Los materiales poliméricos se utilizan desde hace mucho tiempo como materiales aislantes eléctricos. Con las necesidades de diferentes campos de aplicación, para ampliar aún más el alcance de aplicación de los materiales poliméricos, a algunos materiales poliméricos se les ha dotado de un cierto grado de conductividad y se convierten en materiales poliméricos conductores. El primer material polimérico altamente conductor fue el poliacetileno dopado con yodo. Desde entonces, se han desarrollado materiales poliméricos conductores como polipirrol, poliparafenileno, sulfuro de polifenileno y polianilina [1]. Estos materiales poliméricos conductores a menudo se denominan materiales poliméricos intrínsecamente conductores porque todos tienen una estructura de enlace conjugado y se obtienen principalmente mediante procesamiento químico. Sin embargo, estos materiales tienen poca estabilidad y reproducibilidad, distribución estrecha de conductividad, alto costo y procesamiento difícil, y aún no han entrado en la etapa práctica de producción en masa.
Los materiales compuestos poliméricos conductores son sistemas conductores compuestos multifásicos basados en materiales poliméricos, que se forman añadiendo cuerpos funcionales conductores, dispersando compuestos, compuestos en capas y formando películas conductoras de superficie. Debido a su fácil disponibilidad de materias primas, proceso relativamente simple, bajo costo, resistividad ajustable dentro de un amplio rango y algunas excelentes propiedades de los materiales de matriz polimérica, ha recibido una amplia atención.
El trabajo de investigación sobre materiales compuestos de polímeros conductores incluye principalmente: ①Investigación teórica sobre el mecanismo conductor y el mecanismo de efectos especiales de los materiales compuestos; ②Investigación experimental sobre el desarrollo de nuevos materiales utilizando diferentes métodos;
La investigación teórica sobre el mecanismo conductor de los compuestos poliméricos conductores generalmente incluye dos aspectos: la formación de caminos conductores y el mecanismo conductor después de que se forman los caminos conductores. El primero estudia el proceso de autoorganización macroscópica de cómo los cuerpos funcionales conductores agregados a la matriz polimérica logran contacto eléctrico y forman espontáneamente una ruta conductora general en determinadas condiciones de procesamiento; el segundo implica principalmente la formación de rutas conductoras o rutas conductoras parciales. proceso de migración. Obviamente, tanto los procesos macroscópicos como microscópicos están restringidos por muchos factores, como la topología geométrica, la termodinámica y la cinética del sistema compuesto. Por lo tanto, por un lado, el trabajo de investigación teórica sobre compuestos poliméricos conductores es diverso y complejo, por otro lado, existen diversos grados de diferencias con los resultados experimentales y muchos resultados teóricos a menudo no son universales;
Los principales métodos utilizados en la investigación experimental de nuevos materiales son: transformación de componentes (cambio de tipo de matriz y cuerpo funcional conductor; cambios en las propiedades físicas del conjunto o de los componentes (magnetización, injerto, tratamiento térmico); , cristalización, impregnación ); transformación estructural (lámina, laminación, espumación, cambio de forma del cuerpo funcional conductor (partícula, esférico, hueco, fibroso), etc. La investigación aplicada incluye investigaciones teóricas y experimentales para resolver diversos problemas prácticos según las condiciones de aplicación y los requisitos específicos.
En este artículo se presentará brevemente la teoría conductiva básica, los efectos y mecanismos especiales, las principales aplicaciones y los avances actuales de la investigación de este tipo de materiales.
1. Teoría de la formación de caminos conductores
El mecanismo conductor de los compuestos poliméricos conductores es complejo. Muchos experimentos han demostrado que, a pesar de utilizar diferentes métodos de preparación y seleccionar diferentes materiales de matriz y cuerpos funcionales, los compuestos poliméricos conductores exhiben una propiedad similar, concretamente el fenómeno del "umbral de percolación" [3]. A medida que aumenta el contenido del cuerpo funcional conductor, al principio la conductividad del sistema aumenta muy poco. Cuando el cuerpo funcional conductor alcanza un determinado contenido crítico (umbral), la conductividad del sistema compuesto aumenta bruscamente (a veces hasta casi 10 órdenes de magnitud). Generalmente se piensa que la fuerte caída en la resistividad del sistema cerca de un contenido crítico de funcionalidades conductoras es causada por la formación de una gran cantidad de caminos conductivos por las funcionalidades conductoras. Por lo tanto, cómo formar caminos conductores y la relación entre la tasa de llenado crítica de los cuerpos funcionales conductores y la resistividad del sistema compuesto se han convertido en los primeros temas de preocupación en la investigación de materiales compuestos poliméricos conductores.
Muchos académicos han propuesto varias teorías para explicar sus resultados experimentales, que se pueden dividir a grandes rasgos en los siguientes modelos [
1. Modelo de penetración estadística
La mayoría de estos modelos son modelos geométricos, es decir, modelos geométricos. El material de matriz o material de relleno se extrae en un sistema disperso con una determinada forma, y luego el material de matriz y el material de relleno se combinan en un todo de acuerdo con un mecanismo determinado. La matriz se convierte en una fase continua y el material de relleno conductor se convierte en una. Fase continua o fase dispersa en diversos grados, formando así algunos canales conductores y túneles conductores. Para encontrar la relación entre la resistividad de los materiales compuestos y el contenido de los cuerpos funcionales conductores, un ejemplo típico es abstraer la matriz en bolas, cubos y paralelepípedos de diferentes tamaños y formas, y abstraer los cuerpos funcionales conductores en esferas, elipsoides. y cuentas de alambre y cuentas de uva. Este modelo suele ser válido para sistemas compuestos binarios, pero para sistemas multicomponente (más de un material matriz o material de relleno), aunque se puede obtener el modelo correspondiente, el valor teórico estimado no es el mismo que el modelo original.
2. Modelo térmico
Aunque el modelo estadístico de percolación puede explicar aproximadamente la tendencia cambiante de la resistividad del sistema compuesto, casi no considera la matriz debido al énfasis excesivo en lo espacial. características geométricas del cuerpo funcional conductor Las expectativas teóricas de las interacciones con los cuerpos funcionales conductores y los efectos de la interfaz son inconsistentes con muchos resultados experimentales, y muchos fenómenos experimentales no pueden explicarse. En consecuencia, se han mejorado los modelos termodinámicos.
El modelo termodinámico de energía libre de la interfaz se basa en el principio de la termodinámica del equilibrio. Se cree que la fracción de volumen crítica Vc cuando el cuerpo funcional conductor forma un canal conductor está relacionada con el excedente total de energía libre de la interfaz. el sistema. Además, el efecto de varios factores durante el proceso real de procesamiento y moldeo cambiará continuamente las condiciones de la interfaz de las dos fases. Cuanto mayor sea la viscosidad de la matriz polimérica, menor será el tamaño de las partículas funcionales, lo que inhibirá y promoverá. el proceso de separación de fases de "equilibrio" el efecto es mayor. Según este modelo teórico, la fracción de volumen crítica estimada Vc concuerda bien con los valores experimentales para muchos compuestos poliméricos conductores. Sin embargo, los modelos termodinámicos de energía libre interfacial actualmente solo son aplicables a matrices poliméricas no polares.
El modelo de interfaz dinámica se basa en el principio de la termodinámica de no equilibrio y explica el proceso microscópico de formación de canales conductores. El modelo supone que cada partícula funcional se adsorbe con una capa de polímero muy delgada. Su espesor (aproximadamente 15 ~ 20 nm) está determinado por el tipo de polímero y no se ve afectado por la estructura de la superficie del cuerpo funcional y no se destruirá durante el proceso. procesamiento. Cuando el contenido del cuerpo funcional es bajo, las partículas del cuerpo funcional se distribuyen de manera desigual, estando tanto las partículas individuales como los agregados envueltos por una fina capa de polímero (capa de adsorción). A medida que el contenido del cuerpo funcional aumenta hasta un cierto valor, la fuerza de compresión entre las partículas rellenas en el agregado destruirá parte de la capa de adsorción de partículas, y las partículas pueden moverse hasta entrar en contacto eléctrico entre sí y convertirse en un "estado de floculación", lo que muestra un estado "en capas" y luego se convierte gradualmente en una red conductora tridimensional. La estimación teórica de la fracción de volumen crítica Vc del sistema compuesto mediante el modelo de interfaz dinámica también concuerda con muchos resultados experimentales, pero algunos parámetros del modelo no tienen un significado físico claro.
Además de los dos modelos anteriores, también existen modelos de filtración orientados estructuralmente, modelos de medio efectivo, etc. En el modelo de percolación de orientación estructural, algunas cantidades macroscópicas del material compuesto de polímero conductor generalmente se vinculan con algunas cantidades microscópicas de la estructura del material con los parámetros correspondientes, y luego se realizan simulaciones teóricas con la ayuda de grandes computadoras hasta que se encuentran parámetros más razonables. y finalmente un modelo teórico. Dado que la precisión de su estimación teórica no es mejor que la del modelo termodinámico en muchos casos, el modelo de medio efectivo es una teoría de campo medio que utiliza condiciones autoconsistentes para tratar con los componentes de un sistema compuesto multifásico compuesto de partículas esféricas. La filtración esperada de esta teoría El umbral suele ser más alto que el valor experimental.
2. Mecanismo de conducción a temperatura ambiente de los compuestos poliméricos conductores
El mecanismo de conducción de los compuestos poliméricos conductores es muy diferente entre la temperatura ambiente y las temperaturas más altas (como la temperatura de conmutación). La siguiente es la teoría de la conducción efectiva a temperatura ambiente [5].
1. Teoría de la conducción de canales
Cuando el cuerpo funcional conductor es una partícula, las partículas conductoras entran en contacto entre sí para formar un canal de red, y la conducción es la teoría de la conducción de canales. Esta teoría trata las partículas conductoras como partículas independientes, distribuidas de manera regular y uniforme en la matriz polimérica.
Cuando las partículas conductoras están en contacto directo o el espacio entre las partículas conductoras es muy pequeño (
2. Teoría del efecto túnel
Cuando el cuerpo funcional conductor son partículas y la tasa de llenado es alto, habrá contacto directo entre las partículas. La probabilidad de contacto para formar una red conductora también es alta. La explicación de la teoría de la conducción de canales suele ser válida, y algunas partículas conductoras entran en contacto entre sí para formar una red conductora en cadena. algunos se distribuyen en forma de partículas aisladas o pequeños agregados en la matriz polimérica aislante. Básicamente no participa en la conducción (si la tasa de llenado de las partículas conductoras es baja, este último caso se descarta por completo). Los pequeños agregados están muy cerca unos de otros, solo están separados por una capa de polímero muy delgada (aproximadamente 10 nm), los electrones activados por la vibración térmica pueden cruzar la barrera de potencial formada por la capa de polímero y saltar a partículas conductoras adyacentes. forman una corriente de túnel. Este es el efecto de túnel en la mecánica cuántica combinado con algunos polímeros conductores. Las curvas experimentales del material concuerdan con muchos resultados experimentales posteriores que también son una fuerte evidencia de la teoría del efecto túnel. >
3. Teoría de la emisión del campo eléctrico
La teoría de la emisión del campo eléctrico cree que la conductividad es alta. El mecanismo conductor de los materiales compuestos moleculares no es solo la conducción del canal, sino que también proviene parte de la corriente. El efecto túnel del campo eléctrico interno. La teoría cree que la propiedad no óhmica proviene del fuerte campo eléctrico entre las capas aislantes de partículas conductoras. Cuando el voltaje aumenta hasta un cierto valor, los electrones se ven obligados a pasar a través del potencial. barrera, lo que resulta en una corriente de emisión de campo. La teoría de la emisión del campo eléctrico es en realidad el efecto túnel, pero la fuente de excitación es el campo eléctrico.
De hecho, la "teoría de conducción del canal" y la "corriente de túnel". "La teoría" no es absolutamente inseparable. Mientras haya un canal conductor, la corriente del canal y el túnel pueden existir al mismo tiempo, pero la intensidad de las dos corrientes es diferente. Por lo tanto, las dos teorías a menudo se usan simultáneamente.
3. Efectos especiales de los materiales compuestos de polímeros conductores
Bajo condiciones externas específicas, las propiedades eléctricas de los materiales compuestos de polímeros conductores cambiarán en diversos grados bajo diferentes fuerzas externas bajo la influencia de la presión y la tensión. , temperatura, voltaje, etc., muestra algunos efectos especiales [7].
1. Efectos sensibles a la presión y a la tensión
Compuesto de polímero conductor El efecto sensible a la presión. de materiales generalmente se refiere al proceso en el que el material compuesto cambia de un estado de alta resistencia a un estado de baja resistencia bajo la acción de una presión externa, y el proceso en el que el material compuesto cambia de un estado de baja resistencia a un estado de alta -Estado de resistencia bajo la acción de una fuerza de tracción externa. Se denomina efecto de sensibilidad a la tracción.
Las propiedades sensibles a la presión o a la tracción de los compuestos poliméricos conductores no solo están relacionadas con la conductividad potencial del material. a temperatura ambiente (correspondiente al efecto sensible a la presión) o la conductividad existente (correspondiente al efecto sensible a la presión) Efecto de tensión), y también relacionado con la magnitud y dirección de la fuerza externa para obtener un compuesto conductor a base de polímero. Materiales con propiedades de tracción o sensibles a la presión, desde la perspectiva de las propiedades del material de la matriz, el material compuesto debe tener una resistencia obvia a las fuerzas externas. Teniendo en cuenta el rendimiento del material de relleno, cuando el material de la matriz se deforma, el encendido. El estado apagado del canal conductor dentro del material compuesto también debería cambiar significativamente. El caucho u otros elastómeros se deforman fácilmente bajo la acción de fuerzas externas, por lo que la mayoría de ellos son sensibles a la presión o La matriz utilizada en compuestos poliméricos conductores con efecto laramina es. principalmente limitado a elastómeros.
El mecanismo del efecto sensible a la presión y el efecto sensible a la tracción de los compuestos poliméricos conductores puede explicarse mediante la teoría de la conducción de canales. En el caso de la sensibilidad a la presión, el contenido de cuerpos funcionales conductores es muy pequeño (los diferentes materiales tienen sus propios rangos críticos) y la distribución de los cuerpos funcionales aún no ha formado un canal conductor directo. En este momento, si se aplica presión al material compuesto, cuando la presión es menor que un cierto valor crítico, el material todavía estará en un estado de alta resistencia. Cuando la presión excede el valor crítico anterior, la deformación del material compuesto es suficiente para crear un cierto número de canales conductores en la dirección de la fuerza para conducir la electricidad bajo la acción de un campo eléctrico externo. En el caso de la sensibilidad a la tensión, existen muchos cuerpos funcionales conductores (también hay un contenido crítico), y en la distribución de los cuerpos funcionales se han formado algunos canales conductores directos y túneles conductores. Si el material compuesto se estira bajo la acción de un campo eléctrico externo, cuando la fuerza de tracción excede un cierto valor crítico, la deformación del material compuesto es suficiente para crear una gran cantidad de canales conductores y túneles conductores en la dirección de estiramiento.
2. Efectos térmicos
La resistividad de algunos compuestos poliméricos conductores depende significativamente de la temperatura.
Según el aumento o disminución de la resistividad con la temperatura, se puede dividir en materiales con coeficiente de temperatura positivo (PTC), materiales con coeficiente de temperatura negativo (NTC) y materiales con coeficiente de temperatura negativo (NTC). Los materiales PTC con buen rendimiento tienen características de conmutación térmica, es decir, dentro de un rango de temperatura muy estrecho, la resistividad aumenta bruscamente con el aumento de la temperatura. La investigación sobre las propiedades de los materiales PTC comenzó en la década de 1960. En la actualidad, los principales materiales cerámicos de la serie titanato de bario se han desarrollado y puesto en uso con éxito. Sin embargo, debido a algunas características inherentes de los materiales cerámicos, como dureza, fragilidad, procesos complejos y difíciles de controlar y altos costos de fabricación, la investigación y el desarrollo de compuestos poliméricos conductores con efecto PTC se ha vuelto muy importante. En la actualidad, la mayoría de los compuestos de PTC de polímero conductor desarrollados con éxito se basan en poliolefina cristalina, pero hay pocos ejemplos exitosos de compuestos de PTC que utilizan polímeros amorfos como matriz.
Aunque algunos materiales compuestos poliméricos PTC se han convertido en productos, no existe un modelo teórico general sobre el mecanismo del efecto PTC de los materiales compuestos conductores a base de polímeros. Las siguientes son algunas explicaciones sobre el mecanismo del efecto PTC [8].
(1) Mecanismo de expansión térmica
A temperatura ambiente, las partículas conductoras en el compuesto de polímero conductor entran en contacto entre sí para formar una red conductora con una cierta densidad. Cuando la temperatura aumenta, el volumen específico del polímero aumenta exponencialmente, mientras que el volumen específico de las partículas conductoras permanece básicamente sin cambios, lo que resulta en un desajuste térmico entre los materiales de dos fases a la misma temperatura, provocando el desajuste térmico entre las partículas conductoras o agregados compuestos de partículas a medida que aumenta la distancia, la red conductora se destruye, los canales conductores por unidad de volumen disminuyen y la resistividad aumenta drásticamente. Para la mayoría de las matrices poliméricas cristalinas, el efecto PTC es más pronunciado cerca de su punto de fusión. Sin embargo, esta teoría no puede explicar el fenómeno de que el efecto PTC de algunos compuestos poliméricos conductores con características PTC disminuye cuando se tensan, ni puede explicar por qué muchos polímeros amorfos llenos de partículas conductoras no tienen efecto PTC.
(2) Mecanismo del efecto túnel de electrones
El mecanismo del efecto túnel de electrones es que las partículas conductoras en el material compuesto polímero/partícula conductora (como el negro de carbón) están separadas por En la película de polímero, la conductividad de las películas de polímero cristalino (30 nm) es mucho mayor que la de las películas de polímero amorfo. Cuando la temperatura es más baja (antes de que el área del cristal se derrita), se puede generar un efecto de túnel entre las partículas conductoras a través del área del cristal de la película, y la resistividad es menor. A medida que aumenta la temperatura, la región cristalina de la película comienza a fundirse y la conductividad de la película empeora, lo que resulta en un debilitamiento de la conductividad del material compuesto y un aumento de la resistividad. Se cree que la resistencia al PTC de los materiales compuestos debe juzgarse en función de la temperatura de transición vítrea Tg de la matriz; además, cuanto menor sea la Tg del polímero, mayor será el efecto del PTC del material compuesto; Aunque esta teoría puede explicar el fenómeno PTC de algunos materiales compuestos conductores a base de polímeros, no es universal. Debido a la baja Tg de muchos polímeros, los compuestos conductores basados en polímeros preparados a partir de ellos no presentan PTC. Además, no hay pruebas suficientes para la idea de que las películas de polímeros cristalinos sean más conductoras que las películas de polímeros amorfos.
(3) Mecanismo de competencia
El mecanismo de competencia cree que las características PTC de los materiales compuestos poliméricos conductores son el resultado de la competencia entre dos mecanismos en el material compuesto. A temperatura ambiente, el espacio promedio entre partículas conductoras en el compuesto es pequeño. Cuando la temperatura aumenta, por un lado, la matriz se expande, lo que hace que aumente el espacio entre las partículas conductoras en el compuesto y que aumente la resistividad del material. Por otro lado, cuando la temperatura es más alta, aumenta la vibración térmica de las partículas conductoras en el material compuesto, aumenta la energía, aumenta la capacidad de las partículas conductoras para emitir electrones, aumenta la energía cinética de los electrones libres que cruzan la barrera del túnel. , y la resistividad del sistema disminuye. Debido a la competencia entre estos dos mecanismos, aparece un pico en la curva resistividad-temperatura.
Aunque las teorías anteriores pueden explicar cualitativamente el mecanismo del efecto PTC, todavía son insuficientes en aspectos cuantitativos; y estas teorías solo son aplicables a ciertos tipos de compuestos de polímeros conductores. compuestos es Queda por estudiar una teoría unificada.
3. Efecto de conmutación de voltaje
En condiciones de temperatura constante (generalmente temperatura ambiente), la conductividad de algunos materiales compuestos poliméricos conductores aumenta con el aumento del voltaje y la relación entre la corriente y voltaje La relación no es óhmica.
El efecto de conmutación de voltaje generalmente se refiere al fenómeno en el que los materiales compuestos cambian repentinamente de no conductores a conductores dentro de un pequeño rango de voltaje cuando el voltaje aumenta a una determinada temperatura. Evidentemente, este material debe tener potencial para conducir electricidad, pero a temperatura ambiente y bajo la acción de un campo eléctrico de bajo voltaje, es básicamente no conductor. Por tanto, este material es esencialmente no conductor.
El mecanismo actual del efecto de conmutación de voltaje también se explica por los mecanismos de conducción de canal y conducción de túnel. Después de llenar el material compuesto con una cierta cantidad de sustancias conductoras, aunque no se forman canales conductores, se forma una pequeña cantidad de túneles. Cuando el voltaje es inferior a un cierto voltaje crítico, solo se puede generar una pequeña corriente de túnel y el material compuesto se encuentra básicamente en un estado no conductor (estado apagado). Cuando el voltaje es superior a un cierto valor crítico, la emisión de campo entre partículas conductoras, por un lado, aumenta la corriente del túnel y, por otro lado, forma pequeños canales conductores (también llamados "líneas conductoras") entre las partículas conductoras con un gran túnel. distancia. ). La corriente del túnel y la corriente del canal forman juntas una gran corriente (estado encendido). Una vez formados los cables, actúan como fusibles en circuitos de frecuencia eléctrica ordinarios. Una vez que el voltaje supera otro valor crítico, el cable se funde y el material compuesto regresa.
4. Aplicación de compuestos poliméricos conductores
En principio, la mayoría de los polímeros se pueden utilizar como matriz de compuestos poliméricos conductores, y existen muchos tipos de rellenos conductores, por lo que hay muchos polímeros conductores. Los compuestos se han desarrollado para cumplir con diversos requisitos especiales. Según las propiedades del material base, se puede dividir en: recubrimientos conductores, adhesivos conductores, elastómeros conductores y plásticos conductores. Según la conductividad, se puede dividir en: materiales semiconductores (ρ>; 107ω* cm); , materiales antiestáticos (ρ≈104 ~ 107ω * cm), materiales conductores (ρ< 104ω* cm) y materiales altamente conductores (ρ≈10-3ω* cm) según funciones especiales, se pueden dividir en materiales fotoconductores, calor); -materiales conductores sensibles, materiales conductores sensibles a la presión y materiales conductores inducidos por radiación. Según el tipo de cuerpo funcional conductor, se puede dividir en sistema polímero-carbono (negro de humo, fibra de carbono y grafito), sistema polímero-óxido metálico (ZnO, PbO, TiO2_2, SnO, V2O3, VO2, Sb2O e In2O3) y sistemas polímero-metal (cobre, plata, etc.). ).
Debido a la investigación teórica en profundidad gradual en el campo de los materiales compuestos poliméricos conductores y la acumulación de una gran cantidad de resultados experimentales, combinados con la teoría de materiales poliméricos existente, este tipo de material puede Ahora se puede optimizar hasta cierto punto. Por lo tanto, su ámbito de aplicación se está ampliando gradualmente. La aplicación de materiales compuestos poliméricos conductores se centra principalmente en los siguientes cuatro aspectos [7, 9, 10, 11]:
(1) Materiales antiestáticos. Tuberías y correas de transporte antiestáticas para polvo seco y líquidos inflamables y explosivos en los sectores de minería, yacimientos petrolíferos, yacimientos de gas y de la industria química; embalajes y materiales de embalaje antiestáticos para componentes y dispositivos electrónicos utilizados en diversos entornos ultralimpios (quirófanos, precisión); salas de instrumentos, fábrica farmacéutica Jiao, fábrica farmacéutica, fábrica de chips) piso, mesa de operaciones, materiales de pared.
(2) Materiales de blindaje de ondas electromagnéticas y materiales conductores. Los materiales de protección contra ondas electromagnéticas se utilizan para el blindaje antiinterferencias de instrumentos electrónicos, equipos eléctricos, equipos de comunicación, equipos audiovisuales, etc. Los materiales conductores se utilizan en alambres y cables no metálicos para aviones y naves espaciales (el peso es solo 1/3 ~ 2/3 de los materiales metálicos del mismo volumen, la conductividad es equivalente a la de los materiales de aluminio y tiene las ventajas de los materiales poliméricos). ), películas conductoras flexibles (antirresistentes Excelente rendimiento a la fatiga, se pueden usar en una variedad de materiales físicos o físicos)
(3) Componentes con propiedades de conmutación. Utilizando los efectos especiales de los materiales compuestos de polímeros conductores, se han desarrollado varios sensores térmicos, sensores de fuerza, calentadores de temperatura con autocontrol, protectores contra sobrecorriente y otros componentes.
(4) Materiales fotosensibles y materiales semiconductores. La fotosensibilidad del material de la matriz (como la sensibilidad de las macromoléculas de la matriz a la reacción de polimerización y la reacción de reticulación de la luz o los rayos de una determinada frecuencia) se utiliza para preparar circuitos impresos y adhesivos conductores fotosensibles. Los sulfuros metálicos tienen propiedades semiconductoras. Se han utilizado con éxito membranas compuestas obtenidas combinando polvo ultrafino de sulfuro metálico con una matriz polimérica mediante un método de organosol y controlando el contenido y la distribución de cuerpos funcionales conductores de tipo P (como CuS) y tipo N (como CdS y HgS). .
Progreso de la investigación de los materiales compuestos de polímeros conductores del verbo (abreviatura del verbo)
Dado que el rendimiento de los materiales compuestos de polímeros conductores se ve afectado por muchos factores, el trabajo de investigación de la teoría conductiva correspondiente es muy difícil y lento. Porque el rendimiento de los compuestos poliméricos conductores depende en gran medida de los materiales de la matriz, rellenos, aditivos, métodos de procesamiento, condiciones del proceso, etc. , si podemos obtener un modelo conductivo que solo esté relacionado con los parámetros estructurales finales después de procesar y formar el material compuesto, entonces este modelo será adecuado para describir la conductividad de materiales compuestos con diferentes estructuras. En los últimos años, los modelos de microestructura obtenidos a partir de investigaciones teóricas sobre conductividad eléctrica: el modelo de estructura microtopológica [12] y el modelo de microestructura fractal [13] intentan lograr este propósito. El primero divide los parámetros microestructurales en parámetros geométricos (incluido el tamaño de partícula, la fracción de volumen de fase, el espaciado promedio de partículas, etc.) y utiliza métodos topológicos para obtener la relación entre la conductividad del sistema compuesto y los parámetros microestructurales. Este último cree que la red conductora del sistema compuesto tiene autosimilitud en su estructura y deriva la relación entre los parámetros microestructurales conductores del sistema compuesto a través de la teoría fractal. Aunque el modelo microestructural no es universal, la precisión del modelo mejora enormemente para los sistemas aplicables.
Los avances en la investigación aplicada incluyen principalmente:
(1) En el pasado, los materiales compuestos poliméricos conductores sensibles a la presión o a los ra eran básicamente materiales isotrópicamente sensibles (con la capacidad de responder paralelo a la dirección de la fuerza externa) efecto sensible a la presión o al tirón) y materiales sensibles al interruptor (que muestran un estado de baja o alta resistencia bajo una determinada fuerza externa). En los últimos años, los materiales anisotrópicamente sensibles (que tienen efectos sensibles a la presión o a la tracción en direcciones distintas a la dirección de la fuerza externa) y materiales linealmente sensibles (la resistencia de los materiales compuestos cambia con la fuerza externa)
( 2) En el pasado, los compuestos poliméricos térmicamente conductores se basaban básicamente en poliolefinas cristalinas, pero en los últimos años se han desarrollado compuestos poliméricos térmicamente conductores basados en polímeros amorfos [16, 17].
(3) Mejorar el rendimiento de los materiales compuestos de polímeros conductores existentes, como la estabilidad del rendimiento (incluida la estabilidad de las propiedades físicas y químicas básicas del material), la estabilidad del proceso, la procesabilidad y la resistencia a la temperatura, y reducir histéresis (la desviación de las características de rendimiento del material en las mismas condiciones y entorno durante el proceso de reciclaje), mejora la resistencia al envejecimiento y la adaptabilidad ambiental [18, 19].
(4) Funcionalizar aún más los materiales compuestos de polímeros conductores que ya tienen algunas propiedades especiales, incluso si un material tiene múltiples funciones.
De hecho, debido a la dificultad de la investigación teórica, el progreso de la investigación sobre compuestos poliméricos conductores se centra principalmente en las aplicaciones.