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本文分别介绍了导电高分子材料的分类、制 备、导电机理以及应用，并对导电高分子材料的未 来做了展望。
导电高分子材料的分类
收稿日期：２０１２—０３—０６ 作者简介：陈东红（１９８８一），女，辽宁抚顺人，硕士研究生，主要从事功能高分子、电子化学品、胶黏剂的研究开发工作。
万方数据
陈东红等，导电高分子材料的研究进展
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｉｅｓ，ｓｕｃｈ ｔｉｖｉｔｙ
ｃａ３１ ａｓ
ｔｏ
ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｖｅ ｍａｎｙ ｕｎｉｑｕｅ ｐｒｏｐｅｒ—
按结构和制备方法可以将导电高分子材料分 成两类，一类是复合型导电高分子材料，另一类是 结构型导电高分子材料。
１．１
结新工艺等［６】。 ２．２．１化学氧化聚合法 化学氧化聚合是在酸性的条件下用氧化剂制 得电导率高、性质基本相同、稳定性好的聚合物，经 常使用的氧化剂有（ＮＨ４）：Ｓ：０。，ＫＩＯ，，Ｋ：Ｃｒ２０，等，它 们往往同时也是催化剂…。化学氧化聚合法制备聚 合物主要受反应介质酸的种类及浓度、氧化剂的种 类及浓度、反应温度及时间、单体浓度等因素的影 响【８】。研究较多的主要是溶液聚合、乳液聚合、微乳 液聚合、界面聚合、定向聚合、液晶结合及中间转化
化学与黏合 ２０１２年第３４卷第６期
ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＡＮＤ ＡＤＨＥＳＩＯＮ
导电高分子材料的研究进展
陈东红，
虞鑫海，
徐永芬
（东华大学应用化学系，上海２０１６２０）
摘要：与传统的导电材料相比较，导电高分子材料具有许多独特的性能，例如密度小、易加工、耐腐蚀、结构易变、半导 体、可大面积成膜以及电导率可在大范围内调节等特点，显示出了其广阔的应用前景。着重综述了导电高分子材料的分 类，并分别介绍了复合型和结构型两种导电高分子材料的制备以及导电机理，列举出了导电高分子材料在隐身技术、显示 材料、电池、导体、药物释放、传感器方面的应用，并对导电高分子材料未来的发展前景做了展望。 关键词：导电高分子；分类；制备；应用 中图分类号：ＴＱ
表１几种常见的导电高分子
前
言
２０００年的诺贝尔化学奖分别授予了美国的
Ｔａｂｌｅ １
Ｓｅｖｅｒａｌ
ｃｏｌｎｌｎｏｎ
ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒｓ
Ｈｅｅｇｅｒ、ＭａｃＤｉａｒｍｉｄ和日本的白川英树三位科学家， 他们通过研究证明了大家通常认为绝缘的高分子 材料在一定的条件下也可以具有导电性…。从那以 后，导电高分子材料这一门新兴的学科就此迅速发 展，成为材料学科研究中重要的一部分。之后，又相 继开发出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚 噻吩、聚苯胺、聚对苯撑乙烯撑等导电高分子材料。 导电高分子材料因其独特的结构和物理化学 性质而在很多方面得到广泛应用，例如已经在隐身 技术、显示器、电池、电子器件、生物医药、传感器等 方面得到广泛的应用【捌。虽然导电高分子材料的发 展只有三十多年的历史，但由于这门学科本身有着 极其巨大的学术价值和应用前景，所以吸引了世界 各国的科学家从事该领域的研究。
４．２显示材料
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导电填料质量分数，％
图１
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ
ｃｕｒｖｅ
电阻率一导电填料含量曲线
ｏｆ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ—ｅｌｅｃｔｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｆｉｌｌｅｒ
ｃｏｎｔｅｎｔ
复合型导电高分子材料中填充材料的成分、填 料粒子的分散状态及其与聚合物基体的相互作用 都决定了复合材料的导电性，要想材料能具有更良 好导电性，必须使填料粒子既能较好地分散，又能 形成三维网状结构或蜂窝状结构【１２ １。
２．２结构型导电高分子的制备方法
导电高分子材料的导电机理
复合型导电高分子材料的导电机理
结构型导电高分子的制备方法主要有以下几 种：化学氧化聚合法、电化学聚合法以及热分解烧 万方数据
化学与黏合 ２０１２年第３４卷第６期
ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ ＡＮＤ ＡＤＨＥＳｌ０Ｎ ・６３・
复合型导电高分子材料中填料的分散状态决 定了材料的导电性，从渗流理论中可看出，孤立分 散的填料微粒松散地填充于材料中时，当体积分散 达到一定的临界含量以后，就可能形成一个连续的 导电通路。这时的离子处于两种状态：一是电荷载 流子可以在导体内连续地流动，此时离子间发生的 是物理接触；二是由于离子间存在粘接剂薄层，载 流子本身被激活而运动。所以，复合型导电高分子 材料能导电的条件是填充材料应该既一定程度地 分散，又能形成松散的网络分布。
ａ
ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔ．Ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ａｒｅ
ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
３２２．９４
文献标识码：Ａ
ｏｎ
文章编号：１００１—００１７（２０１２）０６—００６１—０５
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ
Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＣＨＥＮ Ｄｏｎｇ—ｈｏｎｇ，ＹＵ Ｘｉｎ—ｈａｉ ａｎｄ ＸＵ Ｙｏｎｇ－ｆｅｎ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｄｏｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）
１．２结构型导电高分子材料
２．２．２电化学聚合法 电化学聚合法主要有恒电流法、恒电位法、脉 冲极化法以及动电位扫描法［８】。 以聚苯胺为例，电化学聚合法是在含苯胺的电 解质溶液中采用适当的电化学条件，使苯胺发生氧 化聚合反应，生成聚苯胺薄膜黏附于电极表面，或 者是聚苯胺粉末沉积在电极表面【７１，一般都是苯胺
型［５１。
在酸陛溶液中，在阳极上进行聚合。影响聚苯胺电
化学聚合法的因素主要有：苯胺单体的浓度、电解 质溶液的酸度、电极材料、电极电位、溶液中阴离子 种类、聚合反应温度等。电化学聚合法的优点是产 物的纯度比较高，聚合时反应条件较简单而且容易 控制；缺点是只适宜合成小批量的聚苯胺，很难进 行工业化生产…。 采用化学氧化聚合法制备的聚合物不溶不熔， 而且力学性能和加工性能比较差，难以直接进行加 工应用；利用电化学聚合法虽然可以获得聚合物的 导电膜，但是膜的面积会受到电极面积的限制，不 可能做成大面积的实用导电膜【１０】。 此外，还有一种聚合方法对于导电高分子材料 有很好的合成前景，就是酶促聚合。利用酶促聚合 方法制备聚苯胺虽然十年之前就报道过，但对于聚 吡咯直到最近也没有成功地通过酶促聚合制备出 来。Ｒｙａｎ Ｂｏｕｌｄｉｎ，Ｓｅｔｈｕｍａｄｈａｖａｎ Ｒａｖｉｃｈａｎｄｒａｎ等人 相信之所以这样是因为相比于苯胺，吡咯具有更高 的氧化电势，由于氧化酶和漆酶的氧化电势比吡咯 的低，所以这些酶上的活性位点不能够直接氧化吡 咯单体。可以通过寻找合适的酶促反应催化剂来降 低氧化电势，从而使反应顺利进行【１１１。
３
３．１
２导电高分子材料的制备
２．１
复合型导电高分子的制备方法 复合型导电高分子在制备中所用的复合方法
主要有两种：一种是把亲水性聚合物或者结构型导 电高分子和基体高分子放在一起进行共混；另一种 是将各种导电填料，如金属粉末、铝纤维、碳纤维、 不锈钢纤维及很多金属纤维填充到基体高分子里 面，填充的纤维最佳直径为７斗“捌。 纤维状填料的接触几率很大，因此金属纤维在 填充量很少的情况下就可以获得较高的导电率。其 中，金属纤维的长径比对材料的导电性能有很大的 影响，长径比越大，其导电性和屏蔽效果越好ｉ２】。
在结构型导电高分子中的吸波机理可认为是 电损耗和介电损耗。由于电磁波的存在，材料被反 复极化，从而使分子电偶极子跟随电磁场的振荡而 产生分子摩擦。与此同时，由于材料存在电导率，电 磁波就会在材料中形成感应电流而产生热量，使得 电磁波在这一过程中能量被消耗掉。要注意的是， 并不是电导率越高吸收电磁波的效果越好，因为太 高的电导率会增加材料表面对电磁波的反射，反而 不利于电磁波的吸收。所以需要通过各种方法来调 节电导率，从而调节到最好的隐身效果。 在复合型导电高分子材料中通常会加入纳米 微粒材料作为吸收剂，掺杂到橡胶或树脂基质中。 由于纳米微粒的尺寸在１～１００ｎｍ之间，而这又远小 于雷达发射的电磁波波长，所以纳米微粒材料对电 磁波的透过率要比其他常规材料强得多，很大程度 上减少了电磁波的反射率，使得雷达接收到的反射 信号很微弱，从而就达到了隐身的作用。而且纳米 微粒材料的比表面积比微米级材料要大很多，对于 电磁波和红外光波的吸收率也比普通材料大很多， 因而分别由探测物和雷达发射的红外光和电磁波 被纳米粒子吸收掉，使得红外探测器和雷达就很难 发现目标了【１４ｌ。 导电高分子作为吸波材料有很多优点，如电磁 参量可控、表面密度低、易加工成型。但是导电高分 子属于易电损耗的雷达吸收波材料，所以会逐渐减 薄涂层厚度，从而带来制备工艺方面的麻烦，而且 成本和制备工艺等因素也制约着它的发展，因此这 类材料作为舰船吸收雷达波的应用还未进入实施 阶段【１５１。
ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｐｏｌｙｍｅｒ；ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
法等。
复合型导电高分子材料
由通用的高分子材料与各种导电性物质，如石 墨、金属粉、金属纤维、金属氧化物、炭黑、碳纤维， 通过不同的方式和加工工艺，如分散聚合、填充复 合、层积复合或形成表面电膜等方式而制得。主要 品种有导电橡胶、导电塑料、导电纤维织物、透明导 电薄膜、导电涂料以及导电胶黏剂等。其性能与导 电填料的很多方面有关，比如种类、粒度、用量、状 态以及它们在高分子材料中的分散状态等。