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导电高分子材料有哪些类型?
导电高分子材料主要指通过分子设计,合成具有导电结构的导电聚合物或是将具有导电性能的物质加入到高分子基体中制备的导电复合材料。导电高分子材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、耐热性好、电导率可调等特点,是先进工业部门和尖端技术领域不可或缺的重要材料。
导电高分子材料主要分为结构型导电高分子材料以及复合型导电高分子材料两大类。
结构型导电高分子材料又称本征型导电材料,是指高分子自身结构或经过一定的掺杂后具有导电功能的材料,一般由电子高度离域的共轭聚合物通过适当电子受体或供体进行掺杂后得到。其导电机理主要是通过聚合物分子中的电子π域(结构中带有共轭双键,π键电子作为载流子)引入导电性基团或者掺杂一些其他物质通过电荷变换形成导电性。
常见的结构型导电高分子主要有聚乙炔、聚苯撑、聚并苯、聚吡咯 (PPy)、聚噻吩、聚苯胺 (PANI)、聚苯硫醚等,因其都含有π共轭结构,这类高分子也被统称为共轭高分子。其中,聚噻吩可用于有机太阳能电池,化学传感,电致发光器件等,其衍生物聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)是有机电致发光器件制备中重要的空穴传输层材料。
复合型导电高分子材料是以高分子材料为基体,加入一定量的导电填料后,复合而成的材料。复合型导电高分子材料兼有高分子材料的加工性和导电填料的导电性,即导电填充物质为复合材料提供导电性能,高分子基材赋予材料必要的力学性能。
常用的导电填充物质有石墨烯、碳纳米管、炭黑、纳米金属及其氧化物,常用的高分子基材有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、环氧树脂、聚氨酯及不饱和聚酯等。复合型导电高分子材料广泛应用于医学工程、电磁屏蔽材料、光电材料、抗静电材料、金属防腐材料、电致变色材料等领域。
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