塑料是如何导电的?
20世纪70年代初,在日本东京工业大学的一个实验室里,一个研究生想用普通乙炔制造一种叫聚乙炔的塑料。这种塑料是一种黑色粉末,最早合成于1955,但没有人知道它更详细的情况。研究生在70年代合成的不是一种有黑粉的塑料,而是一种有银色光泽的薄膜,看起来像铝箔。这时,研究生意识到自己犯了一个错误。他添加了比要求多近100倍的催化剂。所以他合成的聚乙炔和其他聚乙炔完全不同。从65438到0977,日本东京工业大学和美国明尼苏达大学的专家共同探索这种新颖的塑料。后来,当他们将碘混合到这种材料中时,他们取得了令人兴奋的结果。这种柔软的银色薄膜变成了金色的。这种新材料的电导率增加了654.38+0亿倍。此后,科学家发现塑料有10多种,当人们将它们混合在一起时,它们都会发生类似的变化,并表现出导电性。由于塑料导电性的提高和易于成型,一下子成了材料科学家的“宠儿”。
当时,日本和美国的科学家用掺杂的方法使塑料的导电性达到了令人震惊的结果。但塑料的这种导电性,也仅仅够“半导体”的水平,离真正的金属导体水平还有一段距离。
科研有时就像田径接力赛。联邦德国的科学家从日本和美国科学家手中接过接力棒,让得到的导电塑料经过特殊的固化和拉伸取向处理,然后对处理后的塑料薄膜进行掺杂测试。结果,这种新型塑料的电导率提高了三个数量级,此时,这种新型塑料达到了“真正导体”的指标。
众所周知,在金属中,金和银是最好的导体,铜是第三大用途。联邦德国科学家成功开发的新型塑料的导电率接近铜。
后来,经过其他科学家的不断实验,这种新型塑料的导电性超过了铜,成为真正的导电塑料。
导电塑料的研究无论是开发的品种还是导电性能都取得了很大的进展。更令人欣慰的是,在应用上有很多成功的例子:
因为导电塑料吸收光谱的能力几乎与照射在地面上的太阳光重合,也就是说导电塑料几乎可以吸收太阳光中的所有能量,所以是制作太阳能电池的不可多得的材料。
导电塑料在掺杂和除杂的过程中,会不同程度地由绝缘体变为导体,这也会导致吸收光谱的变化,因此塑料的颜色也会发生变化,相应地,可以用来制作电致变色显示元件。
目前,透明导电塑料已经成为透明导电膜的首选。中国科学家与外国专家合作,用某种导电塑料制成了发光二极管。美国已经将导电塑料用于隐形飞机。此外,导电塑料在传感器和催化方面也很有用。
专家预测,在21世纪,导电塑料的研究将有新的突破。
导电塑料全方位造福人类的日子已经不远了。