【正文】 3000S/m。 1961年畢業(yè)于東京工業(yè)大學理工學 部化學專業(yè)，畢業(yè)后留校于該校資 源化學研究所任助教 1976年到美國賓夕法尼亞大學留學 1979年回國后到筑波大學任副教授 1982年升為教授。 1955年開始在賓夕法尼亞大 學任教。 材料科學與工程學院 62 麥克迪爾米德小傳 （ Alan G. MacDiarmid， 1929～） 發(fā)表過六百多篇學術(shù)論文擁有二十項專利技術(shù) 1927年生于新西蘭。據(jù) SCI所作的 10年統(tǒng)計（ 1980～1989），在全世界各研究領(lǐng)域所有發(fā)表論文被引用次數(shù)的排名中（包括所有學科）他名列第64名，是該 l0年統(tǒng)計中唯一進入前 100名的物理學家。 1962年至 1982年任教于賓夕法尼亞大學物理系， 1967 年任該校物理系教授。 三位科學家因此分享 2022年諾貝爾化學獎 。同時具備上述兩條性質(zhì)的材料我們稱其為導電高分子材料 材料科學與工程學院 58 1977年美國科學家 黑格 （ ）、 麥克迪爾米德（ . MacDiarmid）和日本科學家 白川英樹 發(fā)現(xiàn)摻雜聚乙炔具有金屬導電特性以來，有機高分子不能作為導電材料的概念被徹底改變。 ?結(jié)晶、取向，以及交聯(lián)均使聚合物絕緣體電導率下降。 材料科學與工程學院 54 對離子型導電材料，溫度升高，載流子濃度和載流子遷移率均按指數(shù)率增加，因此材料電導率隨溫度按以下規(guī)律變化： RTEe /0C?? ?? 當聚合物發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時，電導率或電阻率曲線將發(fā)生突然轉(zhuǎn)折，利用這一原理可測定聚合物的玻璃化溫度。 材料科學與工程學院 53 ?材料的導電性能主要取決于兩個參數(shù)：單位體積試樣中載流子濃度和載流子遷移率 ?高分子材料內(nèi)的載流子很少，主要來自材料外部，即由雜質(zhì)引起的。10102022 ?～在外電場作用下，聚合物中體積電流包括： ?瞬時充電電流，由加上電場瞬間的電子和原子極化引起； ?吸收電流，由偶極取向極化、界面極化和空間電荷效應(yīng)引起； ?漏電電流，是通過聚合物材料的恒穩(wěn)電流。 ? 半導體： 半導體的能帶結(jié)構(gòu)與絕緣體相同 ， 不同的是它的禁帶比較窄；半導體的能帶在外界作用下 ， 價帶中的電子就有能量可能躍遷到導帶中去 材料科學與工程學院 51 高聚物的導電特點 ?載流子為電子、空穴，正、負離子 ?大多數(shù)高聚物都存在離子電導，特別是沒有共軛雙鍵、電導率很低的非極性高聚物 ?共軛聚合物、聚合物電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物、聚合物自由基離子化合物和有機金屬聚合物具有很強的電子電導 材料科學與工程學院 52 大多數(shù)高分子材料的體積電阻率很高 是良好絕緣材料。 材料科學與工程學院 39 鐵電性 1 鐵電體的特性 （ 1）鐵電性的基本概念 晶體具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化有兩個或多個可能的取向，在電場作用下其取向可以隨電場改變 （ 2）鐵電體的共同特性 ①具有電滯回線 ②具有結(jié)構(gòu)相變溫度，即居里點 ③具有臨界特性 材料科學與工程學院 40 （ 3）電滯回線 自發(fā)極化強度 Ps 矯頑電場強度 Ec 材料科學與工程學院 41 鐵電 、 熱釋電 、 壓電 、 介電晶體之間的關(guān)系 ?具有鐵電性的晶體必具有熱釋電性和壓電性 ?具有熱釋電性的晶體必具有壓電性 ， 不一定具有鐵電性 材料科學與工程學院 42 一 電阻與導電的基本概念 1 導電 當在材料的兩端施加電壓時，材料中有電流流過 歐姆定律 2 電阻 與材料的性質(zhì)有關(guān)，還與材料的長度及截面積有關(guān) 3 電阻率 只與材料本性有關(guān)，而與導體的幾何尺寸無關(guān) 評定導電性的基本參數(shù) LSR?? 高聚物的導電性能和導電高分子材料 材料科學與工程學院 43 4 電導率 σ 只與材料本性有關(guān)，而與導體的幾何尺寸無關(guān) 評定導電性的基本參數(shù)， σ越大材料導電性能越好 （ IACS%):把國際標準軟純銅（ 20℃ 時電阻率 ）的電導率作為 100%，其它材料的電導率與之相比的百分數(shù)即為該材料的相對電導率 ??1?如鐵的 IACS%為 17%，鋁的為 65% 材料科學與工程學院 44 體積電阻和表面電阻 將試樣質(zhì)置于兩平行電極板之間，施加電壓 V，測得流過試樣內(nèi)部的電流稱體積電流 vIvv IVR /?在試樣的同一表面上放置兩個電極，施加電壓 V，測得流過電介質(zhì)表面的電流稱表面電流，表面電阻定義為： ss IVR /? 材料科學與工程學院 45 根據(jù)電極形狀不同，表面電流的流動方式不同，表面電阻率的定義也有差別 bLRss ?? ? ?12 /ln2DDR ss?? ? 材料科學與工程學院 46 材料導電性的劃分 一般根據(jù)電阻率的大小，把材料分為三類： ?（ 1）導體 :ρv = 0 ~ ?（ 2）半導體 : ρv = 103~ ?（ 3）絕緣體 : ρv = 108~ ? 金屬及合金一般屬于導體，純金屬電阻率在 106~之間，合金的在 105~； ?元素周期表 Ⅳ B族中的硅、鍺、錫及它們的化合物，及少量陶瓷、高分子聚合物為半導體； ?絕大多數(shù)陶瓷、玻璃和高分子聚合物為絕緣體材料。 ?凡具有自發(fā)極化的極性聚合物晶體都能顯示出焦電性。 ?正焦電效應(yīng)是指在無外電場作用條件下，改變電介質(zhì)的溫度時，因介質(zhì)極化而在電極上出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象。 ?壓電性本質(zhì)上是電介質(zhì)的介電性與彈性的偶合效應(yīng)。 材料科學與工程學院 36 ?正壓電效應(yīng) 是指在無外電場作用條件下，對兩面裝有電極的電介質(zhì)施加應(yīng)力或應(yīng)變時，因介質(zhì)極化而在電極上出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象。 TSC技術(shù)屬于低頻（ 103 ~ 105 Hz）測量，測量結(jié)果的分辨率很高 材料科學與工程學院 35 六、壓電性、焦電性和鐵電性 1 壓電性 ?物質(zhì)在力場作用下產(chǎn)生電荷并顯示極化的現(xiàn)象稱為壓電性。 ?ρ 峰歸屬于陷阱載流子解俘獲電流，一般出現(xiàn)在極化溫度以上。 材料科學與工程學院 30 對于極性玻璃態(tài)聚合物，介電松弛譜一般有兩個損耗峰，一是高溫區(qū)的 α峰，一是低溫區(qū)的 β峰 聚丙烯酸甲酯（ a）和聚氯乙烯（ b）的介電松弛譜圖 材料科學與工程學院 31 對于結(jié)晶態(tài)聚合物，介電松弛譜一般有 α、 β、 γ三個損耗峰， α峰反映了晶區(qū)的分子運動， β峰與非晶區(qū)的鏈段運動有關(guān)， γ峰可能與側(cè)基旋轉(zhuǎn)或主鏈的曲軸運動相關(guān)。 根據(jù)時 溫等效原理，介電松弛譜通常是固定頻率下，通過改變溫度測得的。0m a x??? ???239。?????????? ???????????????2200 )(t a n 材料科學與工程學院 25 電場頻率的影響 當電場頻率較低時（ ω→ 0，相當于高溫），電子極化、原子極化和取向極化都跟得上電場的變化，因此取向程度高，介電系數(shù)大，介電損耗?。?→ 0）， 239。?????????? ??2201)(39。 表示材料介電損耗的大小。 *0 VCI C ?? ??“純電容”的電流 “純電阻”的電流 *0 VCI R ?? ??? 材料科學與工程學院 21 用“電阻”電流與“電容”電流之比表征介質(zhì)的介電損耗 ???????????