聚苯胺纤维的应用 聚苯胺以其优良的导电性能、较高的热稳定性、相对好的可加工性

爱洛姆佳佳 2024-12-12 22:09:16

聚苯胺纤维的应用 聚苯胺以其优良的导电性能、较高的热稳定性、相对好的可加工性等特点,成为现有导电高分子材料中综合性能最好的一类。在诸多领域获得了一定的应用纳米结构的聚苯胺,特别是纳米纤维状聚苯胺虽然其功能化目前尚处在科研探索阶段,但在纳米微电子学、电磁学材料、生物医学等方面有良好的应用景。 1 气敏元件中的应用 纤维状聚苯胺由于比表面积高,具有比普通聚合物更高的灵敏度,广泛应用于气敏元件。NH3、乙醇、HCI、NO2等蒸气会降低聚合物的导电性,使其电阻增加。Liu等以聚苯胺纳米线阵列作化学传感器的活性层,可以检测到空气中浓度很低(0. 5μg/L)的NH3,其响应时间随纳米线直径大小的不同而不同。 曾繁武等通过在丝网印刷碳电极的绝缘带上铺展PANI纳米纤维薄膜构建了气体传感元件。制备的聚苯胺纳米纤维直径约60nm,相互缠绕成孔径为300~400nm的疏松结构,保证了聚合物与有机气体的充分接触和快速响应。 2 储能器件中的应用 纤维状聚苯胺由于具有高能量密度、结构低维、良好的导电性和稳定性而广泛应用于锂离子电池、超级电容器等储能器件。 一维导电聚苯胺具有比其它结构聚苯胺高的比电容,聚苯胺纳米线在充放电过程中形成类似于“同轴电缆”的模型,“同轴电缆”的核心部分是无定形结构聚苯胺,对电容没有贡献;外壳部分是结晶结构聚苯胺,作为离子对扩散的通道,是产生电容的主要部分。所以结晶程度越高的聚苯胺纳米纤维/线,其导电性越好。研究表明,纳米纤维/线的直径越小,电导率越高;表面越粗糙,导电性越好;纳米纤维/线越规整,导电性越好。 3 生物传感器中的应用 聚苯胺在生物传感器中的应用也十分广泛。一维结构的聚苯胺纳米材料具有高比表面积与活性,可以显著提高酶催化效率,在电化学 反应中作为电子传递媒介具有独特的优势。用一维结构的聚苯胺固定酶 所制备的酶传感器具有响应快、检出限低、线性范围宽等优点。 4 电子器件中的应用 共轭聚合物由于低能π-π*跃迁而具有较强的光吸收性能,并能将吸收的光能转化为热能。纳米纤维较差的导热性(纳米效应)使热量无法迅速扩散导致纤维温度升高,当光脉冲源(如照相机闪光灯)照射聚苯胺纳米纤维时,聚苯胺纳米纤维发生熔融转化为连续致密的薄膜。利用这种技术制备出的不对称聚苯胺薄膜可以应用于单片电路制动器。 5 电致变色材料的应用 聚苯胺电致变色薄膜的应用研究取得了一些进展,例如将其作为阳极着色薄膜,分别与WO3等阴极着色薄膜组合制备的电致变色玻璃(智能窗)已经在建筑物、汽车上获得成功应用。聚苯胺所具有的电致变色特性还可用于制作新型信息显示器件,如仪表盘、计分盘、广告板、车站的大屏幕显示等。 6 复合材料方面的应用 近年来,为了满足各方面的应用要求,人们对聚苯胺纤维复合材料的研究越来越多。制备聚苯胺导电纤维对溶剂和纺丝设备要求高,而且纤维强度较差,脆性大,无法满足纺织加工的要求。潘玮等人通过将可溶性聚苯胺与聚丙烯腈(PANI)共混纺丝制备的聚苯胺/聚丙烯腈(PANI-DBSA/PAN)复合导电纤维,不仅具有较高的电导率,而且具有强度高、手感好等特点,完全能够满足纺织等后工序的要求。

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