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高分子导电聚合物PEDOT(126213-50-1)、聚吡咯、聚苯胺等的分子结构特点与导电机理概述

  导电聚合物指的是具有共扼长链结构的一类高分子材料,目前己逐步形成了聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩吩等环境稳定性较好的导电聚合物品种的研究领域。虽然这类材料在本征态时的导电率比一般非共扼结构的聚合物要好,但它们还是属于绝缘体或准半导体,将导电聚合物从绝缘态转变成导电态需要从其分子链中迁移出或导入电子,这种电子迁移的过程叫做“掺杂”。导电聚合物的掺杂与去掺杂等同于电化学上的氧化或还原,因此掺杂手段可以是化学的也可以是电化学的。导电聚合物在掺杂之后其分子链上就带上了电荷,为了维持材料的电中性,往往需要一个带有相反电荷的离子与其配对,这种具有相反电荷的离子则被称为对离子。

    对导电聚合物研究中积累的大量实验事实得出结论,导电聚合物分子结构应该具有的必要条件是:长分子链中拥有一个大π共扼体系(共扼双键与带有未成键P一轨道的杂原子N,S等偶合),每个链节的重复单元与加入到材料中的对离子(亦称掺杂剂)之间有一定程度的电荷转移。与金属导电需要自由电子和供电子运动的轨道一样,聚合物导电也需要有电荷载体和可供电荷载体自由运动的轨道。但是大多数聚合物本身不具有电荷载体,导电聚合物所必需的电荷载体是通过“掺杂”过程提供的,而导电聚合物长链中的共扼结构则为这些电荷载体的自由运动提供分子轨道。关于掺杂后导电聚合物的导电机理,目前比较成熟的观点可

用图1-1说明。

 

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