Los materiales poliméricos conductores son materiales poliméricos con cadenas principales con sistemas electrónicos principales conjugados, que pueden alcanzar Estados conductores mediante el dopaje y una conductividad eléctrica de más de 1000 S / cm. Después de 40 años de desarrollo, las personas han llevado a cabo investigaciones en profundidad sobre el tipo, el mecanismo de conducción y cómo mejorar su conductividad eléctrica, y han explorado la síntesis y aplicación de polímeros conductores en muchos aspectos. Debido a sus propiedades únicas, los polímeros conductores no solo se utilizan ampliamente como materiales conductores, sino que también tienen un valor potencial de aplicación en los campos de la energía, dispositivos optoelectrónicos, sensores y cables moleculares.
El mecanismo de conducción eléctrica de los materiales poliméricos conductores
Materiales poliméricos conductores compuestos
El Estado de dispersión de los rellenos en los materiales poliméricos conductores compuestos determina la conductividad eléctrica del material. a partir de la teoría de la filtración, se puede ver que cuando las partículas de relleno aisladas y dispersas se llenan sueltamente en el material, cuando la dispersión del volumen alcanza un cierto contenido crítico, se puede formar una vía continua de conducción eléctrica. En este momento, los iones se encuentran en dos estados: uno es que los transportistas de carga pueden fluir continuamente dentro del conductor, cuando ocurre un contacto físico entre los iones; En segundo lugar, debido a la existencia de una fina capa de adhesivo entre iones, el propio portador se activa y se mueve. Por lo tanto, la condición para que los materiales poliméricos conductores compuestos puedan conducir electricidad es que el material de relleno debe dispersarse en cierta medida y formar una distribución de red suelta.
La composición del material de relleno en el material polimérico conductor compuesto, el Estado de dispersión de las partículas de relleno y su interacción con la matriz de polímero determinan la conductividad eléctrica del material compuesto. para que el material pueda tener una mejor conductividad eléctrica, las partículas de relleno deben dispersarse mejor y formar una estructura de malla tridimensional o una estructura de panal.
Materiales poliméricos conductores estructurales
En los materiales poliméricos conductores iónicos, las cadenas macromoleculares como el poliéter y el poliéster forman una estructura espacial de espirales, los iones positivos se complejos con ellos y migran a través de huecos en sus canales espirales promovidos por el Movimiento de segmentos de cadenas macromoleculares, o los iones positivos y negativos "solubilizados" por macromoléculas se propagan de salto entre los huecos de Las cadenas macromoleculares.
En los materiales poliméricos conductores electrónicos, la mayoría de los polímeros poliméricos principales son sistemas conjugados, y la actividad electrónica del enlace Pi en la cadena larga es mayor, especialmente después de formar complejos de transferencia de carga con dopadores, es fácil escapar de la órbita para formar electrones libres.
Los electrones Pi dentro y entre cadenas de moléculas grandes pueden formar bandas guía debido a la superposición orbital, lo que puede proporcionar canales para la transferencia y transición de transportistas, y puede conducir corrientes eléctricas impulsadas por energía adicional y vibraciones de cadenas de moléculas grandes.
Los materiales poliméricos conductores se clasifican en dos categorías: materiales compuestos y materiales estructurales a través de la forma y estructura de producción. aunque estos dos tipos de materiales tienen propiedades más similares, también hay grandes diferencias, y la dirección y el alcance de la aplicación también son diferentes.
Materiales poliméricos conductores compuestos
Está hecho de materiales poliméricos comunes y diversas sustancias conductoras a través de materiales compuestos de relleno, compuestos de superficie o compuestos laminados. Las principales variedades son plásticos conductores, caucho conductor, tejidos de fibra conductor, recubrimientos conductores, adhesivos conductores y películas conductoras transparentes. Sus propiedades están muy relacionadas con el tipo, la cantidad, el tamaño y el Estado de los rellenos conductores y su estado de dispersión en materiales poliméricos. Los rellenos conductores comunes son negro de carbono, polvo metálico, lámina metálica, fibra metálica, fibra de carbono, etc.
Materiales poliméricos conductores estructurales
Se refiere a la estructura del polímero en sí o a los materiales poliméricos con función de conducción eléctrica después del dopaje. Según el tamaño de la conductividad eléctrica, se puede dividir en semiconductores poliméricos, metales poliméricos y superconductores poliméricos. De acuerdo con el mecanismo de conducción, se divide en materiales poliméricos conductores electrónicos y materiales poliméricos conductores iónicos.
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