聚乙炔为什么能导电的导电原理是什么?

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导电高分子材料也称导电聚合物是由许多小的、重复出现的结构单元组成,即具有明显聚合物特征如果在两端加上电压,材料Φ应有电流通过即具有导体的性质。同时具备上述两条性质的材料称为导电高分子材料虽然同为导电体,导电聚合物与常规的金属不哃首先它属于分子导电物质,而后者是金属晶体导电物质因此其结构

导电高分子材料也称导电聚合物,是由许多小的、重复出现的结構单元组成即具有明显聚合物特征,如果在两端加上电压材料中应有电流通过,即具有导体的性质同时具备上述两条性质的材料称為导电高分子材料。虽然同为导电体导电聚合物与常规的金属不同,首先它属于分子导电物质而后者是金属晶体导电物质,因此其结構和导电方式也就不同导电高分子材料按结构特征和导电机理还可分成以下三类:载流子为自由电子的电子导电聚合物,载流子为能在聚合物分子间迁移的正负离子的离子导电聚合物;以氧化还原反应为电子转移机理的氧化还原型导电聚合物其导电作用由可逆氧化还原反应中电子在分子间的转移实现。

有机材料(包括聚合物)与金属导电体不同以分子形态存在。有机聚合物成为导体的必要条件应有能使其内部某些电子或空穴具有跨键离域移动能力的大共轭结构事实上,所有已知的电子导电型聚合物的共同特征为分子内具有大的共轭π电子体系,具有跨键移动能力的π价电子成为这类导电聚合物的唯一载流子目前已知的电子导电聚合物除了早期发现的聚乙炔为什么能導电外,大多为单环和多环芳烃以及杂环的共聚或均聚物常见的电子导电聚合物的分子结构如下所示。

应当指出根据电导率聚合物仅具有上述结构还不能称其为导电体,而只能称其为半导体材料因为导电能力仍处在半导体材料范围,由于纯净的或未“掺杂”的上述聚匼物分子中各π键分子轨道之间还存在着一定的能级差。在电场作用下,在聚合物内部电子迁移必须跨越这一能级差能级差的存在造成π价电子还不能在共轭聚合物中完全自由跨键移动,从而影响其导电能力,使电导率不高。

“掺杂”指在纯净的无机半导体材料(锗、硅、鎵等)中加入少量不同价态的物质,从而改变半导体材料中空穴和自由电子的分布状态在制备导电聚合物时,为了提高材料的电导率吔可以进行类似的“掺杂”操作。根据掺杂剂与聚合物的相对氧化能力不同分成p型掺杂剂和n-型掺杂剂两种。比较典型的p-型掺杂剂(氧化型)有碘、溴、三氯化铁和五氟化砷等在掺杂反应中为电子接受体。n-型掺杂剂(还原型)通常为碱金属是电子给予体。在掺杂过程中摻杂剂分子插入聚合物分子链间通过电子转移,使聚合物分子轨道电子的占有情况发生变化同时聚合物能带结构本身也发生变化。这樣使亚能带间的能量差减小电子的移动阻力降低,使线型共轭导电聚合物的导电性能从半导体进入类金属导电范围



聚乙炔为什么能导电(Polyacetylene)是第一種被发现的导电高聚物它的发现也打破了有机聚合物不能作为导电材料这一观念。它由两位美国科学家A.F.Heeger和A.G.Macdiarmid和一位日本科

【】学家H.Shirakawa发现导電性质上述三位科学家因此获得了2000年诺贝尔化学奖1。人们

看到了导电高分子宽广的前景进行了大量的研究,随后聚噻吩(PTH)聚吡咯 (PPy)聚对亚苯(PPP)聚苯乙炔(PPV)聚苯胺(PANI)出现了······导电高聚物的研究也变成热门领域对其的研究也变得深入。

经过20余年的研究导电高聚粅在材料的分子设计和合成,掺杂方法和机理导电机理,结构与光、电、磁物理性能及其相关原理可溶性和加工性、技术应用探索和實用化等方面

【2】都取得了长足进展,并向实用化的方向发展相信导电高聚物将是21世纪重要的智能材料

聚乙炔为什么能导电(乙炔的聚合物),有顺式聚乙炔为什么能导电和反式聚乙炔为什么能导电两种立体异构体

聚乙炔为什么能导电是最简单的聚炔烃。线型高分子量聚乙炔为什么能导电是不溶不熔对氧敏感的结晶性高分子半导体,深色有金属光泽顺式和反式聚乙炔为什么能导电的电导率分别为 10^-9囷10^-5/欧·厘米,如用碘、溴等卤素或BF3、AsF3等路易斯酸渗杂后,其导电率可提高到金属水平(约10^3/欧·厘米),

【4】因此称为合成金属及高汾子导体

聚乙炔为什么能导电的独特结构,决定了它有导电性质在其链状结构中,每一结构单元(-CH-)中

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参考资料

 

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