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諾貝爾學(xué)獎-導(dǎo)電塑料的發(fā)現(xiàn) |
高分子的導(dǎo)電性
白川英樹發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電塑料：錯(cuò)誤經(jīng)常有一些不經(jīng)意的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)然，上帝垂青有準(zhǔn)備的，且努力的人
塑料能導(dǎo)電，不要說普通人不相信，就是科學(xué)家中也沒有幾個(gè)人相信?？墒且淮闻既皇录屗蔀楝F(xiàn)實(shí)，參與這項(xiàng)工作的三位科學(xué)家也有幸成為2000年度譜貝爾化學(xué)獎得主。這三位科學(xué)家是美國的艾倫·黑格教授和艾倫·馬克迪爾米德教授以及日本的白川英樹教授，他們是因1977年發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物——聚乙炔而獲獎的。
日本化學(xué)家白川英樹在20世紀(jì)70年代初，用乙炔氣制多炔聚合物，原應(yīng)得到黑色粉末狀物質(zhì)。由于一位工作人員操作失誤，向原料中多加了1000倍的催化劑，結(jié)果得到了頗像金屬的銀光閃閃的薄膜。然而這一錯(cuò)誤竟然導(dǎo)致了奇跡――一張聚乙炔薄膜合成出來了。
后來白川英樹到費(fèi)城賓夕法尼亞大學(xué)訪問，與馬克迪爾米德合作。他們著手將碘摻雜到這一搬白色聚合物中，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，薄膜的導(dǎo)電性比普通塑料增加了3000多億倍。就這樣導(dǎo)電塑料被發(fā)現(xiàn)了。
再后來，美國物理學(xué)家黑格也加入了研究，1977年，他利用這種薄膜發(fā)明了可以彎曲的很薄的電子器件，制出了具有半導(dǎo)體性能的發(fā)光二極管。
導(dǎo)電聚乙炔的吸收光譜與照到地面上的太陽光十分相似，也就是說，導(dǎo)電聚乙炔能把太陽光中幾乎所有的能量都吸收下來，因此是做太陽能電池的理想材料。
由于聚乙炔的導(dǎo)電特征類似于金屬導(dǎo)體，因此被稱為“合成金屬”（SyntheticMetals）。“合成金屬”的新概念和導(dǎo)電高分子新領(lǐng)域的出現(xiàn)不僅打破了有機(jī)高分子與導(dǎo)電無緣的傳統(tǒng)觀念，而且為低維固體電子學(xué)和分子電子學(xué)的建立和發(fā)展打下基礎(chǔ)。
聚合物的導(dǎo)電性能受分子結(jié)構(gòu)及外界條件的影響：
(1) 極性聚合物的導(dǎo)電性要好于非極性聚合物。
(2) 存在共軛體系的，導(dǎo)電性好。
(3) 相對分子質(zhì)量增大能使電子電導(dǎo)增大，但離于電導(dǎo)減小。
(4) 結(jié)晶度增大可使電子電導(dǎo)增大，而離子電導(dǎo)減小。
(5) 聚合物殘留的導(dǎo)電性“雜質(zhì)”(如催化劑、導(dǎo)電性填料、水分等)含量越大，則導(dǎo)電性越好。其中水對極性聚合物影響大，但對非極性聚合物影響很小。
(6) 溫度升高，聚合物導(dǎo)電性急劇增強(qiáng)。
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