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。     

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.     

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。     

导电高聚物的一些问题

从1977年发现聚乙炔薄膜可以通过所谓“掺杂”的方法使它从绝缘体变成呈现接近于金属导电性的薄膜以来,导电高聚物的研究已经吸引了全世界许多物理学家、物理化学家和有机合成化学家日益增长的兴趣。可是直到目前我们对这些“掺杂”高聚物的结构、电子性质、物理化学性质等的理解还是很零星的、片断的,也可以说是一知半解、捉摸不住的状态。即使避开是否确实存在孤子的问题和这些物质金属导电性的本质问题,仅从物理化学家的角度来看导电高聚物,也有一大堆的问题有待于研究工作去澄清。本文将从我们实验室近年来对聚乙炔(PA)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)的研究进展来举例说明这些问题。     

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     

一种新型导电聚合物离子选择电极

有机导电聚合物已成为新材料研究中的重要领域。本文首次用电化学法研制成功了一种检测掺杂阴离子的新型聚吡咯(PPY)导电聚合物离子选择电极。吡咯(PY)的电聚合实验参照文献[5]进行。用恒电流法和     

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     

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。     

科学信息

Nature,1988年9月1日传导聚合物——一种价廉、量轻、坚固耐用、制造方便且具有聚合物导体通常特点的新型聚合物已被电力工业部门普遍看好。行家们认为,这种新型聚合物将在下一世纪取代金属作为导体的地位。这些聚合物包括:聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚对位苯撑等。     

ESR,Raman和光致发光研究聚并苯导电材料

近年来,合成了许多含有π键共轭体系的有机导电聚合物,但大部分材料在空气中稳定性差,因而限制了它们在实际中的应用。聚并苯导电材料不仅在空气中具有较好的稳定性和宽的电导率范围,而且可进行N型或P型掺杂,而使导电率提高十几个量级,因而受到人们的重     

钙钛矿太阳能电池中有机空穴传输材料掺杂方法研究进展

新一代有机无机杂化钙钛矿太阳能电池展示出高光电转换效率(25%)、低材料成本和简易制作工艺等优势,被认为是最有应用前景的新一代光伏技术.钙钛矿太阳能电池的未来规模化应用对其稳定性提出了更高的要求.其中空穴传输层是高效率钙钛矿太阳能电池不可或缺的组分,对提升器件的稳定性起至关重要的作用.近年来,随着新型空穴传输材料的开发以及对材料掺杂过程的理解,化学掺杂剂的选择与设计是提升空穴传输材料导电性和稳定性的关键因素之一.基于目前开发的掺杂剂种类和对掺杂机理的了解和认识,本文回顾性总结了有机空穴传输材料化学掺杂方法的研究进展.     

用于高能电池的橡胶导体

目前,亚利桑那国立大学的一个物理化学研究小组报道他们已开发了一种由高导电性的玻璃和塑料聚合物相结合的一种电解质材料,该研究小组的负责人C.A.安杰尔宜称他们的材料比以往任何聚合物电解质材料都具有更大的导电潜力。在不久前的《自然》上,该小组公布了他们如何改变了通常制作盐聚合物电解质的工序,改进了的工序不是溶解少量盐在聚合物中,而是代之以溶解除少量     

激光拉曼光谱研究聚异戊二烯的压致转变

聚合物在压强作用下会发生一系列转变或结构松弛,它们强烈地影响聚合物的性能。转变压强如同转变温度一样,是表征聚合物本体结构和分子运动的重要参数。因此,近年来对聚合物压致转变的研究受到了广泛的重视。如Sasuga和Tokehisa用膨胀计在0—8KPa内研究了聚异戊二烯的玻璃化转变。Dalal用介电松弛在0—3.8Kbar研究了聚异戊二烯的玻璃化转变与压强的关系等等。本工作则首次利用激光拉曼光谱研究了聚异戊二烯在0—2GPa压强范围内的20℃等温压致转变,并利用活塞圆筒装置进行了等温压缩实验。     

部分交联聚丙烯酰胺用于毛细管凝胶电泳蛋白质分离

以高分辨低黏度可替换的部分交联聚丙烯酰胺作为毛细管凝胶电泳的分离筛分介质, 实现了溶菌酶、细胞色素C、核糖核酸酶A和胰蛋白酶4种碱性蛋白的基线分离. 该聚合物材料具有的动态涂渍能力减少了毛细管壁对蛋白质的吸附, 显著改善了分离重现性. 混合使用两种部分交联聚合物, 分离分辨率和塔板数获得进一步提高. 初步实验研究结合分离机制的解析, 这种具有多种优异性能的部分交联聚丙烯酰胺聚合物材料, 介于交联聚合物凝胶和非交联线性凝胶之间的一个中间状态, 有望在毛细管电泳以及微流控芯片电泳等生物分离领域发挥重要作用.     

PVDF-PEO微孔聚合物电解质的研究

自Wright等[1]在1973年发现聚氧化乙烯(PEO)/碱金属盐的络合物具有离子导电能力以来, 人们对不同类型的聚合物电解质进行了深入的研究, 并致力于用其代替锂离子电池中的液体电解质[2,3]. 目前聚合物电解质的种类主要包括干态聚合物电解质、凝胶聚合物电解质和微孔型聚合物电解质三类, 但从产业化的角度来看, 微孔型聚合物电解质具有很大的研究价值和应用前景. 美国Bellcore公司于1994年开发出聚偏氟乙烯-六氟丙烯P(VDF-HFP)共聚物多孔薄膜, 吸附电解液后具有较高的电导率和良好的机械性能, 遗憾的是制备过程中须要用丙酮等溶剂萃取抽提制孔剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP), 给规模化生产带来不利. 目前对微孔型聚合物电解质研究较多的主要为含氟聚合物体系, 如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))共聚物等[3~11]. 本文以相转变的方法(将聚合物溶解在挥发性溶剂和高沸点非溶剂中, 然后置于一定温度和气氛环境下, 挥发性溶剂先挥发, 高沸点非溶剂和高聚合物体系发生相分离而得到微孔结构)制备了PVDF与PEO共混体系(PVDF-PEO)微孔型聚合物电解质膜, 研究表明PEO的引入能够非常显著地改善体系的微孔结构(如孔径、孔隙率、孔的连通性等), 从而大幅度提高PVDF-PEO微孔型聚合物电解质的室温离子电导率, 而且实验方法简单, 无需抽提制孔剂.     

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~(-(?))     

六氰亚铁铜胶体掺杂聚吡咯修饰电极

利用六氰亚铁铜胶体微粒荷负电的性质,我们制备了该胶体微粒掺杂的聚吡咯(PPy-CuHCF)修饰电极,以探索用该方法实现聚吡咯功能化的可能性。     

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     

聚乙烯氮的电子结构

含氦原子的导电聚合物具有良好的空气稳定性,掺杂导电率较高,应用广泛,在合成金属领域占有相当重要的位置。我们在MNDO优化基础上,用一维紧束缚的SCF-     

PEO基聚合物电解质在锂离子电池中的研究进展

聚合物固态电解质是解决目前商用锂离子电池安全问题的一个有效途径,其中,聚环氧乙烷(PEO)最早被提出用作聚合物电解质.因其具有良好的机械性能、电化学稳定性与热稳定性,在几十年的聚合物固态电解质的研究过程中一直是被关注的热点,但常温下低的离子电导率限制了其实际应用.本文从PEO基聚合物电解质所存在的问题出发,分别介绍了几种提高离子电导率的方法,对其研究进展进行了综述,最后总结了PEO基聚合物电解质在锂离子电池中的应用,并对未来的发展方向进行了展望.