H.Shirakawa 白川英树
J.Heeger 艾伦· 黑格
1.导电高分子材料的基本概念
通常，以电阻值1010欧姆厘米为界限，在此界限 以上为绝缘高分子材料，在其以下统 称为导电高分 子材料。材料的导电性是由于材料内部存在的带电粒 子的移动引起的。这些带电粒子可以是正、负离子， 也可以是电子或空穴，通常称为载流子。载流子在外 加电场的作用下沿电场方向移动，就形成电流。材料 导电性的好坏与物质所含的载流子的数目及其运动速 度有关，载流子的浓度和迁移率是表征材料导电的微 观物理量。
为什么高分子材料一般是绝缘的？
传统的高分子是以共价键相连的一些大
分子，组成大分子的各个化学键是很稳 定的，形成化学键的电子不能移动，分 子中无很活泼的孤对电子或很活泼的成 键电子，为电中性，所以高分子一直视 为绝缘材料。
高分子材料有可能导电吗？
H－C≡C－H
10－8～10－7 S/m
Ti(OC4H9)4 Al(C2H5)3
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。 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。 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。 导电高聚物是巡洋导弹可控头罩的首选隐身材料。
抗静电方法： 将产生的静电 适时导走，避 免静电积累。
导电高分子复合材料的应用:2
导电胶
近几年,铅锡焊料是印刷线路板和表面组装技术中的连 接材料,其中含铅在40%左右。铅既危害人体健康,也污 染环境。对电子产品及制造过程中所使用的有毒重金属 如铅等,美国1992年开始禁用,日本规定2001年限制使用 铅;欧洲也明确规定2004年停止使用。 导电型胶粘剂,简称导电胶,是一种既能有效地胶接各种 材料,又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益受到人们的重视,有着广阔的市 场前景和发展潜力。
3.影响导电性能的主要因素
导电填料的形状
导电填料的性质
因素
导电填料的用量
制备工艺
4.导电高分子复合材料的应用
1
2
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导电高分子复合材料的应用:1
抗静电
抗静电的必要性： 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。
导电高分子复合材料的导电机 理
导电填料
聚合物基体
2.导电高分子复合材料的组成
高分子基体材料 导电填充材料 其他助剂
导电高分子 复合材料的 组成
碳系填料
石墨烯
单原子厚度的二维碳原子晶体，被认为是富勒烯、碳纳米 管(CNT)和石墨的基本结构单元，具有特殊的电学特性， 在电子器件领域很有发展潜力。通过氧化石墨烯后逐步沉 积，并在水流作用下实现有序的瓦片式堆叠，即定向流动 组装，得到了高强度的韧性氧化石墨烯薄膜。这种纳米有 序结构薄膜材料可用于可控透气性膜、电容器、分子探测 及微电子等诸多领域。同时，依托其具有的丰富表面官能 团，经化学改性后，可实现与树脂、陶瓷、金属等基体的 复合。
导电高分子复合材料
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前言
高分子材料一般作为绝缘材料使用 如电线的绝缘层等。 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？
录
目
Contents
05
02 03 04
01
导电高分子材料的基本概念
导电高分子复合材料的组成
影响导电性能的主要因素
导电高分子复合材料的应用
导电高分子复合材料的发展趋势
温度
10－3～10－2 S/m
1974年日本筑波大学H.Shirakawa（白川英树）在合成聚乙炔的 实验中，偶然地投入过量1000倍的催化剂，合成出令人兴奋的 有铜色的顺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彻底改变。
世纪发现——导电高分子材料
G. MacDiarmid 艾伦· 马克迪尔米德
聚合物基体
用作纳米石墨／聚合物导电复合材料基体的聚合物可 分为导电聚合物和非导电聚合物两大类。 当前对PAN 、聚吡咯(PPy)、聚乙炔等导电聚合物与纳 米石墨的复合研究得较多。这主要是由于纳米石墨和 导电聚合物共轭结构的导电协同作用在增强基体导电 性的同时又可实现结构的增强。非导电聚合物基体中 大部分为热塑性树脂，如聚苯乙烯、聚氯乙烯㈨、聚 丙烯、PMMA等，它们与纳米石墨形成的复合体系都 可达到很低的逾渗值。而以热固性树脂为基体的研究 较少，现有的研究主要以环氧树脂为基体。
导电高分子复合材料的应用:2 导电填料可以很大 的提高线分辨率,更 能顺应高的I/O密度; 此外它还有固化温 度低、简化组装工 艺等优点,因此发展 迅速。 现已广泛应用于电 话和移动通讯系统, 广播、电视、计算 机行业,汽车工业; 医用设备,解决电磁 兼容( EMC) 等方 向。
导电高分子复合材料的应用:3
何为导电高分子复合材料？
高分子材料本身不具有导电性，但在加工成 型时通过加入导电性填料，通过分散复合、层基 复合、表面复合等方法，使制品具有导电性。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，常用的有金粉、银粉、铜粉、镍粉、钯粉、 钼粉、钴粉、镀银二氧化硅粉、镀银玻璃微珠、 炭黑、石墨、碳化钨、碳化镍等等。
碳系填料
石墨
石墨具有良好的电学性能，还具有极高的 化学稳定性、耐腐蚀、层状石墨剥离成纳米厚度薄片为高径 厚比的导电填料和低逾渗值的复合材料的 制备提供了可能。
碳系填料
炭黑
炭黑为最为普遍的功能性补强填料。炭黑粒子越小，即单位 体积胶料的炭黑粒子越多，炭黑粒子间接触的几率越大或粒 子间间距越小，电阻越小，导电性越好。在粒径相同的炭黑 中，高结构炭黑的导电性好，这是高结构炭黑具有较多链枝 ，从而形成较多链枝交织的导电通道所致。炭黑表面挥发物 或残留焦油状物多会在炭黑表面形成绝缘膜而降低炭黑导电 性。将这类炭黑在真空或惰性气体中进行加热处理以除去表 面绝缘膜，会使其导电性提高。表面粗糙度越大的炭黑导电 性越好，这是因为在炭黑用量相同的胶料中，粗糙炭黑粒子 间接触的几率比光滑炭黑粒子间大。