导电聚噻吩薄膜的非欧姆电导——微观颗粒结构间的接触效应

有机导体TCNQ-TTF和喹啉Q_n(TCNQ)_2等有机电荷转移复合物单晶在高电场强下观察到非欧姆电导。对导电高聚物如电荷转移(CT)插入对离子(“掺杂”)聚乙炔(PA)和聚吡咯(PPy)薄膜也观察到电导的非欧姆性。但是这些物质均非单晶,其形态包括微纤或颗粒。本实验前已报道用四探针法测得的电导,一般被微纤间或颗粒间的接触电阻所控制,因此测得的非欧姆电导也很可能是颗粒间的接触效应而非导电高聚物的本征的性质。本文对聚噻吩(PTh)进行了电导的非欧姆性研究。     

聚苯基单醚喹噁啉的电化学氧化

自1977年导电聚乙炔问世以来,化学家在制备和研究新型导电高分子方面进行了大量的工作。除具有金属导电性的聚乙炔、聚吡咯和聚噻吩的研究外,对可溶性芳杂环高分子掺杂的研究开始引起了人们的重视。通过化学或电化学掺杂方法,使具有刚性的、共平面梯形或阶梯形结构的高分子发生氧化还原作用,而从优良的电绝缘高分子材料转变成导电的或具有半导性的高分子材料。     

导电性高分子——掺杂聚乙炔

聚乙炔是一种具有共价键的有机聚合物,用化学方法掺杂,可以得到p型与n型的半导体及有机金属,并展现了运用的广阔前景。《导电性高分子——掺杂聚乙炔》一文介绍了掺杂聚乙炔的结构、导电性能及其基础理论。     

五氯化锑掺杂聚苯硫醚的物理、化学效应

近年来对导电高分子的研究引起了各国的普遍关注,人们业已发现许多分子主链具共轭延伸的聚合物,如聚乙炔、聚苯撑、聚吡咯、聚噻吩、聚苯硫醚等,经某些电子受体或供体掺杂(Doping)作用后,导电性可发生十几个数量级飞跃。聚合物导电性大小及其稳定性都可能与聚合物和掺杂剂间的配合有关。因此,了解掺杂过程的机理对指导制备导电性良好     

聚乙炔的合成、结构和性能

聚乙炔是70年代以来得到多学科深入研究的有机导电高分子。本文综述了在聚乙炔合成、结构和性能方面近年研究的进展,重点在聚合催化体系及其对聚乙炔结构、性能的影响,聚乙炔掺杂、反掺杂及其机理,聚乙炔导电性和导电机理。     

搀杂的聚乙炔有机金属

美国宾夕法尼亚大学化学系麦克迪埃米德(A.MacDiarmid)教授领导的研究组最近合成了一种新型的聚合物薄膜导电材料,并用它作为简单电路中“导线”的代用品。麦克迪埃米德探索高导电性聚合物(或称“有机金属”)已有一段时间。1977年10月,他在美国Physical Review Letters(1977年39卷1098页)上报道用少量卤素或五氟化砷(AsF_5)搀杂的反式-聚乙炔制成的     

一种乙炔聚合的新催化剂

由于掺杂后的聚乙炔具有金属的导电性能,因而聚乙炔的研究,引起了广泛的兴趣。我们在乙炔聚合催化剂的研究中提出一种双组     

掺杂聚乙炔绝缘体——金属转变过程的量子化学计算与研究

一、引言聚乙炔是近年来研究很活跃的高分子导电材料之一。它在掺杂过程中引起的绝缘体——金属转变过程及其电子传导机理是至今仍未完全解决并有广泛争议的课题。图1给出了实验中所观察到的几种掺杂聚乙炔在常温下的电导率σ—掺杂浓度y曲线。从该图可以看出,开始掺杂时,电导率迅速随杂质浓度的增加而增大,但到达一定程度时电导率几乎不再增大,     

低温等离子体对聚乙炔稳定性的影响

70年代初,Shirakawa与宾夕法尼亚大学研究小组合作,发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔具有较高的金属电导性,聚乙炔作为一种新型的高分子导电材料,由于具有导电率高、比重轻、耐腐蚀、合成简单、原料便宜等一系列其它材料无从比拟的优点,而引起人们广泛关注。 聚乙炔作为一种新型导电材料,虽然具有上述优点,但由于其空气稳定性较差,而限制了     

导电高分子生物材料在组织工程中的应用

导电高分子材料在具有良好生物相容性的同时,其优异的导电性还可以通过电刺激促进聚合物-组织界面处的细胞黏附、增殖和分化,从而促进组织生长,所以导电聚合物材料在组织工程领域受到了越来越多的重视.单组分导电高分子,如聚苯胺(PANi)、聚吡咯(PPy)、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)及其衍生物,具有良好的生物相容性和优异的导电性,但其较脆且不易加工,限制了其在组织工程领域中的应用.因此,研究开发了基于上述导电高分子和生物相容性可降解聚合物的复合导电聚合物材料,其在具有良好生物相容性和导电性的同时,还具有优异的加工性.本文将总结在组织工程中应用的多种复合导电聚合物材料,包括导电聚合物薄膜、导电纳米纤维、导电水凝胶和导电复合3D支架.此外,组织工程领域的研究表明复合导电高分子材料主要可应用于骨组织工程、肌肉组织工程、神经组织工程、心脏组织工程和皮肤伤口愈合等方面,我们也将对以上方面的应用进行详细论述.     

模拟掺杂聚乙炔的量子化学研究

掺杂聚乙炔是一种很有前途的新型一维高分子导电材料,纯聚乙炔膜的电导率为～10~(-9)Ω~(-1)cm~(-1),当掺杂电子给予体(如Li)或电子接受体(如I_2)而成为掺杂聚乙炔时,电导率可增加到～10~3Ω~(-1)cm~(-1[1])。     

导电高分子——使用部份氧化和还原的聚乙炔作电池的阴极和阳极

众所周知,有机高分子化合物是绝缘体。然而,在1977年的纽约科学院会议上,MacDiarmid,Heeger和Shirakawa等宣布了他们第一个发现了通过掺杂后的有机高分子(CH)_x的导电性。他们通过化学或电化学的掺杂(即通过化学或电化学的氧化和还原)将聚乙炔膜的电导从绝缘体(σ<10~(-10)ohm~(-1)·cm~(-1))提高到半导体和金属导体(σ>10~3ohm~(-(?))     

聚苯胺导电复合物的二次掺杂现象

在导电聚合物中,掺杂概念的进一步发展是基于以下的事实:樟脑磺酸(CSA)掺杂的聚苯胺(PAn)用间甲酚做溶剂比用氯仿所得膜的电导率高10~3倍,并观察到聚苯胺的首次金属行为,在178K至室温电导率随温度的升高而下降,σ_(178K)/σ_(RT)=1.1.Heeger和MacDiarmid两研究小组最近的研究表明:间甲酚可使PAn-CSA卷曲的分子链展开,并使单极化子从定域转变为离城.PAn-CSA氯仿溶液所得膜用间甲酚气氛或涂间甲酚的方法同样可改善其导电性.MacDiarmid命名此现象为2次掺杂,以区别于原掺杂的概念,其主要特征是2次掺杂过程对导电高分子主链的排列和构象产生影响,而不是以掺杂剂的存在作为提高导电性的必要条件.但至今未见对导电复合物的2次掺杂现象的进一步研究.本文成功地用现场乳液聚合方法制得导电态聚苯胺与氯磺化聚乙烯(CSPE)复合物的基础上,研究2次掺杂对其导电     

塑料向硅的领地提出挑战

用一种导电的塑料材料聚乙炔制造电子元件的希望快要实现了,现在已到了真正的技术突破阶段。日本科学家已经研制成功第一个以加入添加剂的聚乙炔为材料的二极管(p-n结)。与原先的各种尝试不同,此二极管在空气中是稳定的。这一进展表明,二极管和晶体(三极)管很快就可能用塑料代替价格昂贵的超纯硅来制造。聚乙炔的导电性源于交叉双键的特殊排列。双键中的电子不是被特定的几个具体碳原子所占有,而是     

阴阳离子共掺杂ZnO透明导电薄膜的研究进展

ZnO基透明导电薄膜具有成本低、环境友好、抗辐射能力强、对H等离子体耐受性好等优点,是金属氧化物半导体研究领域的一个极为重要的方向.目前,无论阳离子还是阴离子单独掺杂的ZnO透明导电薄膜在电导率、可见光透过率和热稳定性等方面依然不能完全满足光电器件的要求,为此人们开展了阴阳离子共掺杂ZnO薄膜光电性质的研究工作,取得了良好的效果.本文从理论和实验研究两方面,总结了阴阳离子共掺杂ZnO透明导电薄膜的最新研究成果,系统阐述了阴阳离子对ZnO薄膜的光学、电学和热稳定性的影响规律,分析了阴阳离子共掺杂ZnO研究所面临的问题和挑战,为相关领域的研究和发展提供借鉴和参考.     

硫原子3d轨道对硫化聚乙炔电子性质的影响

研究空气稳定性好的聚乙炔(PA)导电材料,是目前国际上急待解决的难题。我们从聚氯乙烯出发制备了在空气中稳定的硫化类聚乙炔材料(SLPA),并对其结构性能进行了表征,从量子化学角度研究了硫化对PA电子性质的影响。     

编后记

在《大自然探索》杂志创刊三周年之际,方毅同志为我刊题词:“追求科学真理,探索自然奥秘”,给予我们很大鞭策和鼓励。钱人元教授为我刊“科学家论坛”撰文《导电高聚物的一些问题》以及景遐斌,朱道本和曹镛等人的“聚合物导体研究”专栏文章,反映了近年来我国学者对导电性高聚物新材料的合成、结构及性能在理论和应用方面研究工作所取得的许多成就。本期继续发表钱学森同志向本刊推荐的谭暑生同志关于时空理论研究成组文章之二《标准时空论力学》。     

多层复合透明导电薄膜研究进展

透明导电薄膜(TCF)兼具良好的导电性和透光性,已作为电极被广泛应用于光电器件领域.目前普遍使用的透明电极主要是铟锡氧化物(ITO)和掺铝氧化锌等透明导电氧化物(TCO)薄膜,但由于ITO的生产需要稀缺原材料铟,而其他TCO薄膜的导电性和可见光透明性尚需提高,并且由于氧化物材料固有的脆性,TCO薄膜的柔性较差,不能完全满足当前柔性电子器件的发展需求.因而,对于具有优异性能的无铟、柔性TCF的研究近年来受到研究者的广泛关注.基于介质/金属/介质结构的多层复合TCF同时具有高的电导率、透光性以及良好的机械柔性,可以满足目前柔性电子器件的应用需求,而且其还具有功函数可通过选择介质层材料调节、可利用连续的卷对卷技术室温下在廉价塑料衬底上沉积等独特优势,因而更具实用价值.本文简要综述了近几年基于介质/金属/介质结构的多层复合TCF的研究工作,首先分析了其透光率和面电阻对各层材料种类及厚度的依赖关系,然后介绍了多层复合TCF的结构类型,接着讨论了改善其综合光电性能的技术,最后分析了其在光电器件领域应用时应考虑的其他重要性质.     

塑料导体

导电聚合物(塑料)业已接近技术突破的边缘。现已制成两种导电聚合物聚乙炔(PAC)和聚吡咯(PPY)的复合物。这种复合物克服了单种聚合物固有的缺点。 PAC具有塑料的全部机械性能的优点,加之有高的多孔性、大的表面积(作为电极材料这是极好的)。但它在空气和水中经常不稳定,并易于失去其导电性。这就严重地限制了它在轻型电池中的应用。另一方面,PPY则十分稳定,并能保持其导电性,但它的机械性能差而且很脆。美国IBM实验室制成的PPY和PAC的复合物克服了PPY的缺点。其方法是在铂电极上涂复PAC膜,将它作为电解液中含有吡咯的电化学电池的部件。吡咯溶液的电聚合导致在PAC涂层内生长PPY     

导电塑料

不久前,科学家们在塑料的基础上研制成一种新材料。它的薄膜呈银色,外形很象金属,但也象日常生活中包装食品的一般聚合物薄膜一样,具有良好的柔性、弹性和相当的粘性。聚乙烯中掺加某种物质后就与一般的聚乙烯不同,具有良好的导电性。在不远的将来,电子工业便能获得价廉的导体来制造各种装置——从太阳能电池到避雷针。按照科学家的说法,制造导电塑料是现代物理学的一个极其重要的研究方向。