题目

导电高分子的导电机理是什么?

提问时间：2021-01-16

答案

你所问的应该是本征型导电高分子材料 (结构型导电高分子),即高分子本身具备传输电荷的能力,结构型导电高分子本身具有“固有”的导电性,由聚合物结构提供导电载流子（包括电子、离子或空穴）.这类聚合物经掺杂后,电导率可大幅度提高,其中有些甚至可达到金属的导电水平.
高分子聚合物导电必须具备两个条件:
（1）要能产生足够数量的载流子(电子、空穴或离子等);
（2）大分子链内和链间要能够形成导电通道.
A.　离子型导电高分子材料
① 非晶区扩散传导离子导电
无论是线型、分枝型还是网状对于大多数聚合物来说,完整的晶体结构是不存在的,基本属于非晶态或者半晶态.离子导电聚合物的导电方式主要属于非晶区扩散传导离子导电,即非晶区传输过程.
② 自由体积导电理论
虽然在玻璃化转变温度以上时聚合物呈现某种程度的“液体”性质,但是聚合物分子的巨大体积和分子间力,使聚合物中的离子仍不能像在液体中一样自由扩散运动,聚合物本身呈现的仅仅是某种粘弹性,而不是液体的流动性.
B.电子型导电高分子材料
作为主体的高分子聚合物大多为共轭体系（至少是不饱和键体系）,长链中的π键电子较为活泼 ,特别是与掺杂剂形成电荷转移络合物后 ,容易从轨道上逃逸出来形成自由电子.大分子链内与链间π电子轨道重叠交盖所形成的导电能带为载流子的转移和跃迁提供了通道.在外加能量和大分子链振动的推动下 ,便可传导电流.
（掺杂导致的结果：在聚合物的空轨道中加入电子或从占有轨道中拉走电子,从而改变原有电子能带的能级,产生能量居中的半充满能带,减小能带间的能级差,使自由电子迁移阻力降低.）