分子基导电聚合物吸波材料:进展与未来挑战

随着科技的发展,电磁辐射泄漏引起的电磁污染问题日趋严峻.电磁污染不仅会影响电子设备的功能,而且会对人体健康产生不良的影响.为解决这一问题,研发具有各种新颖结构的电磁波吸收材料具有重要的意义.分子基导电吸波材料因其独特的物理化学特性展现出良好的吸波潜能,吸引了研究者的广泛兴趣.本文综述了近年来有关分子基导电吸波材料的相关研究成果.首先,介绍了分子基导电吸波材料的吸波原理.然后,聚焦分子基导电吸波材料中的三大类材料,即导电高分子聚合物、导电共轭聚合物和导电金属-有机配合物吸波材料,讨论了其结构设计调控策略和吸波损耗机制.此外,本文还介绍了典型的制备分子基导电吸波材料的方法.最后,结合面向前沿的吸波材料的需求,指出了分子基导电吸波材料未来研究亟待解决的挑战.     

未来和未来的物理学家

许多杰出的前任会长在他们的就任讲话中,总要谈谈有关我们学科未来的一些问题。谁也没有象我们上一任会长威金逊(Wilkinson)先生那样大胆。他演说的标题是:《物理学:未来的10~(30)年》。但是我们所有的前任的讲话已经使我们得益非浅,今天我将试图谈一谈这个问题。     

聚合物液晶

近年来,一种自发有序的可以流动的聚合物熔体或溶液——聚合物液晶,正引起人们的广泛兴趣。     

大有可为的聚合物蓄电池

加利福尼亚州的科学家已经研制出一种新型的可充式电池.与其他电池相比,它能提供更大的功率,储存更多的能量,保存更长的时间.该电池由一种新型的聚合物正极、凝胶层和锂负极组成.发明者说,这种电池是一种固态电池,其重量是有相同电能的其他电池的一半.劳伦斯贝克莱实验室的科学家卢特加德·德·琼赫(Lutgard De Jonghe)和史蒂芬·菲斯柯(Steven Virco)说他们发明的电池的能量储存在聚合物的双硫键中.双硫键断开时,能量以电流的形式释放出来,聚合物变成一种盐——这就是所谓的解聚过程.反向通电时,双硫键形成,电池重新充电.     

发动机实用的聚合物

正在生产或即将投产的一些复合材料发动机部件都是用石墨增强的PMR-15聚合物制造的。例如,在海军F-18战斗机的GEF-404发动机上,用石墨/PMR制造的空气涵道将取代钛合金涵道。在海军和国家航空航天局资助下由通用电力公司研制的这种涵道是明显地又便宜又轻。石墨/PMR复合材料制造的涵道正被考虑供所有军用的低涵道比涡轮风扇发动机使用。预期此种材料可能应用的其他部件包括有:发动机进气口导向叶片,压缩机第1级和第2级静子,主涵道整流罩,及机翼前缘防冰板。     

光合反应的聚合物

多伦多大学的詹姆斯·古利特预言通过光化学反应人们能在阳光灿烂的夏季合成出液体燃料以备寒冷的冬季之需。古利特认为他的研究成果还能用于维生素D的生产,而且不必像现在通用的技术使用电光源.阳光引发的化学反应还可用于从污水中清除聚氯联苯(PCBs)和其他污染物。进行这类化学反应的关键在于古利特所发明的一种聚合物微粒。这些微粒就像一些微小的接收器收集化学反应所必需的光能。它们溶于水时呈球形,然后折叠起来,就像一些微小的容器吸引并固定住邻近的其他有机分子。它们吸收光能,分解俘获的有机物,然后使之形成新的化合物.这些聚合物能加速某些化学反应的功能,与酶很之相似。古利特称其为光酶即乙烯基苯磺酸钠与萘乙烯的共聚物(PSSS-VN)。     

火和聚合物

美国是世界上火灾最多的国家。在那里,一年有260万次火灾,结果造成7500人死亡和40亿美元以上的直接财产损失。由于人们对聚合物材料——天然和合成聚合物两者的依赖,因而,这些材料曝置于火焰上时的性能如何,越来越重要了。但这是个极其复杂的问题,甚至连确切的术语都可能是一个问题。例如,火焰阻滞(阻燃)并非简单地表示为不燃烧。关于如何使聚合物阻燃,已经知道很多了,而研究人员正使用这些情报资料来提高聚合物材料的阻燃性,并通过试验来测定它们的性能。     

聚合物帮助神经再生

以人造皮肤中关键成分而出名的聚合性基质目前正用于使切断的神经再生.麻省理工学院的聚合物工程学教授Ioannis Yannas 用能生物降解的聚合物作为正常生长的模板使手术切断的坐骨神经得以再生.Yannas 在举行于芝加哥的美国化学会会议上报告了这个结果.在神经组织沿模板形成后,酶接着将聚合物降解.基质由交联的     

聚合物蓝光发光二极管

由化合物半导体制备的发光二极管(Light-emitting diodes,LEDs)和激光管(Laserdiodes,LDs)目前已达到了相当成熟的水平,但在生产工艺和器件特性方面仍存在某些问题,蓝光波段发光就是无机半导体LEDs的空白.虽然作为1992年光电子领域的重大发现,利用Ⅱ—IV族化合物半导体材料已实现了蓝光发射,但目前的器件一般在低温下操作,且寿命较短,距实用化还有相当距离.与此同时,有机材料LEDs在实现多色及大面积显示方面     

配位聚合物研究

自从Lehn提出超分子化学的概念特别是Robson提出配位聚合物的概念以来, 配位聚合物研究得到了迅速发展, 它与晶体工程、超分子化学、材料科学及固态化学等诸多领域交叉渗透, 成为当前无机化学研究中最为活跃的领域之一, 呈现出方兴未艾的发展趋势.     

聚合物近红外发光二极管

设计双层器件结构(ITO/PEDOT/P-PPV/PFHDNT/Ba/Al)制备高效率近红外发光二极管, 其中P-PPV为发绿光的苯基取代的PPV衍生物, PFHDNT为近红外发光的9,9-二辛基芴(DOF)与4,7-二(3-己基噻吩)-2,1,3-萘并噻二唑(HDNT)的共聚物(PFHDNT10). 经优化PFHDNT10和P-PPV薄膜厚度, 得到器件的外量子效率高达2.1%(激发电流35 mA/cm²), 流明效率0.3 cd/A, 较单层结构器件的发光效率(0.9%)提高了两倍以上, 发光光谱峰值为750 nm, 色度坐标CIE1931为 (0.67, 0.30), 位于近红外区域. 研究表明, 增强的发光效率主要原因是P-PPV层具有电子阻挡作用及向PFHNDT10共聚物进行了有效能量转移.     

聚合物分离气体

对混合气体进行分离,使之恢复原状,并循环使用,在许多工业生产中和实验研究上都非常重要。美国加利福尼亚大学化学与生物化学系的研究人员安德森发明了一种具有高度选择性的聚合膜系统,通过它可以有效地分离许多难以处理的气体对,如氢气与氮气,,氧气与氮气、二氧化碳和甲烷等。这种聚合膜以传导性的聚笨胺聚合物(一种用于电子工业的     

导体聚合物的利用前景

正象很多技术方面的进展一样，导电聚合物领域的革新，开始也出于偶然。70年代初，东京技术研究所的白川英机试图制造一种名叫“聚乙炔”的有机聚合物时，把催化剂加多了，多出配方规定的1000倍。得出的东西，却是状似铝箔的、有光泽的、类似银的薄膜。铺开来，就象用来包剩菜饭使之不变质的莎纶。这新形成的物质绝非寻常之物，致使阿兰·G·默克代米德（AlanG．Mcdairmid）在侦悉此事时，就想到可否用它取代他正在制造的合成金属─—能传电的非金属物质。1977年，白川和默克代米德、阿兰·J·黑杰（Alan．J·Heeger）一起，在宾夕伐尼…     

聚合物中孤子的特性

《聚合物中孤子的特性》一文是上期刊载的《聚合物中新的导电机制》的续篇。主要说明某些聚合物以孤子为载流子,这种新颖载流子具有一些奇特的性质。另外还从理论上阐述了一维晶体中显现分数电荷的孤子的可能性。此两文展现了当前一维凝聚态物理研究工作的活跃面貌。     

外科移植聚合物的制造

制造生物合成的人体能够安全吸收的人造材料一直是医用聚合物化学家们工作的一个共同点。自从80年代中期以来,麻省理工学院化学工程师罗伯特·兰格(Robert langer)及其同事研制了一类叫做聚酸酐的可降解聚合物,现在16个医疗中心使用这些聚合物治疗一些脑癌病人。强力杀癌药物注射后在杀死恶性细胞的同时还伤害健康细胞,为了减少这种系统毒性,医生们将带有药物的聚酸酐胶囊直接移植到大脑的癌变部位。兰格解释说,随着移植物像肥皂一样溶解,它便慢慢地释放出药物。     

未来的京沪高速铁路

京沪高速铁路是一项庞大的系统工程,它集机械、动力、控制、电子、信息、环保等一系列学科之精华,综合利用了计算机、网络、材料、工艺等方面的最新成果,将铁路机车、车辆、线路、桥梁、信号等新产品组合成一整体,从而使高速铁路成为世界上仅次于飞机的现代高速交通工具。京沪高速铁路的建设规模是空前的。日本是世界上最早发展高速铁路的国家,也是拥有高速铁路最多的国家。1964年10月1日,日本开通了从东京到大阪长达515千米的东海道新干线,40多年来,日本先后建设了东海道、山阳、上越、东北等4条高速铁路,通车总里程为2000千米,而我国正在…     

未来的太空服

日本太空服:清洁身体除异味 日本宇宙航空研究开发机构希望能减轻太空服的重量,并加强其保护功能.近期,日本设计出一种新型的无异味太空服.宇航员将其穿在身上后,即使一星期不更换衣服,也不会发出任何异味.     

未来的城市

未来,我们所生活的城市会是什么样子呢?已经有很多建筑师提出了自己的想法,令人耳目一新。俄罗斯《真理报》对此作了详尽的报道。在科幻小说和科幻电影里,未来城市看起来基本上都是这样:拥有惊人高度的摩天大楼林立其中,许多飞行器忙碌地穿