1、 是指在外加電場作用下材料所表現出來的是指在外加電場作用下材料所表現出來的介電性能介電性能、導電性能導電性能、電擊穿性質電擊穿性質以及與其他材料接觸、摩擦時所引以及與其他材料接觸、摩擦時所引起的起的表面靜電性質表面靜電性質等。等。第九章第九章 高分子材料的電學性能高分子材料的電學性能本章主要學習的內容：本章主要學習的內容：一、高分子的極化和介電性能一、高分子的極化和介電性能二、高分子的導電性能和導電高分子材料二、高分子的導電性能和導電高分子材料三、高分子的靜電特性三、高分子的靜電特性 高分子材料可以是絕緣體、半導體、導體和超導體。高分子材料可以是絕緣體、半導體、導體和超導體。豐富多彩的導電性質

2、豐富多彩的導電性質 以以MacDiarmid、Heeger、白川英樹等人為代表高分、白川英樹等人為代表高分子科學家發(fā)現，一大批分子鏈具有共軛子科學家發(fā)現，一大批分子鏈具有共軛-電子結構的聚合物電子結構的聚合物，如聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等，通過不同的方式，如聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等，通過不同的方式摻雜，可以具有半導體（電導率摻雜，可以具有半導體（電導率= ）甚至導）甚至導體（體（= ）的電導率。）的電導率。21010101cmS621010 1cmS導電高分子的研究和應用近年來取得突飛猛進的發(fā)展。導電高分子的研究和應用近年來取得突飛猛進的發(fā)展。 加之又具有良好的力學性能、耐化學腐

3、蝕性及易成型加之又具有良好的力學性能、耐化學腐蝕性及易成型加工性能，使它比其他絕緣材料具有更大實用價值，已成加工性能，使它比其他絕緣材料具有更大實用價值，已成為電氣工業(yè)不可或缺的材料。為電氣工業(yè)不可或缺的材料。 多數聚合物材料具有卓越的電絕緣性能，其電阻率高、多數聚合物材料具有卓越的電絕緣性能，其電阻率高、介電損耗小，電擊穿強度高。介電損耗小，電擊穿強度高。 通過結構修飾（衍生物、接枝、共聚）、摻雜誘導、通過結構修飾（衍生物、接枝、共聚）、摻雜誘導、乳液聚合、化學復合等方法人們又克服了導電高分子不溶乳液聚合、化學復合等方法人們又克服了導電高分子不溶不熔的缺點，獲得可溶性或水分散性導電高分子，大

4、大改不熔的缺點，獲得可溶性或水分散性導電高分子，大大改善了加工性，使導電高分子進入實用領域。善了加工性，使導電高分子進入實用領域。 白川英樹等人因其開創(chuàng)性和富有成效的工作獲得白川英樹等人因其開創(chuàng)性和富有成效的工作獲得2000年度諾貝爾化學獎。年度諾貝爾化學獎。 因此如同力學性質的測量一樣，電學性質的測量也成因此如同力學性質的測量一樣，電學性質的測量也成為研究聚合物結構與分子運動的一種有效手段。為研究聚合物結構與分子運動的一種有效手段。 研究聚合物電學性能的另一緣由是因為聚合物的電學性研究聚合物電學性能的另一緣由是因為聚合物的電學性質非常靈敏地反映材料內部的結構特征和分子運動狀況。質非常靈敏地反

5、映材料內部的結構特征和分子運動狀況。（一）聚合物電介質在外電場中的極化（一）聚合物電介質在外電場中的極化 第一節(jié)第一節(jié) 聚合物的極化和介電性能聚合物的極化和介電性能極化方式極化方式感應極化感應極化取向極化取向極化 在外電場作用下，電介質分子中電荷分布發(fā)生變化，使在外電場作用下，電介質分子中電荷分布發(fā)生變化，使材料出現宏觀偶極矩，這種現象稱電介質的極化。材料出現宏觀偶極矩，這種現象稱電介質的極化。 非極性分子本身無偶極矩，在外電場作用下，原子內非極性分子本身無偶極矩，在外電場作用下，原子內部價電子云相對于原子核發(fā)生位移，使正負電荷中心分離，部價電子云相對于原子核發(fā)生位移，使正負電荷中心分離，分子

6、帶上偶極矩；或者在外電場作用下，電負性不同的原分子帶上偶極矩；或者在外電場作用下，電負性不同的原子之間發(fā)生相對位移，使分子帶上偶極矩。這種極化稱感子之間發(fā)生相對位移，使分子帶上偶極矩。這種極化稱感應極化，又稱誘導極化或變形極化。應極化，又稱誘導極化或變形極化。 感應極化感應極化其中由價電子云位移引起的極化稱其中由價電子云位移引起的極化稱電子極化電子極化；由原子間發(fā)生相對位移引起的極化稱由原子間發(fā)生相對位移引起的極化稱原子極化原子極化。原子極化比電子極化弱得多，極化過程所需的時間略長。原子極化比電子極化弱得多，極化過程所需的時間略長。 感應極化產生的偶極矩為感應偶極矩，對各向同性感應極化產生的偶

7、極矩為感應偶極矩，對各向同性介質，與外電場強度成正比：介質，與外電場強度成正比： （9-1） 式中式中 : 稱感應極化率；稱感應極化率； 為電子極化率；為電子極化率； 原子極化率。原子極化率。 感應偶極矩感應偶極矩EEae111eaae 和和 的值不隨溫度而變化，僅取決于分子中電子云的值不隨溫度而變化，僅取決于分子中電子云和原子的分布情況。電子極化和原子極化在所有電介質中和原子的分布情況。電子極化和原子極化在所有電介質中（包括極性介質和非極性介質）都存在。（包括極性介質和非極性介質）都存在。 極性分子本身具有永久偶極矩，通常狀態(tài)下由于分子極性分子本身具有永久偶極矩，通常狀態(tài)下由于分子的熱運動，

8、各偶極矩的指向雜亂無章，因此宏觀平均偶的熱運動，各偶極矩的指向雜亂無章，因此宏觀平均偶極矩幾乎為零。極矩幾乎為零。 當有外電場時，極性分子除發(fā)生電子極化和原子極化當有外電場時，極性分子除發(fā)生電子極化和原子極化外，其偶極子還會沿電場方向發(fā)生轉動、排列，產生分外，其偶極子還會沿電場方向發(fā)生轉動、排列，產生分子取向，表現出宏觀偶極矩。這種現象稱取向極化或偶子取向，表現出宏觀偶極矩。這種現象稱取向極化或偶極極化（圖極極化（圖9-1）。）。取向極化或偶極極化取向極化或偶極極化圖圖9-1 極性分子的取向極化極性分子的取向極化取向極化產生偶極矩的大小取決于偶極子的取向程度，取向極化產生偶極矩的大小取決于偶極

9、子的取向程度，研究表明，取向偶極矩與極性分子永久偶極矩的平方成研究表明，取向偶極矩與極性分子永久偶極矩的平方成正比，與外電場強度成正比，與絕對溫度成反比。即正比，與外電場強度成正比，與絕對溫度成反比。即:式中式中 稱取向極化率，稱取向極化率，k為波爾茲曼常數。由于極性分為波爾茲曼常數。由于極性分子永久偶極矩遠大于感應偶極矩，故取向偶極矩大于感子永久偶極矩遠大于感應偶極矩，故取向偶極矩大于感應偶極矩。應偶極矩。EEkT22023（9-2）取向偶極矩取向偶極矩2 極性分子沿電場方向轉動、排列時，需要克服本身的極性分子沿電場方向轉動、排列時，需要克服本身的慣性和旋轉阻力，所以完成取向極化過程所需時間

10、比電子慣性和旋轉阻力，所以完成取向極化過程所需時間比電子極化和原子極化長。尤其對大分子，其取向極化可以是不極化和原子極化長。尤其對大分子，其取向極化可以是不同運動單元的取向，包括小側基、鏈段或分子整鏈，因此同運動單元的取向，包括小側基、鏈段或分子整鏈，因此完成取向極化所需時間范圍也很寬。取向極化時因需克服完成取向極化所需時間范圍也很寬。取向極化時因需克服分子間相互作用力，因此也消耗部分能量。分子間相互作用力，因此也消耗部分能量。以上討論單個分子產生的偶極矩，對各向同性介質，以上討論單個分子產生的偶極矩，對各向同性介質，若單位體積含若單位體積含 個分子，每個分子產生的平均偶極矩個分子，每個分子產

11、生的平均偶極矩為，則單位體積內的偶極矩為，則單位體積內的偶極矩P為為EnnP00（9-3）P 稱介質極化率，稱介質極化率， 為分子極化率。對非極性介為分子極化率。對非極性介質，質， ；對極性介質，；對極性介質， 。2110n 除上述三種極化外，還有一種產生于非均相介質界面除上述三種極化外，還有一種產生于非均相介質界面處的界面極化。由于界面兩邊的組分可能具有不同的極性處的界面極化。由于界面兩邊的組分可能具有不同的極性或電導率，在電場作用下將引起電荷在兩相界面處聚集，或電導率，在電場作用下將引起電荷在兩相界面處聚集，從而產生極化。從而產生極化。 共混、填充聚合物體系以及泡沫聚合物體系有時會發(fā)共混、

12、填充聚合物體系以及泡沫聚合物體系有時會發(fā)生界面極化。生界面極化。 對均質聚合物，在其內部的雜質、缺陷或晶區(qū)、非晶對均質聚合物，在其內部的雜質、缺陷或晶區(qū)、非晶區(qū)界面上，都有可能產生界面極化。區(qū)界面上，都有可能產生界面極化。界面極化界面極化 聚合物在外電場作用下貯存和損耗電能的性質稱介電聚合物在外電場作用下貯存和損耗電能的性質稱介電性，這是由于聚合物分子在電場作用下發(fā)生極化引起的，性，這是由于聚合物分子在電場作用下發(fā)生極化引起的，通常用通常用介電系數介電系數和和介電損耗介電損耗表示。表示。（二）聚合物的介電性能（二）聚合物的介電性能VQC/00（9-4）0Q0C1、介電系數、介電系數 已知真空平

13、板電容器的電容已知真空平板電容器的電容 與施加在電容器上的與施加在電容器上的直流電壓直流電壓V及極板上產生的電荷及極板上產生的電荷 有如下關系：有如下關系： 當電容器極板間充滿均質電當電容器極板間充滿均質電介質時，由于電介質分子的極化，介質時，由于電介質分子的極化，極板上將產生感應電荷，使極板極板上將產生感應電荷，使極板電荷量增加到電荷量增加到 （圖（圖9-2）。）。00/CVQQ（9-5）圖圖9-2 介質電容器感應電荷示意圖介質電容器感應電荷示意圖0QQ電容器電容相應增加到電容器電容相應增加到C 。VQC/ 兩個電容器的電容之比，稱該均質電介質的介電系數兩個電容器的電容之比，稱該均質電介質的

14、介電系數，即，即00/1/QQCC（9-6）介電系數介電系數 介電系數反映了電介質儲存電荷和電能的能力介電系數反映了電介質儲存電荷和電能的能力. 從上式可以看出，介電系數越大，極板上產生的感應電從上式可以看出，介電系數越大，極板上產生的感應電荷荷Q和儲存的電能越多。和儲存的電能越多。03421NMP（9-7）根據上式，我們可以通過測量電介質介電系數根據上式，我們可以通過測量電介質介電系數 求得分求得分子極化率子極化率 。另外實驗得知，對非極性介質，介電系數。另外實驗得知，對非極性介質，介電系數 與介質的光折射率與介質的光折射率n的平方相等，的平方相等， ，此式聯系著介質，此式聯系著介質的電學性

15、能和光學性能。的電學性能和光學性能。2n式中式中: 、M、 分別為電介質的摩爾極化率、分子量和密度，分別為電介質的摩爾極化率、分子量和密度， 為阿佛加德羅常數。對非極性介質，此式稱為阿佛加德羅常數。對非極性介質，此式稱Clausius-Mosotti方程；對極性介質，此式稱方程；對極性介質，此式稱Debye方程。方程。P0N 介電系數在宏觀上反映了電介質的極化程度，它與分介電系數在宏觀上反映了電介質的極化程度，它與分子極化率存在著如下的關系：子極化率存在著如下的關系： 電介質在交變電場中極化時，會因極化方向的變化而損電介質在交變電場中極化時，會因極化方向的變化而損耗部分能量和發(fā)熱，稱介電損耗。

16、耗部分能量和發(fā)熱，稱介電損耗。 2、介電損耗、介電損耗 是指電介質所含的微量導電載流子在電場作用下流動時，是指電介質所含的微量導電載流子在電場作用下流動時，因克服電阻所消耗的電能。因克服電阻所消耗的電能。 這部分損耗在交變電場和恒定電場中都會發(fā)生。由于通這部分損耗在交變電場和恒定電場中都會發(fā)生。由于通常聚合物導電性很差，故電導損耗一般很小。常聚合物導電性很差，故電導損耗一般很小。 產生的原因產生的原因: （1） 電導損耗電導損耗 取向極化是一個松弛過程，交變電場使偶極子轉向時，轉取向極化是一個松弛過程，交變電場使偶極子轉向時，轉動速度滯后于電場變化速率，使一部分電能損耗于克服介質動速度滯后于電

17、場變化速率，使一部分電能損耗于克服介質的內粘滯阻力上，這部分損耗有時是很大的。的內粘滯阻力上，這部分損耗有時是很大的。 對非極性聚合物而言，電導損耗可能是主要的。對非極性聚合物而言，電導損耗可能是主要的。 對極性聚合物的介電損耗而言，其主要部分為極化損耗。對極性聚合物的介電損耗而言，其主要部分為極化損耗。（2） 極化損耗極化損耗 這是由于分子偶極子的取向極化造成的。這是由于分子偶極子的取向極化造成的。131510101310910 已知分子極化速率很快。電子極化所需時間約已知分子極化速率很快。電子極化所需時間約 秒，秒，原子極化需略大于原子極化需略大于 秒。但取向極化所需時間較長，對秒。但取向

18、極化所需時間較長，對小分子約大于小分子約大于 秒，對大分子更長一些。秒，對大分子更長一些。 極性電介質在交變電場中極化時，如果電場的交變頻率極性電介質在交變電場中極化時，如果電場的交變頻率很低，偶極子轉向能跟得上電場的變化，如圖很低，偶極子轉向能跟得上電場的變化，如圖9-3（a），），介電損耗就很小。介電損耗就很小。 當交變電場頻率提高，偶極子轉向與電場的變化有時間當交變電場頻率提高，偶極子轉向與電場的變化有時間差（圖差（圖9-3（b），落后于電場的變化。），落后于電場的變化。圖圖9-3 偶極子取向隨電場變化圖偶極子取向隨電場變化圖（a）電場交變頻率低，偶極子轉向與電場同步變化）電場交變頻率低

19、，偶極子轉向與電場同步變化（b）電場交變頻率提高，偶極子轉向滯后于電場變化）電場交變頻率提高，偶極子轉向滯后于電場變化 由此可見，只有當電場變化速度與微觀運動單元的本由此可見，只有當電場變化速度與微觀運動單元的本征極化速度相當時，介電損耗才較大。征極化速度相當時，介電損耗才較大。 這是由于介質的內粘滯作用，偶極子轉向將克服摩擦這是由于介質的內粘滯作用，偶極子轉向將克服摩擦阻力而損耗能量，使電介質發(fā)熱。阻力而損耗能量，使電介質發(fā)熱。 若交變電場頻率進一步提高，致使偶極子取向完全跟若交變電場頻率進一步提高，致使偶極子取向完全跟不上電場變化，取向極化將不發(fā)生，這時介質損耗也很小。不上電場變化，取向極

20、化將不發(fā)生，這時介質損耗也很小。 實驗表明，原子極化損耗多出現于紅外光頻區(qū)，電子實驗表明，原子極化損耗多出現于紅外光頻區(qū)，電子極化損耗多出現于紫外光頻區(qū)，在一般電頻區(qū)，介質損耗極化損耗多出現于紫外光頻區(qū)，在一般電頻區(qū)，介質損耗主要是由取向極化引起的。主要是由取向極化引起的。為了表征介電損耗，研究在交變電場中介質電容器的能為了表征介電損耗，研究在交變電場中介質電容器的能量損耗情況。量損耗情況。首先考慮真空電容器，電容量為首先考慮真空電容器，電容量為 ，若在其極板上加一，若在其極板上加一個頻率為個頻率為、幅值為、幅值為 的交變電壓，則通過真空電容器的交變電壓，則通過真空電容器的電流為：的電流為：2

21、00*0*0*tieVCVCidtdVCtiI(9-8)式中，為式中，為 虛數單位。由上式看出，電流虛數單位。由上式看出，電流 的位相的位相比電壓比電壓 超前超前 ，即電流復矢量與電壓復矢量垂直，其，即電流復矢量與電壓復矢量垂直，其損耗的電功功率為損耗的電功功率為 。1i*I0*0VIP*V0C0V90CRiIIVCCiVCiidtdVCtiI *00*0*0*（9-9）對于電介質電容器，在交流電場中，因電介質取向極化跟不對于電介質電容器，在交流電場中，因電介質取向極化跟不上外場的變化，將發(fā)生介電損耗。由于介質的存在，通過電上外場的變化，將發(fā)生介電損耗。由于介質的存在，通過電容器的電流容器的電

22、流 與外加電壓與外加電壓 的相位差不再是的相位差不再是90，而等于，而等于=90-（圖（圖9-4）。仍設）。仍設 ，通過電容，通過電容器的電流器的電流 為：為：*VtieVtV0*I*I式中式中 稱復介電系數，定義為稱復介電系數，定義為 。 為復介電系為復介電系數的實數部分，即試驗測得的介電系數數的實數部分，即試驗測得的介電系數 ； 為復介電系為復介電系數的虛數部分，稱為損耗因子。數的虛數部分，稱為損耗因子。 i 圖（圖（9-4）交變電場中交變電場中電容器的電電容器的電流、電壓矢流、電壓矢量圖量圖 實數部分實數部分 與交變電壓同相位，相當于流與交變電壓同相位，相當于流過過“純電阻純電阻”的電流

23、，這部分電流損耗能量。的電流，這部分電流損耗能量。*I*0VCIC*0VCIR 由上式可見，通過介質電容器的電流由上式可見，通過介質電容器的電流 分為兩部分：分為兩部分： 虛數部分虛數部分 與交變電壓的相位差為與交變電壓的相位差為90，相當于流過相當于流過“純電容純電容”的電流，這部分電流不作功；的電流，這部分電流不作功；*0 *0*)()(VCiidtdVCtiICRiIIVCCi*0 0)( 我們用我們用“電阻電阻”電流與電流與“電容電容”電流之比表征介質的電流之比表征介質的介電損耗：介電損耗： *0*0VCVCIItgCRtg正比于正比于 ，故也常用，故也常用 表示材料介電損耗的大小。表

24、示材料介電損耗的大小。 的物理意義是在每個交變電壓周期中，介質損耗的的物理意義是在每個交變電壓周期中，介質損耗的能量與儲存能量之比。能量與儲存能量之比。tgtgtgtg越小，表示能量損耗越小。越小，表示能量損耗越小。理想電容器（即真空電容器）理想電容器（即真空電容器） =0，無能量損失。，無能量損失。 式中式中稱介電損耗角，稱介電損耗角， 稱介電損耗正切。稱介電損耗正切。（9-10）介電損耗介電損耗 選用高分子材料作電氣工程材料時，介電損耗必須考慮。選用高分子材料作電氣工程材料時，介電損耗必須考慮。 若選用聚合物作電工絕緣材料、電纜包皮、護套或電容若選用聚合物作電工絕緣材料、電纜包皮、護套或電

25、容器介質材料，希望介電損耗越小越好。器介質材料，希望介電損耗越小越好。 否則，不僅消耗較多電能，還會引起材料本身發(fā)熱，加否則，不僅消耗較多電能，還會引起材料本身發(fā)熱，加速材料老化破壞，引發(fā)事故。速材料老化破壞，引發(fā)事故。 在另一些場合，需要利用介電損耗進行聚合物高頻干燥、在另一些場合，需要利用介電損耗進行聚合物高頻干燥、塑料薄膜高頻焊接或大型聚合物制件高頻熱處理時，則要塑料薄膜高頻焊接或大型聚合物制件高頻熱處理時，則要求材料有較大的求材料有較大的 或或 值。值。 tg如何應用介電損耗如何應用介電損耗?要改！要改！3、影響聚合物介電性能的因素、影響聚合物介電性能的因素（1）分子結構的影響）分子結

26、構的影響 高分子材料的介電性能首先與材料的極性有關。這是高分子材料的介電性能首先與材料的極性有關。這是因為在幾種介質極化形式中，偶極子的取向極化偶極矩最因為在幾種介質極化形式中，偶極子的取向極化偶極矩最大，影響最顯著。大，影響最顯著。 分子偶極矩等于組成分子的各個化學鍵偶極矩（亦稱分子偶極矩等于組成分子的各個化學鍵偶極矩（亦稱鍵矩）的矢量和。鍵矩）的矢量和。 對大分子而言，由于構象復雜，難以按構象求整個大對大分子而言，由于構象復雜，難以按構象求整個大分子平均偶極矩，所以用單體單元偶極矩來衡量高分子極分子平均偶極矩，所以用單體單元偶極矩來衡量高分子極性。按單體單元偶極矩的大小，聚合物分極性和非極

27、性兩性。按單體單元偶極矩的大小，聚合物分極性和非極性兩類。類。 一般認為偶極矩在一般認為偶極矩在00.5D（德拜）范圍內屬非極性的，（德拜）范圍內屬非極性的，偶極矩在偶極矩在0.5D以上屬極性的。以上屬極性的。 聚氯乙烯中聚氯乙烯中CCl（2.05D）和）和CH鍵矩不同，不能相鍵矩不同，不能相互抵消，故分子是極性的。互抵消，故分子是極性的。 非極性聚合物具有低介電系數（非極性聚合物具有低介電系數（約為約為2）和低介電損）和低介電損耗（小于耗（小于 ）；）；410 聚乙烯分子中聚乙烯分子中CH鍵的偶極矩為鍵的偶極矩為0.4D，但由于分子對，但由于分子對稱，鍵矩矢量和為零，故聚乙烯為非極性的。稱，

28、鍵矩矢量和為零，故聚乙烯為非極性的。 聚四氟乙烯中雖然聚四氟乙烯中雖然CF鍵偶極矩較大（鍵偶極矩較大（1.83D），但），但CF對稱分布，鍵矩矢量和也為零，整個分子也是非極性的。對稱分布，鍵矩矢量和也為零，整個分子也是非極性的。極性聚合物具有較高的介電常數和介電損耗。極性聚合物具有較高的介電常數和介電損耗。 410tg聚聚 合合 物物聚聚 合合 物物聚四氟乙烯聚四氟乙烯2.02聚碳酸酯聚碳酸酯2.973.719四氯乙烯六氟四氯乙烯六氟丙烯共聚物丙烯共聚物2.13聚砜聚砜3.1468聚丙烯聚丙烯2.223聚氯乙烯聚氯乙烯3.23.670200聚三氟聚乙烯聚三氟聚乙烯2.2412聚甲基丙烯聚甲基丙

29、烯酸甲酯酸甲酯3.33.9400600低密度聚乙烯低密度聚乙烯2.252.352聚甲醛聚甲醛3.740高密度聚乙烯高密度聚乙烯2.302.352尼龍尼龍63.8100400ABS樹酯樹酯2.45.040300尼龍尼龍664.0140600聚苯乙烯聚苯乙烯2.453.1013酚醛樹酯酚醛樹酯5.06.56001000高抗沖聚苯乙烯高抗沖聚苯乙烯2.454.75硝化纖維素硝化纖維素7.07.59001200聚苯醚聚苯醚2.5820聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯8.4表表 9-1 常見聚合物的介電系數（常見聚合物的介電系數（60HZ）和介電損耗角正切）和介電損耗角正切410tg 分子鏈活動能力對偶極子取向有重

30、要影響。分子鏈活動能力對偶極子取向有重要影響。 例如在玻璃態(tài)下，鏈段運動被凍結，結構單元上極性基例如在玻璃態(tài)下，鏈段運動被凍結，結構單元上極性基團的取向受鏈段牽制，取向能力低；團的取向受鏈段牽制，取向能力低； 而在高彈態(tài)時，鏈段活動能力大，極性基團取向時受鏈而在高彈態(tài)時，鏈段活動能力大，極性基團取向時受鏈段牽制較小，因此同一聚合物高彈態(tài)下的介電系數和介電段牽制較小，因此同一聚合物高彈態(tài)下的介電系數和介電損耗要比玻璃態(tài)下大。損耗要比玻璃態(tài)下大。 如聚氯乙烯的介電系數在玻璃態(tài)時為如聚氯乙烯的介電系數在玻璃態(tài)時為3.5，到高彈態(tài)增，到高彈態(tài)增加到約加到約15，聚酰胺的介電系數玻璃態(tài)為，聚酰胺的介電系

31、數玻璃態(tài)為4.0，到高彈態(tài)增加，到高彈態(tài)增加到近到近50。 大分子交聯也會妨礙極性基團取向，使介電系數降低。大分子交聯也會妨礙極性基團取向，使介電系數降低。 典型例子是酚醛樹脂，雖然這種聚合物極性很強，但典型例子是酚醛樹脂，雖然這種聚合物極性很強，但交聯使其介電系數和介電損耗并不很高。交聯使其介電系數和介電損耗并不很高。 相反，支化結構會使大分子間相互作用力減弱，分子相反，支化結構會使大分子間相互作用力減弱，分子鏈活動性增強，使介電系數增大。鏈活動性增強，使介電系數增大。 （2） 溫度和交變電場頻率的影響溫度和交變電場頻率的影響 溫度的影響溫度的影響 溫度升高一方面使材料粘度下降，有利于極性基

32、團取溫度升高一方面使材料粘度下降，有利于極性基團取向，另一方面又使分子布朗運動加劇，反而不利于取向。向，另一方面又使分子布朗運動加劇，反而不利于取向。 由圖由圖9-5可見，當溫度低時，介質粘度高，偶極子取向可見，當溫度低時，介質粘度高，偶極子取向程度低且取向速度極慢，因此和都很小。程度低且取向速度極慢，因此和都很小。 圖圖9-5 聚氯乙烯的和的溫度依賴性（曲線上的數字為增塑劑含量）聚氯乙烯的和的溫度依賴性（曲線上的數字為增塑劑含量） 隨著溫度升高，介質粘度降低，偶極子取向能力增大隨著溫度升高，介質粘度降低，偶極子取向能力增大（因而增大），但由于取向速度跟不上電場的變化，取向（因而增大），但由于

33、取向速度跟不上電場的變化，取向時消耗能量較多，所以也增大。時消耗能量較多，所以也增大。 溫度進一步升高，偶極子取向能完全跟得上電場變化，溫度進一步升高，偶極子取向能完全跟得上電場變化，增至最大，但同時取向消耗的能量減少，又變小。增至最大，但同時取向消耗的能量減少，又變小。 溫度很高時，偶極子布朗運動加劇，又會使取向程度溫度很高時，偶極子布朗運動加劇，又會使取向程度下降，能量損耗增大。下降，能量損耗增大。 上述影響主要是對極性聚合物的取向極化而言；對非極上述影響主要是對極性聚合物的取向極化而言；對非極性聚合物，由于溫度對電子極化及原子極化的影響不大，因性聚合物，由于溫度對電子極化及原子極化的影響

34、不大，因此介電系數隨溫度的變化可以忽略不計。此介電系數隨溫度的變化可以忽略不計。 聚合物體系中加入增塑劑可以降低材料粘度，利于偶聚合物體系中加入增塑劑可以降低材料粘度，利于偶極子取向，與升高溫度有相同的效果。極子取向，與升高溫度有相同的效果。 圖圖9-5中，加入增塑劑使介電損耗的峰值向低溫區(qū)域移中，加入增塑劑使介電損耗的峰值向低溫區(qū)域移動，介電系數也在較低溫度下開始上升。動，介電系數也在較低溫度下開始上升。 聚合物體系中若加入極性增塑劑，還會因為引入新的偶聚合物體系中若加入極性增塑劑，還會因為引入新的偶極損耗而使材料介電損耗增加。極損耗而使材料介電損耗增加。 電場頻率的影響電場頻率的影響 與材

35、料的動態(tài)力學性能相似，高分子材料的介電性能與材料的動態(tài)力學性能相似，高分子材料的介電性能也隨交變電場頻率而變。也隨交變電場頻率而變。 當電場頻率較低時（當電場頻率較低時（0，相當于高溫），電子極化、，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，介電系數大，介電損耗小（高，介電系數大，介電損耗小（0），見圖），見圖9-6。 圖圖9-6 與隨交變電場頻率的變化與隨交變電場頻率的變化 在高頻區(qū)（光頻區(qū)），只有電子極化能跟上電場的變化，在高頻區(qū)（光頻區(qū)），只有電子極化能跟上電場的變化，偶極取向極化來不及進行（相當于低溫

36、），介電系數降低偶極取向極化來不及進行（相當于低溫），介電系數降低到只有原子極化、電子極化所貢獻的值，介電損耗也很小。到只有原子極化、電子極化所貢獻的值，介電損耗也很小。 在中等頻率范圍內，偶極子一方面能跟著電場變化而在中等頻率范圍內，偶極子一方面能跟著電場變化而運動，但運動速度又不能完全適應電場的變化，偶極取向運動，但運動速度又不能完全適應電場的變化，偶極取向的位相落后于電場變化的位相，一部分電能轉化為熱能而的位相落后于電場變化的位相，一部分電能轉化為熱能而損耗，此時增大，出現極大值，而介電系數隨電場頻率增損耗，此時增大，出現極大值，而介電系數隨電場頻率增高而下降。高而下降。 除去布朗運動的

37、影響外，電場頻率與溫度對介電性能除去布朗運動的影響外，電場頻率與溫度對介電性能的影響符合時間的影響符合時間-溫度等效原理。溫度等效原理。 （3）雜質的影響）雜質的影響 雜質對聚合物介電性能影響很大雜質對聚合物介電性能影響很大 ，尤其導電雜質和極，尤其導電雜質和極性雜質（如水份）會大大增加聚合物的導電電流和極化度，性雜質（如水份）會大大增加聚合物的導電電流和極化度，使介電性能嚴重惡化。使介電性能嚴重惡化。 對于非極性聚合物來說，雜質是引起介電損耗的主要對于非極性聚合物來說，雜質是引起介電損耗的主要原因。原因。 如低壓聚乙烯，當其灰分含量從如低壓聚乙烯，當其灰分含量從1.9%降至降至0.03%時，

38、時，從從 降至降至 。因此對介電性能要求高的聚合物，。因此對介電性能要求高的聚合物，應盡量避免在成型加工中引入雜質。應盡量避免在成型加工中引入雜質。 4101441034、聚合物介電松弛譜、聚合物介電松弛譜 如果在寬闊的頻率或溫度范圍內測量高分子材料的介如果在寬闊的頻率或溫度范圍內測量高分子材料的介電損耗，可以在不同的頻率或溫度區(qū)間觀察到多個損耗峰，電損耗，可以在不同的頻率或溫度區(qū)間觀察到多個損耗峰，構成介電松弛譜圖。構成介電松弛譜圖。 這種譜圖反映了大分子多重運動單元在交變電場中的這種譜圖反映了大分子多重運動單元在交變電場中的取向極化及松弛情形，如同力學損耗松弛譜圖一樣，利用取向極化及松弛情

39、形，如同力學損耗松弛譜圖一樣，利用介電松弛譜也可以研究分子鏈多重結構及其運動，甚至比介電松弛譜也可以研究分子鏈多重結構及其運動，甚至比力學松弛譜更靈敏。力學松弛譜更靈敏。 根據時根據時-溫等效原理，介電松弛譜通常是固定頻率下，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。對于結晶和非晶聚合物，其介電松通過改變溫度測得的。對于結晶和非晶聚合物，其介電松弛譜圖形不同。弛譜圖形不同。 對于極性玻璃態(tài)聚合物，介電松弛譜一般有兩個損耗峰，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)的一是高溫區(qū)的峰，一是低溫區(qū)的峰，一是低溫區(qū)的峰（圖峰（圖9-7）。）。 圖圖9-7 聚氯乙烯

40、和聚丙烯酸甲酯的介電松弛譜圖聚氯乙烯和聚丙烯酸甲酯的介電松弛譜圖 （a）聚丙烯酸甲酯；（）聚丙烯酸甲酯；（b）聚氯乙烯）聚氯乙烯 研究表明，研究表明，峰與大分子主鏈鏈段運動有關，而峰與大分子主鏈鏈段運動有關，而峰反峰反映了極性側基的取向運動。映了極性側基的取向運動。 假如極性偶極子本身就在主鏈上，如聚氯乙烯的假如極性偶極子本身就在主鏈上，如聚氯乙烯的C-Cl，則偶極子取向狀態(tài)與主鏈構象改變有關，則偶極子取向狀態(tài)與主鏈構象改變有關，峰正是反映了主峰正是反映了主鏈鏈段運動對偶極子取向狀態(tài)的影響。鏈鏈段運動對偶極子取向狀態(tài)的影響。 另一方面，若極性偶極子在側基上，如聚丙烯酸甲酯另一方面，若極性偶極子

41、在側基上，如聚丙烯酸甲酯的酯基，則極性側基繞主鏈的轉動將影響偶極子取向，的酯基，則極性側基繞主鏈的轉動將影響偶極子取向，峰峰正是反映了這種運動。正是反映了這種運動。 對于結晶態(tài)聚合物，介電松弛譜一般有對于結晶態(tài)聚合物，介電松弛譜一般有、三個三個損耗峰，損耗峰，峰反映了晶區(qū)的分子運動，峰反映了晶區(qū)的分子運動，峰與非晶區(qū)的鏈段峰與非晶區(qū)的鏈段運動有關，運動有關，峰可能與側基旋轉或主鏈的曲軸運動相關。峰可能與側基旋轉或主鏈的曲軸運動相關。 圖圖9-8給出聚偏氟乙烯的介電松弛譜圖，圖中三個損耗給出聚偏氟乙烯的介電松弛譜圖，圖中三個損耗峰分別反映了這三種運動。峰分別反映了這三種運動。 圖圖9-8 聚偏氟

42、乙烯的聚偏氟乙烯的 介電松弛譜圖介電松弛譜圖 聚合物的介電松弛譜廣泛地應用于高分子材料結構研聚合物的介電松弛譜廣泛地應用于高分子材料結構研究。究。 即使對非極性聚合物，如聚乙烯、聚四氟乙烯，測量即使對非極性聚合物，如聚乙烯、聚四氟乙烯，測量介電損耗譜仍發(fā)現有偶極松弛。介電損耗譜仍發(fā)現有偶極松弛。 研究表明，這是由于材料中含有雜質（如催化劑、抗氧研究表明，這是由于材料中含有雜質（如催化劑、抗氧劑等）和氧化副產物引起的。采用介電損耗可以測出聚乙烯劑等）和氧化副產物引起的。采用介電損耗可以測出聚乙烯中濃度為中濃度為0.01%的羰基含量，其靈敏度比光譜法還高。的羰基含量，其靈敏度比光譜法還高。二、聚合

43、物的導電性能和導電高分子材料二、聚合物的導電性能和導電高分子材料（一）體積電阻與表面電阻（一）體積電阻與表面電阻 材料導電性通常用電阻率材料導電性通常用電阻率或電導率或電導率表示，兩者互為表示，兩者互為倒數關系。按定義有：倒數關系。按定義有： /1dSR（9-11） 式中式中R為試樣的電阻，為試樣的電阻， S為試樣截面積，為試樣截面積， d為試樣長度（或厚度，為電流流動方向的長度）。為試樣長度（或厚度，為電流流動方向的長度）。 從微觀導電機理看，材料導電是載流子（電子、空穴、從微觀導電機理看，材料導電是載流子（電子、空穴、離子等）在電場作用下在材料內部定向遷移的結果。離子等）在電場作用下在材料

44、內部定向遷移的結果。 設單位體積試樣中載流子數目為設單位體積試樣中載流子數目為 ，載流子電荷量，載流子電荷量為為 ，載流子遷移率（單位電場強度下載流子的遷移速度），載流子遷移率（單位電場強度下載流子的遷移速度）為為，則材料電導率，則材料電導率等于：等于： 00qn（9-12） 注意電阻率注意電阻率和電導率和電導率都是表征材料本征特性的物理都是表征材料本征特性的物理量，與試樣的形狀尺寸無關。量，與試樣的形狀尺寸無關。 0n0q 由（由（9-12）式可見，材料的導電性能主要取決于兩個）式可見，材料的導電性能主要取決于兩個重要的參數：單位體積試樣中載流子數目的多少和載流子重要的參數：單位體積試樣中載

45、流子數目的多少和載流子遷移率的大小。遷移率的大小。 但在實際應用中，根據測量方法不同，人們又將試樣的但在實際應用中，根據測量方法不同，人們又將試樣的電阻區(qū)分為體積電阻和表面電阻。電阻區(qū)分為體積電阻和表面電阻。 將聚合物電介質置于兩平行電極板之間，施加電壓將聚合物電介質置于兩平行電極板之間，施加電壓V，測得流過電介質內部的電流稱體積電流，按歐姆定律，定測得流過電介質內部的電流稱體積電流，按歐姆定律，定義體積電阻等于：義體積電阻等于： vvIVR/（9-13） 在試樣的同一表面上放置兩個電極，施加電壓在試樣的同一表面上放置兩個電極，施加電壓V，測得，測得流過電介質表面的電流稱表面電流，同理，表面電

46、阻定義流過電介質表面的電流稱表面電流，同理，表面電阻定義為：為： （9-14）ssIVR/ 根據電極形狀不同，表面電流的流動方式不同，表面根據電極形狀不同，表面電流的流動方式不同，表面電阻率的定義也有差別（圖電阻率的定義也有差別（圖9-9）。）。 圖圖9-9 測量表面電阻的測量表面電阻的 不同電極不同電極bLRss12/ln2DDRss 對于平行電極，對于平行電極， ，L、b分別是平行電極的長分別是平行電極的長度和間距。度和間距。 對于環(huán)型電極，設外環(huán)電極內徑和內環(huán)電極外徑分別為對于環(huán)型電極，設外環(huán)電極內徑和內環(huán)電極外徑分別為 注意表面電阻率與表面電阻同量綱。體積電阻率的定義注意表面電阻率與表

47、面電阻同量綱。體積電阻率的定義見（見（9-11）式。）式。 。、12DD 體積電阻率是材料重要的電學性質之一體積電阻率是材料重要的電學性質之一 。 通常按照的大小，將材料分為導體、半導體和絕緣體三通常按照的大小，將材料分為導體、半導體和絕緣體三類：類： v = ，導體；，導體； = ，半導體；，半導體； = ，絕緣體。，絕緣體。 表面電阻率與聚合物材料抗靜電性能有關。表面電阻率與聚合物材料抗靜電性能有關。 cm1003cm101083cm10101018188或（二）聚合物絕緣體（二）聚合物絕緣體 大多數高分子材料的體積電阻率很高大多數高分子材料的體積電阻率很高 是良好絕緣材料。是良好絕緣材料

48、。 在外電場作用下，體積電流很小。在外電場作用下，體積電流很小。 這些電流可分為三種：這些電流可分為三種： 一是瞬時充電電流，由加上電場瞬間的電子和原子極一是瞬時充電電流，由加上電場瞬間的電子和原子極化引起；化引起； 二是吸收電流，可能由偶極取向極化、界面極化和空二是吸收電流，可能由偶極取向極化、界面極化和空間電荷效應引起；間電荷效應引起； bI 三是漏電電流三是漏電電流 ，是通過聚合物材料的恒穩(wěn)電流。充，是通過聚合物材料的恒穩(wěn)電流。充電電流和吸收電流存在的時間都很短，高分子材料的導電電電流和吸收電流存在的時間都很短，高分子材料的導電性能（絕緣性能）只取決于漏電電流。性能（絕緣性能）只取決于漏

49、電電流。 cm10102010 如前所述，材料的導電性能主要取決于兩個參數：單位如前所述，材料的導電性能主要取決于兩個參數：單位體積試樣中載流子濃度和載流子遷移率。體積試樣中載流子濃度和載流子遷移率。 高分子材料內的載流子很少。已知大分子結構中，原子高分子材料內的載流子很少。已知大分子結構中，原子的最外層電子以共價鍵方式與相鄰原子鍵接，不存在自由的最外層電子以共價鍵方式與相鄰原子鍵接，不存在自由電子或其它形式載流子（具有特定結構的聚合物例外）。電子或其它形式載流子（具有特定結構的聚合物例外）。 理論計算表明，結構完整的純聚合物，電導率僅為理論計算表明，結構完整的純聚合物，電導率僅為1025 。

50、但實際聚合物的電導率往往比它大幾個數量級，。但實際聚合物的電導率往往比它大幾個數量級，表明聚合物絕緣體中載流子主要來自材料外部，即由雜質表明聚合物絕緣體中載流子主要來自材料外部，即由雜質引起的。引起的。 1cmS 這些雜質來自于聚合物合成和加工過程中，包括：少量這些雜質來自于聚合物合成和加工過程中，包括：少量沒有反應的單體、殘留的引發(fā)劑和其他各種助劑以及聚合沒有反應的單體、殘留的引發(fā)劑和其他各種助劑以及聚合物吸附的微量水分等。物吸附的微量水分等。 例如，在電場作用下電離的水，例如，在電場作用下電離的水， 就就為聚合物提供了離子型載流子。為聚合物提供了離子型載流子。 水對聚合物的絕緣性影響最甚，

51、尤其當聚合物材料是多水對聚合物的絕緣性影響最甚，尤其當聚合物材料是多孔狀或有極性時，吸水量較多，影響更大。孔狀或有極性時，吸水量較多，影響更大。 例如以橡膠填充的聚苯乙烯材料在水中浸漬前后電導率例如以橡膠填充的聚苯乙烯材料在水中浸漬前后電導率相差兩個數量級，而用木屑填充的聚苯乙烯材料在同樣情相差兩個數量級，而用木屑填充的聚苯乙烯材料在同樣情況下電導率猛增八個數量級。況下電導率猛增八個數量級。 OHHOH2 載流子遷移率大小決定于載流子從外加電場獲得的能量載流子遷移率大小決定于載流子從外加電場獲得的能量和熱運動碰撞時損失的能量。和熱運動碰撞時損失的能量。 研究表明，離子型載流子的遷移與聚合物內部

52、自由體積研究表明，離子型載流子的遷移與聚合物內部自由體積的大小有關，自由體積越大，遷移率越高。的大小有關，自由體積越大，遷移率越高。 電子和空穴型載流子的遷移則與大分子堆砌程度相關，電子和空穴型載流子的遷移則與大分子堆砌程度相關，堆砌程度高，有利于電子躍遷，若堆砌能產生堆砌程度高，有利于電子躍遷，若堆砌能產生電子云的交電子云的交疊，形成電子直接通道，導電性會突增。疊，形成電子直接通道，導電性會突增。 對離子型導電材料，溫度升高，載流子濃度和載流子遷對離子型導電材料，溫度升高，載流子濃度和載流子遷移率均按指數率增加，因此材料電導率隨溫度按以下規(guī)律移率均按指數率增加，因此材料電導率隨溫度按以下規(guī)律

53、變化：變化： RTEe/0C （9-15） 式中式中 是材料常數，是材料常數， 稱電導活化能。稱電導活化能。 當聚合物發(fā)生玻璃化轉變時，電導率或電阻率曲線將發(fā)當聚合物發(fā)生玻璃化轉變時，電導率或電阻率曲線將發(fā)生突然轉折，利用這一原理可測定聚合物的玻璃化溫度。生突然轉折，利用這一原理可測定聚合物的玻璃化溫度。 0cE 結晶、取向，以及交聯均使聚合物絕緣體電導率下降。結晶、取向，以及交聯均使聚合物絕緣體電導率下降。 例如，聚三氟氯乙烯結晶度從例如，聚三氟氯乙烯結晶度從10%增加至增加至50%時，電時，電導率下降導率下降101000倍。倍。 因為通常聚合物中，主要是離子型導電，結晶、取向因為通常聚合物

54、中，主要是離子型導電，結晶、取向和交聯會使分子緊密堆砌，降低鏈段活動性，減少自由體和交聯會使分子緊密堆砌，降低鏈段活動性，減少自由體積，使離子遷移率下降。積，使離子遷移率下降。（三）導電高分子材料（三）導電高分子材料 導電高分子的研究和應用是近年來高分子科學最重要導電高分子的研究和應用是近年來高分子科學最重要的成就之一。的成就之一。 1974年日本白川英樹等偶然發(fā)現一種制備聚乙炔自支年日本白川英樹等偶然發(fā)現一種制備聚乙炔自支撐膜的方法，得到聚乙炔薄膜不僅力學性能優(yōu)良，且有明撐膜的方法，得到聚乙炔薄膜不僅力學性能優(yōu)良，且有明亮金屬光澤。亮金屬光澤。 而后而后MacDiarmid、Heeger、白

55、川英樹等合作發(fā)現聚、白川英樹等合作發(fā)現聚乙炔膜經過乙炔膜經過 等摻雜后電導率提高等摻雜后電導率提高13個數量級，達個數量級，達到到 ，成為導電材料。，成為導電材料。 這一結果突破了傳統(tǒng)的認為高分子材料只是良好絕緣體這一結果突破了傳統(tǒng)的認為高分子材料只是良好絕緣體的認識，引起廣泛關注。的認識，引起廣泛關注。 1cmS25IAsF、310 隨后短短幾年，人們相繼合成得到一大批如聚噻吩、聚隨后短短幾年，人們相繼合成得到一大批如聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚對苯撐等本征態(tài)導電高分子材料，研究吡咯、聚苯胺、聚對苯撐等本征態(tài)導電高分子材料，研究了摻雜及摻雜態(tài)結構對導電性能的影響，探討導電機理。了摻雜及摻雜態(tài)結

56、構對導電性能的影響，探討導電機理。 同時在降低導電高分子材料成本，克服導電高分子困同時在降低導電高分子材料成本，克服導電高分子困難的加工成型性等方面也取得可喜進展。目前導電高分子難的加工成型性等方面也取得可喜進展。目前導電高分子已開始應用于國防、電子等工業(yè)領域，在制備特殊電子材已開始應用于國防、電子等工業(yè)領域，在制備特殊電子材料、電磁屏蔽材料、電磁波吸收材料、艦船防腐、抗靜電料、電磁屏蔽材料、電磁波吸收材料、艦船防腐、抗靜電和新型電池等諸多方面顯現出潛在的巨大應用價值。導電和新型電池等諸多方面顯現出潛在的巨大應用價值。導電機理的研究也在深入開展中。機理的研究也在深入開展中。 1、本征型導電高分

57、子、本征型導電高分子 聚乙炔、聚對苯撐、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等屬于聚乙炔、聚對苯撐、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等屬于本征型導電高分子。本征型導電高分子。 這些材料分子鏈結構的一個共同特點是具有長程共軛這些材料分子鏈結構的一個共同特點是具有長程共軛結構，以單鍵隔開的相鄰雙鍵或（和）三鍵形成共軛結構結構，以單鍵隔開的相鄰雙鍵或（和）三鍵形成共軛結構時，會有時，會有 -電子云的部分交疊，使電子云的部分交疊，使 -電子非定域化。電子非定域化。 曾有理論認為這類高分子的導電性與曾有理論認為這類高分子的導電性與 -電子的非定電子的非定域化有關，域化有關， -電子類似金屬導體中的自由電子。電子類似金屬導體中的

58、自由電子。 實際上真正純凈的聚合物，包括無缺陷的共軛結構聚合實際上真正純凈的聚合物，包括無缺陷的共軛結構聚合物本身并不導電，要使它導電必須使其共軛結構產生某種物本身并不導電，要使它導電必須使其共軛結構產生某種“缺陷缺陷”。 摻雜（摻雜（Doping）是最常用的產生缺陷和激發(fā)的化學方）是最常用的產生缺陷和激發(fā)的化學方法。法。 通過摻雜使帶有離域通過摻雜使帶有離域 -電子的分子鏈氧化（失去電子）電子的分子鏈氧化（失去電子）或還原（得到電子），使分子鏈具有導電結構（產生導電載或還原（得到電子），使分子鏈具有導電結構（產生導電載流子）。流子）。 摻雜后，摻雜劑殘基嵌在大分子鏈之間，起對離子作用，摻雜后

59、，摻雜劑殘基嵌在大分子鏈之間，起對離子作用，但它們本身不參與導電。依據摻雜的程度，材料可以呈半導但它們本身不參與導電。依據摻雜的程度，材料可以呈半導體性，也可以呈導體性。體性，也可以呈導體性。 按反應類型分類，摻雜有氧化還原摻雜和質子酸摻雜兩按反應類型分類，摻雜有氧化還原摻雜和質子酸摻雜兩種。氧化還原摻雜又稱電化學摻雜。種。氧化還原摻雜又稱電化學摻雜。 由于共軛分子鏈中的由于共軛分子鏈中的 -電子由較高的離域程度，既表電子由較高的離域程度，既表現出足夠的電子親合力，又具有較低的電子離解能，因而現出足夠的電子親合力，又具有較低的電子離解能，因而根據反應條件的不同，分子鏈可能被氧化，也可能被還原。

60、根據反應條件的不同，分子鏈可能被氧化，也可能被還原。 以聚乙炔為例，若用以聚乙炔為例，若用 、 摻雜屬于氧化摻雜，摻雜屬于氧化摻雜， 為電子受體摻雜劑；用為電子受體摻雜劑；用Na、K摻雜則為還原摻雜，摻雜則為還原摻雜，Na、K為電子給體摻雜劑。為電子給體摻雜劑。 2I5AsF5AsF2I 反應方程式如下：反應方程式如下： (CH)(CH)2(I3x 2x+3xyI2+y-)2y(CH)Na(CH)x +xy(Na+)y-y+xy 質子酸摻雜又稱氧化摻雜，采用此方法時，向共軛分子質子酸摻雜又稱氧化摻雜，采用此方法時，向共軛分子鏈引入一個質子，質子攜帶的正電荷轉移到分子鏈上，改鏈引入一個質子，質子