聚合物分子的电子导电聚合物分子中各中各 键分子轨道之间还存键分子轨道之间还存在着一定的在着一定的能级差能级差。而在电。而在电场力作用下，电子在聚合物场力作用下，电子在聚合物内部迁移必须跨越这一能级内部迁移必须跨越这一能级差，这一能级差的存在差，这一能级差的存在造成造成 价电子还不能在共轭聚合价电子还不能在共轭聚合中完全自由跨键移动中完全自由跨键移动。因而。因而其导电能力受到影响，导电其导电能力受到影响，导电率不高。属于半导体范围。率不高。属于半导体范围。第8页，共59页，编辑于2022年，星期日

8、 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。上述聚电子。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自由基组成的长链，自由基组成的长链，当所有碳原子处在一个平面内时，其末成村电子云在空间取向为相互平行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并相互重叠构成共短 键。根据固态物理理论，这种结构应是一个理想键。根据固态物理理论，这种结构应是一个理想的一维金属结构的一维金属结构 电子应能在一维方向上自由移动，这是电子应能在一维方向上自由移动，这是聚合物导电的

9、聚合物导电的聚合物导电的聚合物导电的理论基础理论基础理论基础理论基础。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。第9页，共59页，编辑于2022年，星期日 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，两个能带在能量上存在着个差值，而导电状态下个差值，而导电状态下个差值，而导电状态下个差值，而导电状态下P P电电电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子离域

10、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因素到的阻碍电子运动，因而影响其电导率的基本因素到的阻碍电子运动，因而影响其电导率的基本因素到的阻碍电子运动，因而影响其电导率的基本因素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电子轨道中只有一个电子，而根据电子轨道中只有一个电子，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电子才能处于稳定填充两个自旋方向

11、相反的电子才能处于稳定态态。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共轭电子体系应是一个半充满能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。它趋向于组成双原子对使电子成对占据其中一个分子轨道，而另带，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。出于空轨道和占有轨道的能级不同使原有一个成为空轨道。出于空轨道和占有轨道的能级不同使原有p p原子形成的能带分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。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。第10页，共59页，

12、编辑于2022年，星期日 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的两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个键的键长和键能是有差别的。这一结果间接证明了在此体系中。这一结果间接证明了在此体系中存在着能带分裂。存在着能带分裂。PeierlsPeierls理论不仅解释了线性共扼型聚合物的导电现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、提高导电聚合物导电能力的方象和导电能力，也提示我们如何寻找、提高导电聚合物导电能力的方法。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

13、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，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。这一能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。正是由丁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良导体，而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。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聚合物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。导率的主要途径。第11页，共59页，编辑于2022年，

14、星期日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，或从占有轨道在聚合物的空轨道中加入电子，或从占有轨道中拉出电子，进而改变现有中拉出电子，进而改变现有 电子能代的能级，出现能量居中电子能代的能级，出现能量居中的半充满能带，减小能带间的能量差，使得自由电子或空穴移的半充满能带，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而导电能力大大提高。动的阻碍力减小因而导电能力大大提高。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

15、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：光等激发掺杂方法第12页，共59页，编辑于2022年，星期日电子导电聚合物电导率影响因素1）掺杂过程、掺杂剂及掺杂量第13页，共59页，编辑于2022年，星期日 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

16、度越高，电导率温度越高，电导率越低越低。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；即随着温度的升高随着温度的升高电阻减小、电导率增加电阻减小、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。第14页，共59页，编辑于2022年，星期日 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

17、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段之之一一这这一一结结论论对对所所有有类类型型的的电电子导电聚合物都适用。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随电在导电聚合物的电导率随着温度的变化而变化：着温度的变化而变化：第15页，共59页，编辑于2022年，星期日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

18、的体积比电子大的多，使其不能在固体的晶载流子正、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。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 2）离子可以自由移动离子可以自由移动第16页，共59页，编辑于2022年，星期日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：第17页，共59页，编辑于2022年，星期日改进离子导电聚合物导电性能的措施

19、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和结晶度第18页，共59页，编辑于2022年，星期日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机理氧化还原型导电聚合物的导电机理第19页，共59页，编辑于2022年，星期日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，载流子为电子键，载流子为电子键，载流子为电子键，载流子为电子（空穴）或孤子。（空穴）或孤子。（空穴）或孤子。（空穴）或孤子。n n离子型导电

20、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，结构型导电高分子的实际应用尚不普遍，关键但总的来说，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的技术问题在于大多数结构型导电高分子在空气中不稳定，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。导电性随时间明显衰减。此外，导电高分子的此外，导电高分子的加工性往往不加工性往往不够好够好，也限制了它们的应用。，也限制了它们的应用。第20页，共59页，编

21、辑于2022年，星期日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)第21页，共59页，编辑于2022年，星期日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

22、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第22页，共59页，编辑于2022年，星期日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.微乳液聚合法第23页，共59页，编辑于2022年，星期日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子的移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高分子材料绝缘是因为其分子结

23、构中共价键限制了电子的移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生电流的动，解决高分子材料导电性能的关键问题是产生电流的动，解决高分子材料导电性能的关键问题是产生电流的动，解决高分子材料导电性能的关键问题是产生电流的载载载载流子流子流子流子问题。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，就可以使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？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

24、缘的聚合物中，让导那么如果将导电的粒子填充到绝缘的聚合物中，让导那么如果将导电的粒子填充到绝缘的聚合物中，让导那么如果将导电的粒子填充到绝缘的聚合物中，让导电粒子来充担载流子，所得复合材料可否也能导电呢？电粒子来充担载流子，所得复合材料可否也能导电呢？电粒子来充担载流子，所得复合材料可否也能导电呢？电粒子来充担载流子，所得复合材料可否也能导电呢？第24页，共59页，编辑于2022年，星期日 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），与各种导电性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、结构型导电高分子等），物质

25、（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、表面复合或梯度复合等方法构成的通过分散复合、层积复合、表面复合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。具有导电能力的材料。其中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，它的形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。态、性质和用量直接决定材料的导电性。第25页，共59页，编辑于2022年，星期日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 第26页，共59页，编

26、辑于2022年，星期日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区间第27页，共59页，编辑于2022年，星期日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其他助剂其他助剂第28页，共59页，编辑于2022年，星期日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

27、，宜大规模产业化v缺点：分散效果不好缺点：分散效果不好第29页，共59页，编辑于2022年，星期日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合材料制备方法聚合物基导电复合材料制备方法第30页，共59页，编辑于2022年，星期日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，再与聚合物基体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进行机械共混碳黑接枝示意图（实例）碳黑接枝示意图（实例）第31页，共59页，编辑于2022年，星期日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

28、，逾渗值偏低2.填料表面的接枝改性处理后，再与聚合物基体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进行机械共混第32页，共59页，编辑于2022年，星期日CB-g-WPU/WPU复合材料（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）第33页，共59页，编辑于2022年，星期日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。第34页，共59页，编辑于2022年，星期日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

29、制备方法第35页，共59页，编辑于2022年，星期日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第36页，共59页，编辑于2022年，星期日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，在许多应用环境电绝缘的聚合物，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，合成纤中产生静电作用，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灰尘，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

30、附灰尘，电视何收音机干扰，有些场合静电视屏幕吸附灰尘，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。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，避免静电积累第37页，共59页，编辑于2022年，星期日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

31、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年年限限制制使使用用铅铅;欧欧洲洲也明确规定也明确规定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的积极运作,全球所有电子产业可望于全球所有电子产业可望于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.导电胶导电胶第38页，共59页，编辑于2022年，星期日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材料是一种既能有效地胶接各种材料,又又

32、具有导电性能的胶粘剂。具有导电性能的胶粘剂。导电胶作为一种新型的复合材料其应用日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益受到人们的重视,有着广阔的市场前景和发展潜力。有着广阔的市场前景和发展潜力。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;此此外外它还有固化温度低、简化组装工艺等优点它还有固化温度低、简化组装工艺等优点,因此发展迅速。因此发展迅速。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、计计算算机行业机行业,汽车工业汽车工业;医用设备医用设备,解决电磁兼容解决电磁兼容(E

33、MC)(EMC)等方向。等方向。第39页，共59页，编辑于2022年，星期日 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.导电胶导电胶第40页，共59页，编辑于2022年，星期日v 隐身技术是当今军事科学的重要技术之一，是国家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志。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、红外特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。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有机和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

34、吸收材料称为导电聚合物领域的研究热点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。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复合材料的应用第41页，共59页，编辑于2022年，星期日 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第42页，共59页，编辑于2022年，星期日 导电高

35、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，且重量轻、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、易大面积涂韧性好、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，它是一种非常理想的替代传统金属敷、施工方便。因此，它是一种非常理想的替代传统金属的新型电磁屏蔽材料，可应用在计算机房、手机、电视机、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子电器元件上。电脑和心脏起搏器等电子电器元件上。v4.其他应用其他应用第43页，共59页，编辑于2022年，星期日

36、 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，指指材材料料的的电电阻阻率随着温度的升高而增大的现象。率随着温度的升高而增大的现象。第44页，共59页，编辑于2022年，星期日 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

37、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第45页，共59页，编辑于2022年，星期日 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第46页，共59页，编辑于2022年，星期日 PTC型导电高分子复合材料型导电高分子复合材料电阻率及电阻率及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第47页，共59页，编辑于2022年，星期日 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

38、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第48页，共59页，编辑于2022年，星期日 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第49页，共59页，编辑于2022年，星期日 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合

39、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，复合材料的微观结构发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，导电网络被破坏，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。当复合材料重新置于空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，复合材料的电阻迅速恢复初始气中时，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的导电高分子复合材料被成为气敏值，具有这种气敏开关特性的导电高分子复合材料被成

40、为气敏导电高分子复合材料。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，优良的重复可集合了灵活性，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逆性于一体，现阶段已成为聚合物气敏材料的研究热点 第50页，共59页，编辑于2022年，星期日 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在有导电复合材料在有机溶剂中电阻发生机溶剂中电阻发生非线性的突变现象非线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第51页，共59页，编辑于2022年，星期日 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

41、度快，在3030秒内秒内可以达到最大电阻值，脱附可以达到最大电阻值，脱附时，时，4040秒内电阻可以下降到秒内电阻可以下降到最大值的最大值的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响应应度与蒸气压成线性关系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浓度度第52页，共59页，编辑于2022年，星期日 气敏导电高分子复合材料气敏导电高分子复合材料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第53页，共59页，编辑于2022年，星期日2.相变模型或相变模型或晶

42、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第54页，共59页，编辑于2022年，星期日 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，电离开蒸气环境，电阻反而增大，何解阻反而增大，何解？第55页，共59页，编辑于2022年，星期日3.3.结构松弛机理结构松弛机理应力聚集应力聚集 应力松弛应力松弛第56页，共59页，编辑于2022年，星期日 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,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

43、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第57页，共59页，编辑于2022年，星期日 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第58页，共59页，编辑于2022年，星期日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、导电性和制质轻（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、结构易调品可一次完成、电阻率调节范围广、成本低、结构易调节节.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 还需要不断还需要不断去发现和开发。去发现和开发。第59页，共59页，编辑于2022年，星期日