導電高分子材料省名師優(yōu)質課賽課獲獎課件市賽課一等獎課件

ConductivePolymer導電高分子張盼SA1700.11.03第1頁02導電高分子分類(聚苯亞乙烯)（PAn)第2頁導電高分子02聚吡咯Polypyrrole導電性好和電化學可逆性好充電電池電極材料(太陽能電池)超級電容器導電態(tài)?絕緣態(tài)分子電子器件(二極管、三極管)PPy納米線→納米光電器件電化學氧化還原性質，質子酸摻雜行為；當PPy膜周圍環(huán)境酸度或化學氣氛發(fā)生改變，引發(fā)其電化學性質改變PPy基氣敏材料→氣體檢測電流型生物傳感器→酶、核酸探測微波吸收劑含有生物相容性，無毒害，用作生物醫(yī)用領域及研制人工肌肉、氣體和生物傳感器、電磁屏蔽、隱身材料、抗靜電材料、導電纖維等。第3頁人造肌肉(ArtificialMuscle)（機器人）共軛導電聚合物處于不一樣氧化態(tài)時，其體積有顯著不一樣，即對于外加電壓會產生體積響應。依據這一特征，可用來仿制人工肌肉。日本科學家制造出可與人類肌肉相媲美，且無需馬達、齒輪等復雜裝置人造肌肉。伸縮率可達15%，相當于人肌肉20%伸縮率。人造肌肉中一根管狀導電塑料可承重20克，1600根綁在一起可承重20千克。假如人造肌肉體積和人肌肉相同，其力量可達后者100倍。鯉魚形狀它在嘴巴里裝備有攝象機，同時能夠測量水下氧氣，為魚類喂養(yǎng)提供關鍵數據。日本大阪從事新材料開發(fā)幾家企業(yè)，成功用高分子材料“人造肌肉”制成了一個機器魚。導電高分子第4頁RFID標簽RFID：無線射頻識別標識技術，這種非接觸式自動識別技術RFID商品標簽被認為將是今后全球商品交易及物流中采取最廣技術之一。塑料RFID標簽未來潛在市場，包含門禁管制、貨物管理、資產回收、物料處理、廢物處理、醫(yī)療應用、交通運輸、防盜應用、自動控制、聯(lián)合票證等許多領域。印刷用于低價格無線射頻識別體系無源元件導電高分子第5頁02五元雜環(huán)，無活潑氫。本征態(tài)聚噻吩為紅色無定型固體，摻雜后則顯綠色。這一顏色改變可應用于電致變色器件。（PTh）比利時愛克發(fā)(Agfa)企業(yè)以PEDOT導電油墨作為電極材料柔性OLED聚噻吩不溶不熔，有很高強度，引入取代基后可溶。雙取代：溶解性很好，制備印刷電路板通孔內表面涂料。應用：防腐、抗靜電、有機太陽能電池、化學傳感、電致發(fā)光器件等聚噻吩衍生物PEDOT是有機電致發(fā)光器件制備中主要空穴傳輸層材料。EDOT（3,4-乙撐二氧噻吩單體）聚合和摻雜性與PPy相同，多為電化學聚正當。導電高分子聚噻吩Polythiophene第6頁發(fā)光二極管（PLED）利用導電高分子與金屬線圈當電極，半導體高分子在中間，當兩電極接上電源時，半導體高分子將會開始發(fā)光。比傳統(tǒng)燈泡更節(jié)約能源而且產生較少熱，詳細應用包含平面電視機屏幕、交通信息標志等。，13英寸導電高分子應第7頁太陽能電池電高分子可制成太陽電池，結構與發(fā)光二極管相近，但機制卻相反，它是將光能轉換成電能。優(yōu)勢在于廉價制備成本，簡單制備工藝，含有塑料拉伸性、彈性和柔韌性。導電高分子第8頁導電高分子應用02防腐蝕涂料：金屬表面涂覆，能阻止空氣、水和鹽分揮發(fā)，遏制金屬生銹和腐蝕；充當催化劑，干擾金屬電化學氧化反應。抗靜電和電磁屏蔽材料：良好導電性，與高聚物親合性優(yōu)于碳黑或金屬粉，能夠與塑料、橡膠、纖維結合，如手機外殼以及微波爐外層防輻射涂料、和軍用隱形材料等。二次電池電極材料：高純度納米聚苯胺含有良好氧化還原可逆性，能夠作為二次電池電極材料。碳納米管(CNT)/導電高分子復合體系——研究熱點。選擇電極：納米聚苯胺對于一些離子和氣體含有選擇性識別和透過率。特殊分離膜高溫材料：熱失重溫度大于200℃，遠遠大于其它塑料制品。太陽能材料：納米聚苯胺有良好導熱性，導熱系數是其它材料2~3倍，可作太陽能材料替換產品。（PAn）聚苯胺第9頁防靜電、電磁屏蔽、防腐蝕電磁干擾(ElectromagneticInterference，EMI)(也稱作電磁污染)。PAN屏蔽效果最好。當PAN膜厚大于50μm時，其屏蔽效能在80~100dB范圍內，滿足工業(yè)和軍事要求。相比于金屬EMI屏蔽材料含有密度小、環(huán)境穩(wěn)定性好、電導率可調、EMI屏蔽效能尤其是電磁吸收性能好，能夠吸收雷達波，所以能夠做隱身飛機涂料。防蝕涂料能夠防腐蝕，能夠用在火箭、船舶、石油管道等。導電高分子第10頁05信息存放隱身雷達二次電池應響速

快性色變

致電吸波性可逆摻雜導

電

性導電高分子導電高分子應用第11頁021.導電率改變范圍寬隨摻雜度改變，可在絕緣體－半導體－金屬態(tài)之間改變導電高分子電導率范圍導電高分子特性第12頁022.摻雜-脫摻雜過程可逆

導電高分子不但能夠摻雜,而且還能夠脫摻雜,而且摻雜-脫摻雜過程完全可逆。3.含有光學性能（光誘導吸收、光致發(fā)光等非線性光學特征）、磁學性能、電化學性能（隨氧化/還原過程，顏色發(fā)生改變）等導電高分子特性第13頁導電高分子凝膠（CPGs）導電聚合物導電性取決于組成材料分子結構、摻雜水平和分子包裝次序。含有各種納米結構如0D納米顆粒，1D納米纖維和2D納米片導電聚合物，已被開發(fā)和應用于一系列技術領域，如傳感器、電子工業(yè)和能量存放與轉換器件。這些納米結構導電聚合物電性能可能因為不均勻聚集，嚴重復位以及在加工和組裝過程中接觸不良所引發(fā)結構缺點而被減弱。第14頁導電高分子凝膠（CPGs）受天然凝膠合成啟發(fā)，經過使用多官能團分子連接共軛高分子鏈得到3D網絡結構導電高分子凝膠（CPG）發(fā)展起來。第15頁導電高分子凝膠（CPGs）與純粹PPy相比，CuPcTs摻雜PPy電化學活性大大增強第16頁導電高分子凝膠（CPGs）第17頁導電高分子凝膠（CPGs）第18頁導電高分子凝膠（CPGs）第19頁導電高分子凝膠（CPGs）經過熱處理得到CPG衍生碳框架材料含有很多優(yōu)點：首先，它們含有層次多孔結構，以適應各種物質運輸通道與其活性部位連接：其次，與傳統(tǒng)多孔碳材料相比，它們能夠提供更多活性部位；另外，因為交聯(lián)劑能夠提供關鍵元素原子，使得N或其它元素摻雜能夠在熱處理期間在原位完成和調控；最終，CPG衍生碳框架對于ORR和OER都顯示出高催化活性。第20頁導電高分子凝膠（CPGs）溫控開關自愈合壓力傳感器超疏水表面第21頁導電高分子凝膠（CPGs）導電高分子凝膠有望成為下一代鋰離子電池粘合劑第22頁導電高分子凝膠（CPGs）參考文件：[1]ZhaoF,ShiY,PanL,etal.MultifunctionalNanostructuredConductivePolymerGels:Synthesis,Properties,andApplications[J].AccountsofChemicalResearch,,50(7):1734-1743.[2]WangY,ShiY,PanL,etal.Dopant-enabledsupramolecularapproachforcontrolledsynthesisofnanostructuredconductivepolymerhydrogels[J].Nanoletters,,15(11):7736-7741.[3]YuC,WangC,LiuX,etal.Acytocompatiblerobusthybridconductingpolymerhydrogelforuseinamagnesiumbattery[J].AdvancedMaterials,,28(42):93