有機(jī)光電材料

有機(jī)光電材料第1頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能源水力火力風(fēng)力核能潮汐地?zé)岬?頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)能發(fā)電站第3頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)太陽(yáng)能電池植物光合作用多晶硅太陽(yáng)能電池第4頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)能電池發(fā)展歷史1839，Bequerel發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)1873，Selen發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)1954，研發(fā)出半導(dǎo)體技術(shù)第一塊硅晶片誕生固體吸收光線產(chǎn)生自由電荷電荷分離在太陽(yáng)光照下，毫無(wú)損傷地產(chǎn)生電子能量第5頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能級(jí)分布固體中的能量狀態(tài)圖絕緣體金屬半導(dǎo)體第6頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)能電池發(fā)電原理第7頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)能電池種類(lèi)硅太陽(yáng)能電池多元化合物太陽(yáng)能電池聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池納米晶太陽(yáng)能電池第8頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物太陽(yáng)能電池第9頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用于太陽(yáng)能電池的高分子納米復(fù)合材料聚乙炔聚噻吩聚吡咯聚苯胺第10頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚乙炔高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)聚噻吩聚吡咯聚苯聚苯撐乙烯聚芴第11頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三聯(lián)苯聚乙炔第12頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C60足球烯RichardN,ZareWalter,KohnHarold,KrotoNobelPrizefor1996???第13頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月NobelPrizeinChemistry2000“Forthediscoveryanddevelopmentofconductivepolymers”G.MacDiarmidH.ShirakawaJ.Heeger第14頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月材料導(dǎo)電能力的差異與原因電導(dǎo)率第15頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月材料導(dǎo)電能力的差異與原因能帶間隙(EnergyBandGap)金屬之Eg值幾乎為0eV，半導(dǎo)體材料Eg值在1.0~3.5eV之間，絕緣體之Eg值則遠(yuǎn)大于3.5eV。第16頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子材料的研究進(jìn)展1862年，英國(guó)Letheby在硫酸中電解苯胺而得到少量導(dǎo)電性物質(zhì)1954年，米蘭工學(xué)院G.Natta用Et3Al-Ti(OBu)4為催化劑制得聚乙炔1970年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)類(lèi)金屬的無(wú)機(jī)聚合物聚硫氰(SN)x具有超導(dǎo)性初期的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與理論積累科學(xué)家將有機(jī)高分子與無(wú)機(jī)高分子導(dǎo)電聚合物的開(kāi)發(fā)研究合在一起開(kāi)始了探尋之旅。第17頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子材料的研究進(jìn)展1974年日本筑波大學(xué)H.Shirakawa在合成聚乙炔的實(shí)驗(yàn)中，偶然地投入過(guò)量1000倍的催化劑，合成出令人興奮的有銅色的順式聚乙炔薄膜與銀白色光澤的反式聚乙炔。Ti(OC4H9)4Al(C2H5)3H－C≡C－H1000倍催化劑溫度10－8～10－7S/m10－3～10－2S/m導(dǎo)電高分子材料的發(fā)現(xiàn)第18頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子材料的研究進(jìn)展1975年，G.MacDiarmid、J.Heeger與H.Shirakawa合作進(jìn)行研究，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚乙炔曝露于碘蒸氣中進(jìn)行摻雜氧化反應(yīng)(doping)后，其電導(dǎo)率令人吃驚地達(dá)到3000S/m。聚乙炔的摻雜反應(yīng)第19頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子材料的研究進(jìn)展1980年，英國(guó)Durham大學(xué)的W.Feast得到更大密度的聚乙炔。

1983年，加州理工學(xué)院的H.Grubbs以烷基鈦配合物為催化劑將環(huán)辛四烯轉(zhuǎn)換了聚乙炔，其導(dǎo)電率達(dá)到35000S/m，但是難以加工且不穩(wěn)定。

1987年，德國(guó)BASF科學(xué)家N.Theophiou對(duì)聚乙炔合成方法進(jìn)行了改良，得到的聚乙炔電導(dǎo)率與銅在同一數(shù)量級(jí)，達(dá)到107S/m。

后續(xù)研究進(jìn)展第20頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月金屬防腐蝕防止低碳鋼腐蝕，火箭發(fā)射塔內(nèi)壁的保護(hù)界面，兩者的界面產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，阻止電子從金屬流向外部的氧化層聚苯胺還原電位0V/SCE，金屬鐵氧化電位-0.7V/SCE，兩者的作用在界面形成氧化層。導(dǎo)電高分子層使得鐵直接與界面的水相互作用而氧化最終成為致密的氧化膜，起到保護(hù)作用第21頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月船舶防污涂料海洋生物污損傳統(tǒng)的防污涂料采用氧化亞銅，有機(jī)錫等，污染海洋環(huán)境含海洋生物天敵的生物防污涂料，含有有機(jī)硅低表面能防污涂料導(dǎo)電防污涂料導(dǎo)電聚苯胺在海水中會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)海洋生物生長(zhǎng)的最佳PH為7-8，導(dǎo)電涂層的酸性環(huán)境第22頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電學(xué)性能與應(yīng)用透明電極印刷電路板微波焊接金屬和石墨電極不透明，導(dǎo)電高分子可以制成透明電極但透明性與高導(dǎo)電性是矛盾的，樟腦磺酸摻雜在絕緣的基底上鍍金屬銅，表面吸附貴金屬，然后在銅離子的甲醛溶液中化學(xué)沉積出銅，再用電鍍的方法可直接將導(dǎo)電的聚苯胺沉積在絕緣的尼龍或聚酯薄膜上聚苯胺類(lèi)高分子在一定的電導(dǎo)率范圍內(nèi)具有很高的介電常數(shù)很強(qiáng)的吸收電磁波的能力，吸收電磁波后可將電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮茉趦蓧K聚乙烯之間加入聚苯胺，微波處理后，界面處的聚乙烯熔融，最終粘結(jié)在一起，具有良好的力學(xué)性能第23頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月新能源第24頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第25頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第26頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第27頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第28頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第29頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月燃料電池-質(zhì)子交換膜第30頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)發(fā)光二極管OLED：有機(jī)發(fā)光顯示器，有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光鄧青云1979年的一天晚上，在柯達(dá)公司從事科學(xué)研究工作的華裔科學(xué)家鄧青云博士在回家的路上忽然想起有東西忘記在實(shí)驗(yàn)室?；氐綄?shí)驗(yàn)室，他發(fā)現(xiàn)黑暗中有個(gè)亮東西。打開(kāi)燈，原來(lái)是一塊做實(shí)驗(yàn)的有機(jī)蓄電池在發(fā)光第31頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)發(fā)光二極管OLED第32頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光傳導(dǎo)高分子材料第33頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光導(dǎo)纖維第34頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月手機(jī)保護(hù)膜防刮：采用高品質(zhì)高分子材料，表面的抗摩擦和劃傷能力強(qiáng)，高透明度、真彩色色調(diào)以90%透光率，可以感受到舒適明亮的畫(huà)面和真實(shí)自然的色彩感軟屏幕的畫(huà)面色調(diào)采用特殊微霧的表面處理技術(shù)，能有效減少高達(dá)98%的反射視覺(jué)和外部環(huán)境光線耐指紋和防灰塵作為特殊防靜電，表面可以有效地防止指紋附上和遠(yuǎn)離粉塵有效的紫外線隔離高達(dá)75%，特殊表面涂層能有效隔離紫外線屏幕所產(chǎn)生的負(fù)擔(dān)

第35頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月手機(jī)結(jié)構(gòu)

手機(jī)結(jié)構(gòu)一般包括以下幾個(gè)部分：1.LCDLENS

材料：材質(zhì)一般為PC或壓克力；連結(jié)：一般用卡勾+背膠與前蓋連結(jié)。分為兩種形式：a.僅僅在LCD上方局部區(qū)域；b.與整個(gè)面板合為一體。2.上蓋（前蓋）材料：材質(zhì)一般為ABS+PC；連結(jié)：與下蓋一般采用卡勾+螺釘?shù)倪B結(jié)方式（螺絲一般采用φ2，建議使用鎖螺絲以便于維修、拆卸，采用鎖螺絲式時(shí)必須注意Boss的材質(zhì)、孔徑）。Motorola的手機(jī)比較鐘愛(ài)全部用螺釘連結(jié)。下蓋（后蓋）材料：材質(zhì)一般為ABS+PC；連結(jié)：采用卡勾+螺釘?shù)倪B結(jié)方式與上蓋連結(jié)；3.按鍵材料：Rubber，pc+rubber，純pc；連接：Rubberkey主要依賴(lài)前蓋內(nèi)表面長(zhǎng)出的定位pin和boss上的rib定位。Rubberkey沒(méi)法精確定位，原因在于：rubber比較軟，如keypad上的定位孔和定位pin間隙太?。?lt;0.2-0.3mm），則keypad壓下去后沒(méi)法回彈。第36頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.Dome按下去后，它下面的電路導(dǎo)通，表示該按鍵被按下。材料：有兩種，Mylardome和metaldome，前者是聚酯薄膜，后者是金屬薄片。Mylardome便宜一些。連接：直接用粘膠粘在PCB上。5.電池蓋材料一般也是pc+abs。有兩種形式：整體式，即電池蓋與電池合為一體；分體式，即電池蓋與電池為單獨(dú)的兩個(gè)部件。連結(jié)：通過(guò)卡勾+pushbutton（多加了一個(gè)元件）和后蓋連結(jié)；6.電池蓋按鍵材料：pom第37頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電腦為什么我的筆記本一摔就壞了，而他的摔一下卻什么事都沒(méi)有?為什么我的筆記本屏幕一按就有水波紋，而他的上面居然能站個(gè)人?為什么我的筆記本不能沾水，而他的把水潑上去竟然也沒(méi)關(guān)系?為什么我的筆記本重得像板磚而他的卻似乎輕若無(wú)物?鎂鋁合金、鈦合金、ABS工程塑料、改進(jìn)型工程塑料,碳纖維第38頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光信息存儲(chǔ)第39頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)存儲(chǔ)材料第40頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生活離不開(kāi)的電子產(chǎn)品第41頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月芯片第42頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月感光性高分子材料

PhotosensitivePolymericMaterials感光高分子材料——在光的作用下能迅速發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，引起物理和化學(xué)變化的高分子體系感光高分子材料的應(yīng)用光致抗蝕劑（光刻膠）光固化粘合劑光固化涂料、油墨第43頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相關(guān)的光化學(xué)過(guò)程（Photochemistry）光聚合

Photopolymerization44第44頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光交聯(lián) Photocrosslinking第45頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IC制作的光刻膠光刻膠涂覆于表面為SiO2的單晶硅片上在單晶硅片上制作出集成微小電阻、電容、晶體管等微電子元器件。硅基片n-摻雜n-摻雜p-摻雜氧化物源極漏極柵極金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）晶體管示意圖46第46頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)底材進(jìn)行區(qū)域選擇性保護(hù)，裸露區(qū)域被刻蝕。光刻原理第47頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ManufacturingstepsThemanufacturingprocessinvolvesfourmainsteps:Deposition（沉積）：?jiǎn)尉Ч杵铣练e異相薄膜SiO2,Al,Doping（摻雜）：通過(guò)摻雜改變導(dǎo)電性Photolithography（光成像）：照相制版，制掩膜Etching（蝕刻）：轉(zhuǎn)印立體圖案至單晶硅片上第48頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Process第49頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月正性與負(fù)性光刻膠光刻膠－光致抗蝕劑(photoresist)正性光刻膠－光致可溶（易溶）負(fù)性光刻膠－光致不溶（難溶）正性光刻膠光致增溶機(jī)理第50頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月酸增殖反應(yīng)光照下光產(chǎn)酸劑分解出H+，然后H+催化保護(hù)基團(tuán)的脫落，同時(shí)產(chǎn)生H+，后者又可以作為催化劑，如此不斷循環(huán)，使酸濃度越來(lái)越高第51頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)性光刻膠機(jī)理：光致耦合、交聯(lián)等；代表類(lèi)型：聚乙烯醇肉桂酸酯、環(huán)化橡膠-多疊氮體系、水性光刻膠等第52頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水溶性光刻膠水溶性高分子+水溶性多疊氮感光交聯(lián)劑水溶性高分子：聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺等；水溶性疊氮光敏交聯(lián)劑：不用苯系和鹵代溶劑，環(huán)保53第53頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)光刻膠的要求光刻膠的一般要求要求有很好的成膜性。光刻時(shí)一般采用旋轉(zhuǎn)涂膠的辦法，即在硅片的中心滴一滴光刻膠，然后在高速旋轉(zhuǎn)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)，使光刻膠均勻分布在硅片上成膜。要求膠膜對(duì)二氧化硅有強(qiáng)的附著力。要有足夠的光敏性。要有良好的分辨率，所謂分辨率就是光刻可達(dá)到的最細(xì)線條的寬度。對(duì)光刻所用腐蝕液有良好的抗腐蝕性等等。第54頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子聚合物是分子型材料，原子與原子間通過(guò)共享價(jià)電子形成共價(jià)鍵而構(gòu)成分子，共價(jià)鍵屬于定域鍵，價(jià)電子只能在分子內(nèi)的一定范圍內(nèi)自由遷移，缺少可以長(zhǎng)距離遷移的自由電子，因此，高分子材料屬于絕緣材料的范疇。第55頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子材料

1977年，美國(guó)化學(xué)家MacDiarmid，物理學(xué)家Heeger和日本化學(xué)家Shirakawa首次發(fā)現(xiàn)摻雜碘的聚乙炔具有金屬的特性。并因此獲得2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。將Ziggler—Natta催化劑溶于甲苯中，冷卻到-78度,通入乙炔，可在溶液表面生成順式的聚乙炔薄膜。摻雜后電導(dǎo)率達(dá)到105S/cm量級(jí)。

第56頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主美國(guó)物理學(xué)家Heeger

美國(guó)化學(xué)家MacDiarmid

日本化學(xué)家Shirakawa

第57頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子

迄今為止，國(guó)內(nèi)外對(duì)結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子研究得較為深入的品種有聚乙炔、聚對(duì)苯硫醚、聚對(duì)苯撐、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。

其中以摻雜型聚乙炔具有最高的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率可達(dá)5×103～104Ω-1·cm-1（金屬銅的電導(dǎo)率105Ω-1·cm-1）。但是其環(huán)境穩(wěn)定性問(wèn)題至今解決不好，影響了其使用。環(huán)境穩(wěn)定性好的聚苯胺、聚吡咯（德國(guó)BASF公司已批量生產(chǎn)）、聚噻吩目前成為導(dǎo)電高分子的三大品種。第58頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電導(dǎo)率σσ=1/ρ

（S/cm）標(biāo)定材料的導(dǎo)電性能電導(dǎo)率(S/cm)106104102110-210-410-610-810-1010-1210-1410-1610-18銀、銅、鐵金屬半導(dǎo)體絕緣體銦、鍺硅溴化銀玻璃金剛石硫石英導(dǎo)電高分子第59頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子導(dǎo)電高分子復(fù)合型導(dǎo)電高分子本征導(dǎo)電高分子（結(jié)構(gòu)導(dǎo)電高分子）電子導(dǎo)電聚合物離子導(dǎo)電聚合物氧化還原型導(dǎo)電聚合物高分子本身具備傳輸電荷的能力載流子?第60頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電的基本概念載流子材料在電場(chǎng)作用下能產(chǎn)生電流是由于介質(zhì)中存在能自由遷移的帶電質(zhì)點(diǎn)，這種帶電質(zhì)點(diǎn)被稱(chēng)為載流子。常見(jiàn)的載流子包括：自由電子、空穴、正負(fù)離子，以及其它類(lèi)型的荷電微粒。載流子的密度是衡量材料導(dǎo)電能力的重要參數(shù)之一。第61頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本征型導(dǎo)電高分子材料（電子導(dǎo)電）電子導(dǎo)電高分子：具有共軛π鍵，其本身或經(jīng)過(guò)“摻雜”后具有導(dǎo)電性的一類(lèi)高分子材料。電子導(dǎo)電高分子的特點(diǎn)：高分子鏈上有共軛π鍵

第62頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月n聚乙炔Nn聚吡咯Sn聚噻吩n聚對(duì)苯nCH

CH

聚苯乙炔nNH聚苯胺結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第63頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月 純凈的電子導(dǎo)電聚合物本身導(dǎo)電率并不高，必須經(jīng)過(guò)摻雜才具備高的導(dǎo)電性。

摻雜是向空軌道注入電子，或是從充滿(mǎn)軌道拉出電子，改變?chǔ)须娮幽軒У哪芗?jí)，出現(xiàn)半充滿(mǎn)能帶，減小能量差，減小電子或空穴遷移的阻力。

？涉及電子轉(zhuǎn)移的過(guò)程采用何種物質(zhì)摻雜？第64頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電高分子的摻雜途徑

——正摻雜與負(fù)摻雜氧化（正摻雜）(p-doping):

[CH]n+3x/2I2——>[CH]nx++xI3-

[CH]n

+xNa——>[CH]nx-+xNa+

電子受體，氧化劑還原（負(fù)摻雜）(n-doping):從價(jià)帶中拉出一個(gè)電子通過(guò)氧化還原反應(yīng)完成電子轉(zhuǎn)移過(guò)程第65頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的結(jié)構(gòu)組成聚合物基體材料+導(dǎo)電填充物將導(dǎo)電顆粒牢固地粘結(jié)在一起，使導(dǎo)電高分子具有穩(wěn)定的導(dǎo)電性，同時(shí)它還賦于材料加工性。提供載流子的作用，它的形態(tài)、性質(zhì)和用量直接決定材料的導(dǎo)電性。第66頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按聚合物基體材料不同分類(lèi)導(dǎo)電塑料------聚乙烯、聚丙烯、聚酯及聚酰胺導(dǎo)電橡膠------氯丁橡膠、硅橡膠導(dǎo)電纖維------聚酰胺、聚酯、腈綸導(dǎo)電膠粘劑------環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂等導(dǎo)電涂料------有機(jī)硅樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂第67頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電填充材料碳系填料（炭黑、石墨、碳纖維等）金屬系填料（金、銀、銅、鎳粉等）金屬氧化物填料（氧化錫、氧化鈦等）導(dǎo)電聚合物填料（聚吡咯、聚噻吩，密度小，相容性好）第68頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月導(dǎo)電性能的應(yīng)用炭黑/硅橡膠構(gòu)成的導(dǎo)電橡膠：用于動(dòng)態(tài)電接觸器件的制備，如：計(jì)算機(jī)鍵盤(pán)的電接觸件飛機(jī)機(jī)輪上通常裝有搭地線，也有用導(dǎo)電橡膠做機(jī)輪輪胎的，著陸時(shí)它們可將機(jī)身的靜電導(dǎo)入地下靜電復(fù)?。?。當(dāng)硒鼓（導(dǎo)電高分子）充電以后，經(jīng)過(guò)光照處理，照光的部分電荷就會(huì)消失，文字、圖像等遮光的地方，電荷不會(huì)消失。當(dāng)復(fù)印的黑粉撒到硒鼓上時(shí)，有文字、圖像的地方由于相對(duì)應(yīng)的硒鼓帶電，可以吸引黑粉，這樣就可把原稿上的字或圖轉(zhuǎn)印到一張白紙上。

第69頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)太陽(yáng)能電池

當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問(wèn)題日益成為制約國(guó)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來(lái)越多的國(guó)家開(kāi)始開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力。而太陽(yáng)能電池便是一個(gè)很好的應(yīng)用。無(wú)機(jī)：這種無(wú)機(jī)原料太陽(yáng)能電池造價(jià)昂貴，因而與其他一些能源發(fā)電比起來(lái)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。(縱然如此研究者也不在少數(shù))有機(jī)：未來(lái)太陽(yáng)能電池的主流發(fā)展方向強(qiáng)調(diào)的是更輕便、更靈活，最重要的是，更便宜。因而目前有機(jī)太陽(yáng)能的現(xiàn)狀是：研究機(jī)構(gòu)紛紛投身研究有機(jī)太陽(yáng)能，企業(yè)也紛紛涉足有機(jī)太陽(yáng)能。第70頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)能電池的定義

太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能光伏發(fā)電的基礎(chǔ)和核心，是一種光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?，用適當(dāng)?shù)墓庹赵谏线呏笃骷啥藭?huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。典型的太陽(yáng)電池是一個(gè)p-n結(jié)半導(dǎo)體二極管。

◆p-n結(jié)的形成過(guò)程(N型半導(dǎo)體中含有較多的空穴，而P型半導(dǎo)體中含有較多的電子，這樣，當(dāng)P型和N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)，就會(huì)在接觸面形成電勢(shì)差，這就是P-N結(jié))。

◆光生載流子－電子／空穴對(duì)的產(chǎn)生◆“光生電壓”及“光生電流”的產(chǎn)生第71頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月p-n結(jié)“光生載流子”

的產(chǎn)生光子把電子從價(jià)帶(束縛)激發(fā)到導(dǎo)帶(自由)，并在價(jià)帶內(nèi)留下一個(gè)/空穴(自由)－產(chǎn)生了自由電子－空穴對(duì)“光生電壓”的產(chǎn)生自由電子和空穴擴(kuò)散進(jìn)入p-n結(jié)，n-p結(jié)作用下，分別在n區(qū)和p區(qū)形成電子和空穴的積累太陽(yáng)電池第72頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月材料分類(lèi)硅太陽(yáng)能無(wú)機(jī)化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能(硫化鎘-硫化亞銅，砷化鎵等)敏化納米晶太陽(yáng)能(染料敏化太陽(yáng)能)有機(jī)化合物太陽(yáng)能以酞菁等等為集體材料制成的太陽(yáng)能(小分子有機(jī)物太陽(yáng)能)塑料太陽(yáng)能(高分子多聚物太陽(yáng)能)第73頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月材料種類(lèi)第74頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)介廣泛的講有機(jī)太陽(yáng)能電池主要是利用有機(jī)小分子或有機(jī)高聚物來(lái)直接或間接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?。?5頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)太陽(yáng)能電池發(fā)展簡(jiǎn)史有機(jī)太陽(yáng)能電池是一種正在進(jìn)行研究的新型電池。有機(jī)太陽(yáng)能電池這個(gè)概念貌似很新，但其實(shí)它的歷史也不短——跟硅基太陽(yáng)能電池的歷史差不多。第一個(gè)有機(jī)光電轉(zhuǎn)化器件是由Kearns和Calvin在1958年制備的，其主要材料為鎂酞菁(MgPc)染料，染料層夾在兩個(gè)功函數(shù)不同的電極之間。在那個(gè)器件上，他們觀測(cè)到了200mV的開(kāi)路電壓，光電轉(zhuǎn)化效率低得讓人都不好意思提。單結(jié)非晶硅薄膜電池的最高轉(zhuǎn)換效率為16.6%第76頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1986年，柯達(dá)公司的鄧青云博士.光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到1％左右。時(shí)至今日這種雙層膜異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)仍然是有機(jī)太陽(yáng)能電池研究的重點(diǎn)之一。

1992年，土耳其人Sariciftci發(fā)現(xiàn)，激發(fā)態(tài)的電子能極快地從有機(jī)半導(dǎo)體分子注入到C60分子而反向的過(guò)程卻要慢得多1993年，Sariciftci在此發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上制成PPV/C60雙層膜異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池。2007《Science》AlanJ.Heeger等“使有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的單元轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了全球最高――6.5％”。第77頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大阪大學(xué)(2008年3月27～30日)成功開(kāi)發(fā)出了單元轉(zhuǎn)換效率高達(dá)5.3％的有機(jī)固體太陽(yáng)能電池。2015年使模塊轉(zhuǎn)換效率為15％的有機(jī)太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)實(shí)用化

第78頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

有機(jī)小分子化合物

第79頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第80頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第81頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第82頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

有機(jī)大分子化合物

第83頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2003年,Takahashi等人將聚噻吩衍生物PTh與光敏劑卟啉H2PC共混后與芘衍生物PV制成雙層膜器件,在430nm處的能量轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)到了2.91%。第84頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月模擬葉綠素分子結(jié)構(gòu)材料

第85頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

雙層膜結(jié)構(gòu)化合物器件示意圖第86頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

科納卡技術(shù)在2009年2月于日本舉行的“PVEXPO2009第二屆國(guó)際太陽(yáng)能電池展”上展出了利用卷對(duì)卷方式制造的多種有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池模塊。展示了利用柔性特點(diǎn)封裝于皮包中，或作為電子紙的電源加以利用的試制品第87頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第88頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第89頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鋰離子電池工作原理

正極反應(yīng)：負(fù)極反應(yīng)：電池總反應(yīng)：第90頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

聚合物鋰離子電池的工作原理與液態(tài)鋰離子電池基本相同唯一的區(qū)別在于鋰離子在固體電解質(zhì)中的傳導(dǎo)機(jī)理。在聚合物鋰離子電池內(nèi)，主要是借助聚合物鏈段的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)離子的傳導(dǎo)。聚合物鋰離子電池，形狀上可以做到薄形化、任意面積化和任意形狀化，大大提高了，電池造型靈活性，且電化學(xué)性能等方面也有大幅度提高。第91頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物正極材料常用正極材料LiXCoO2LiXNiO2LiXMn2O4

聚合物正極材料聚苯胺(PAn)聚吡咯(PPY)聚噻吩(PTh)聚對(duì)苯(PPP)聚硫化物第92頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚苯胺單體：在電池中的重要型式：第93頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚苯胺正極材料在鋰離子電池中作用機(jī)理：P型摻雜(或脫雜)PAn電極充放電時(shí)通過(guò)陰離子摻雜脫雜實(shí)現(xiàn)N型摻雜(或脫雜)PAn電極充放電時(shí)通過(guò)陽(yáng)離子摻雜脫雜實(shí)現(xiàn)第94頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚苯胺電導(dǎo)率與PH關(guān)系：PH＞4電導(dǎo)率與PH值無(wú)關(guān)絕緣性2＜PH＜4電導(dǎo)率隨PH值降低而迅速增加呈半導(dǎo)體特性2＞PH電導(dǎo)率與PH值無(wú)關(guān)金屬性聚苯胺制備方法：電化學(xué)方法、化學(xué)法、乳液聚合法微乳液聚合法、模板聚合法等。第95頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚吡咯單體：氧化還原反應(yīng)：共軛鏈第96頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚吡咯正極材料在鋰離子電池中作用機(jī)理：聚吡咯是中性共軛鏈聚合物，也需摻雜引入載流子其主鏈上正電荷就是載流子。載流子沿共軛鏈運(yùn)動(dòng)及電荷躍遷產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象。PPy的穩(wěn)定狀態(tài)是氧化(P型)摻雜。P型摻雜的一般反應(yīng)式是：PPy+氧化態(tài)PPy0中性態(tài)第97頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)陰離子及支持電解質(zhì)均為硝酸根、高氯酸根等較小的球形陰離子，其反應(yīng)是可逆的。弱酸性溶液：堿性溶液：PPy膜對(duì)陰離子會(huì)發(fā)生與親核性很強(qiáng)的OH-離子交換,其后的電化學(xué)還原和再氧化伴隨OH-的脫摻雜和再摻雜。但堿性過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致PPy結(jié)構(gòu)破壞。水溶液：PPy所處的電位超過(guò)0.5V時(shí)就會(huì)發(fā)生不可逆的氧化降解反應(yīng)，使其共軛鏈結(jié)構(gòu)破壞，失去導(dǎo)電性和電化學(xué)活性第98頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚噻吩聚噻吩的制備條件較為苛刻，若控制好氧化劑的氧化電勢(shì)，則噻吩及其衍生物的PTh粉狀物具有較高電導(dǎo)率。聚噻吩的一般合成方法：第99頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚硫化物聚合物負(fù)極材料這類(lèi)材料的分子結(jié)構(gòu)中含有雙硫鍵(-S-S)，基于其可逆的電解聚-電聚合過(guò)程(2S-而發(fā)生能量交換。理論能量交換密度1500-3500W.h.kg-1，實(shí)際能量密度可達(dá)830W.h.kg-1。這種材料很大優(yōu)點(diǎn)就是可按預(yù)定方式控制其有機(jī)基團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)及通過(guò)共聚，共混來(lái)改變物理、化學(xué)和電化學(xué)性能S-S+2e-）第100頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚硫化物材料充放電機(jī)理：本身不導(dǎo)電，在充放電循環(huán)中反復(fù)發(fā)生電聚合和電解聚反應(yīng)放電-電解聚反應(yīng)充電-電聚合反應(yīng)速率控制步驟速率控制步驟自由基反應(yīng)自由基反應(yīng)第101頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常見(jiàn)的聚合物鋰離子電池的負(fù)極材料聚硫化物聚2、5-二巰基-1,3,4-噻二唑硫鏈交聯(lián)網(wǎng)狀聚合物聚硫化碳類(lèi)聚合物第102頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物電解質(zhì)聚合物電解質(zhì)是指由大分子量的聚合物本體(包括共軛)與鹽并添加無(wú)機(jī)材料所構(gòu)成的體系，具有離子傳導(dǎo)性。聚合物電解質(zhì)電解質(zhì)又稱(chēng)為復(fù)合聚合物電解質(zhì)，或雜化聚合物電解質(zhì)，通常狀態(tài)下為固態(tài)。聚合物電解質(zhì)薄膜一般通過(guò)溶劑蒸餾的方法獲得。聚合物電解質(zhì)提高電導(dǎo)率主要途徑是通過(guò)共混、形成聚合物(例接枝共聚物、嵌段共聚物)、交聯(lián)、加入摻雜鹽、加入增塑劑、加入無(wú)機(jī)填料和提高主鏈的柔性等降低聚合物結(jié)晶度。第103頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物電解質(zhì)種類(lèi)：共混聚合物：使分子鏈間相互作用，抑制結(jié)晶生成。共聚物：抑制結(jié)晶，提高鏈段運(yùn)動(dòng)的能力。交聯(lián)聚合物：提高聚合物物理機(jī)械性能，抑制PEO結(jié)晶。接枝聚合物：將短的低聚醚接到聚合物主鏈上，提高導(dǎo)電。梳形聚合物：大量PEO側(cè)鏈，可抑制結(jié)晶增加無(wú)定形區(qū)含量。超支化或星聚合物：三維球結(jié)構(gòu)，含大量支化單元和末端單元。鹽摻聚合物：有較高室溫電導(dǎo)率和粘彈性。單離子導(dǎo)電的聚合物：只有一種離子能迅速傳導(dǎo)的離子導(dǎo)體。無(wú)機(jī)粉末復(fù)合型聚合物：增強(qiáng)分子材料機(jī)械性能。第104頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聚合物導(dǎo)電機(jī)理首先鋰離子與鏈段上某些官能團(tuán)形成締合體借助高分子鏈段蠕動(dòng)部分離子跨越能壘使活性位移動(dòng)或替換鋰離子在電場(chǎng)下定向移動(dòng)第105頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月k聚合物鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)：聚合物膜厚度可以很薄，電池質(zhì)量相對(duì)較輕；消除了液態(tài)電解質(zhì)鋰離子電池中電極和電解質(zhì)組分間的電化學(xué)反應(yīng)，提高了電池效率；高低溫性能好，提高了電池的安全性；消除了鋰液態(tài)電解質(zhì)電池中液體滲漏問(wèn)題，提高了電池的壽命；便于生產(chǎn)各種外觀形狀的鋰電池；利于工業(yè)化生產(chǎn)。第106頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月紅外探測(cè)器任何溫度高于絕對(duì)零度的物體都會(huì)產(chǎn)生紅外輻射。如何檢測(cè)它的存在，測(cè)定它的強(qiáng)弱并將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?多數(shù)情況是轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?以便應(yīng)用，就是紅外探測(cè)器的主要任務(wù)。紅外探測(cè)器是紅外系統(tǒng)中最關(guān)鍵的元件之一。紅外探測(cè)器所用的材料是制備紅外探測(cè)器的基礎(chǔ)，沒(méi)有性能優(yōu)良的材料就制備不出性能優(yōu)良的紅外探測(cè)器。紅外探測(cè)器分為熱探測(cè)器和光子探測(cè)器兩大類(lèi)。第107頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱探測(cè)器工作原理：熱探測(cè)器吸收紅外輻射后產(chǎn)生溫升，然后伴隨發(fā)生某些物理性能的變化。測(cè)量這些物理性能的變化就可以測(cè)量出它吸收的能量或功率。常見(jiàn)的類(lèi)型：常利用的物理性能變化有下列四種，利用其中一種就可以制備一種類(lèi)型的熱探測(cè)器。第108頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.熱敏電阻熱敏物質(zhì)吸收紅外輻射后，溫度升高，阻值發(fā)生變化。阻值變化的大小與吸收的紅外輻射能量成正比。利用物質(zhì)吸收紅外輻射后電阻發(fā)生變化而制成的紅外探測(cè)器叫做熱敏電阻。熱敏電阻常用來(lái)測(cè)量熱輻射，所以又常稱(chēng)為熱敏電阻測(cè)輻射熱器。生物蛋白質(zhì)、DNA第109頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熱釋電探測(cè)器有些晶體，如硫酸三甘肽，鉭酸鋰和鈮酸鍶鋇等，當(dāng)受到紅外輻射時(shí)，溫度升高，在某一晶軸方向上產(chǎn)生電壓。電壓大小與吸收紅外輻射的功率成正比。有機(jī)材料PVDF聚偏二氟乙烯及其共聚物。第110頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光子探測(cè)器光子探測(cè)器吸收光子后，發(fā)生電子狀態(tài)的改變，從而引起幾種電學(xué)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象統(tǒng)稱(chēng)為光子效應(yīng)。測(cè)量光子效應(yīng)的大小可以測(cè)定被吸收的光子數(shù)。利用光子效應(yīng)制成的探測(cè)器稱(chēng)為光子探測(cè)器。第111頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光電導(dǎo)探測(cè)器的分類(lèi)光電導(dǎo)探測(cè)器可分為單晶型和多晶薄膜型兩類(lèi)。多晶薄膜型光電導(dǎo)探測(cè)器的種類(lèi)較少，主要的有響應(yīng)于1~3微米波段的FbS、響應(yīng)于3~5pm波段的PbSe和PbTe(PbTe探測(cè)器，有單晶型和多晶薄膜型兩種)。單晶型光電導(dǎo)探測(cè)器，早期以銻化銦(InSb)為主，只能探測(cè)7微米以下的紅外輻射，后來(lái)發(fā)展了響應(yīng)波長(zhǎng)隨材料組分變化的銻鎘汞(Hg1-xCdxTe)和銻錫鉛(Pb1-xSnxTe)三元化合物探測(cè)器，在77K溫度下對(duì)8到14微米波段的紅外輻射的探測(cè)率很高。第112頁(yè)，課件共120頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光伏探測(cè)器p-n結(jié)及