一种廉价的化学导体

制造导电塑料的成本即将降低。Parma大学有机化学研究所利用廉价化学过程已获得了高电导聚吡咯薄膜。聚吡咯是一种新的导电聚合物,在电子工业中很有前途。但聚吡咯的机械性能较差,这个问题已用制成聚吡咯和其他传统聚合物(如PVC)的复合物部分地加以克服。目前很多工作已脱离实验室进入大规模生产,但现在用于聚吡咯膜的精密电化学工艺不太容易从实验室转移到大规模生产,而且至今生产聚吡咯的纯化学方法亦不是电化学方法的一种合适的替代方法。新方法保证聚合反应仅在两种不混合溶液的界面上发生而克服了这些问题:一种溶液是含有10%吡咯的苯或甲苯;另一种是含30%     

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     

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.     

用于电动汽车的塑料电池

电池技术的革命可能使人们渴望已久的电动小汽车早日问世。宾夕法尼亚大学和宾夕法尼亚州普利茅斯CSDBatteries的科研人员最近展示出一种由可导性有机聚合物(也称塑料金属)制成的新型电池。这类新电池的供电量是普通蓄电池的十倍,而且在它漫长的使用期间能免去一切维修;塑料电池还有一项优点:它能制成被单形状。这样人们可以随心所欲地制作成汽车车身的各种部分;譬如说作为汽车顶棚     

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     

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     

聚苯胺电池的充放电特性

对导电高分子感兴趣的课题之一是用它作电池的电极材料以代替金属电极。除了导电高分子比重轻之外,在电极反应过程中,它的母体不发生溶解,在电极表面也不产生沉积现象。这种特性对蓄电油来说是十分重要的,而金属电极不具备这种性能。 Mac Diarmid首次用导电高分子聚乙炔构成电池。P型掺杂的聚乙炔电池能在较大电流密度下充放电,但它的稳定性较差;n型掺杂的聚乙炔电池,其稳定性相当好,而且能充     

基于多酸制备的新型氮化钼基复合材料作为锂离子电池负极材料

锂离子电池作为新一代储能装置,已经在生产和生活中得到了广泛应用.多酸有着多电子转移、化学结构稳定、氧化还原性可逆等诸多优点,具有作为电池电极材料的良好潜力.但易溶于电解液、导电性差且易发生团聚等问题阻碍了多酸用于电池电极材料的应用研究.本工作为解决上述问题,充分利用磷钼酸良好的水溶性、优异的氧化还原性和独特的酸性,通过简单的一锅法,在温和的条件下制备了磷钼酸/聚吡咯/石墨烯前驱体(PMo12/PPy/RGO,简称PCG),并通过高温氨化处理制备了新型氮化钼基复合材料(NPC@Mo2N/NPRGO),磷钼酸、聚吡咯在提供金属源和碳源的同时也提供了P,N杂原子掺杂到多孔碳和石墨烯中,该材料作为锂离子电池负极材料表现出较好的循环性能和倍率性能.在电流密度为100m A/g时,NPC@Mo2N/NPRGO的首周放电比容量可以达到1446 mAh/g,循环200周后仍然可以达到771 mAh/g.在电流密度为100, 200, 500, 1000, 2000 mA/g时,循环比容量分别为797,725,630,545,460m Ah/g.尤其是在大电流密度(1000m A/g)循环300周后容量仍能达到554mAh/g.     

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。     

用于锌-空气电池的MnO2纳米片@Ni-氮掺杂石墨烯气凝胶

在锌-空气电池中,电池正极的氧还原反应(oxygen reduction reaction,ORR)动力学缓慢,影响其功率密度等性能,需催化剂提高电极反应速率.常用的贵金属基催化剂(如pt/C)成本高,而低成本的MnO2具有ORR催化活性,但导电性差,影响ORR过程中的电子转移速率,限制了其ORR催化活性的充分发挥.将...     

新型抗冲击强度硬聚氯乙烯塑料

聚氯乙烯塑料价格低廉,具有优越的介电性能和化学稳定性,是世界各国最大量生产的塑料之一。但由于它存在着较脆,软化点较低及易老化变质等缺点,故在很大程度上限制了它的使用范围。近几年来,国外用氯乙烯单体与其它单体(如醋酸乙烯酯等)共聚或采用各种合成橡胶或ABS塑料对聚氯乙烯的改性,在一定程度上克服了聚氯乙烯的上述缺点,并获得了具有综合优异性能的热塑性塑料。但目前所获得的改性聚氯乙烯树脂的软化点不高,因而在提高聚氯乙烯冲击强度的同时能提高其耐热性便是一个十分重要的研究课题。     

基于单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印

现有微纳3D打印在实现多材料、宏/微跨尺度等方面面临诸多挑战性难题.本文提出了一种基于单平板电极电场驱动喷射沉积微纳3D打印新工艺,它不再将打印喷嘴作为电极,只需平板电极与高压电源正极(或负极)连接.通过理论分析和数值模拟,揭示了其成形机理;通过系统实验研究,验证了喷嘴(导电和非导电)、基材(导电和非导电)、打印材料(导电和非导电)任意组合稳定打印的有效性;进一步通过3个典型实验案例:线宽1.139μm的高宽比46.8:1微"墙"结构、高性能透明电极、精准可控的三维生物支架,证明了该方法在高分辨率、多材料和宏/微跨尺度打印方面独特的技术优势.该方法为微纳3D打印提供了一种低成本、高普适性的全新解决方案.     

阵列微电极上分子器件的研究

有些导电高聚物如聚吡咯(PPy),聚苯胺等的电导率在一定范围内随着外部施加电压改变而变化,利用这一性质可以制作各种聚合物分子器件。我们曾用阵列微电极在水溶液中研究了PPy的电导率与外压的关系,发现这种PPy修饰的阵列微电极具有类似二极管的特性,并测出了其响应的I-V曲线。但将生物酶固定在阵列微电极上制成特定的生物电化学分子器件还未见文献报道。由于这种分子器件能制成传感器,用于临床化学、环境监测、过程控制及生命体系分析中,因此有必要开展这方面的研究。本文用PPy将硫辛酰胺脱氢酶(DP)固定在对插型阵列微电极(IDA)上,研究了PPy/DP修饰IDA电极(PPy/DP/IDA)的二极管特性,测出了其I_D-V_G曲线,发现烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)能使PPy/DP/IDA分子器件从“开”状态变到“关”状态,并且其“开～关”时间与NADH的浓度有关并可用于对NADH的定量测定。本文的这一发现对进一步研究和制作新型的NADH生物电化学传感器具有指导意义。     

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.     

直流溅射法制备电致变色NiO_x膜

材料在外电场或电流的作用下,发生可逆的色彩变化叫电致变色(Electrochromic)现象.电致变色材料在大面积显示、调光囱户(Smart window)以及信息的(彩色的和连续的)贮存等领域,有很好的应用前景.目前研究的重点是若干过渡金属氧化物及其水合物的电化学变色性(Electrochemichromism),其工作模式是:将这些材料制成覆盖在导电(透明)衬底上的薄膜,并成为电池的一个电极,给电极施加电压后,薄膜两侧同时分别注入(或抽取)电子和离     

导电塑料

塑料具有一系列优良的性质:价廉、耐用、轻便与用途广泛,然而它们却与导电性无缘,下一代塑料将改变这一状况.本文标题在20年前会被认为是极其荒唐的,因人们一直把塑料归类于非导电物质,如果说塑料的导电性将能与铜媲美,那么将更难使人置信。然而,最近几年通过对普通塑料不断的研究与改进,已使塑料具有了良好的导电     

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.     

基于AFM针尖电化学刻蚀的金纳米电极制备

利用导电原子力显微镜针尖, 对组装在单晶硅上的有序长链硅烷(OTS)单分子膜进行微区电化学氧化, 非破坏地改变其表面甲基为羧基, 形成线宽、间距在纳米量级且可控的梳状结构模板. 然后通过镉离子吸附, 与硫化氢(H₂S)气体反应, 生成硫化镉(CdS)线, 继续与氯金酸(HAuCl₄)反应, 形成金纳米结构. 通过导电原子力显微镜测试, 发现其具有较好的导电性, 可以作为纳米电极.     

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