導電高分子合成與應用技術 | ||||
技術簡介 一般的有機高分子為絕緣體,其能帶間隙(energy bandgap)遠大於3.5 eV,由於σ電子無法沿著主鏈移動,其導電度約在10-9 S/cm以下,必須摻入金屬粉或導電級碳黑才能賦予導電性。導電高分子之主鏈結構是由交替的單鍵-雙鍵共軛鍵結而成,其能帶間隙隨著共軛程度增加而逐漸降低,約在1.0~3.5 eV之間,具有半導體材料的主要特徵,此半導體特性使導電高分子可應用在各種半導體元件之製作。π電子雖然較容易移動,但也相當定域化,若以化學或電化學的方式加以摻雜(doping),使主鏈上移去部分電子而產生電洞(氧化,p-doped)或注入數個額外電子(還原,n-doped),由於在能帶間隙中產生新能階,大幅降低電子躍遷之能隙,這些電洞或額外電子將可以在分子鏈上躍遷移動,使高分子的導電度增至10-5~103 S/cm或更高,成為具有本質導電性之導電體,此導體特性使導電高分子可應用在固態電容器、抗靜電、電磁波遮蔽塗佈及導線材料等。由於導電高分子之摻雜/去摻雜過程為一可逆性氧化還原反應,且伴隨著明顯的光吸收波長變化,因此導電高分子亦可應用在二次電池、防蝕塗料、電變色元件及感測器等。導電高分子具有可低溫加工、可大面積化、可撓曲、低製作成本等優點,未來勢必對電子及資訊產業產生巨大影響,近年來已成為國內外最有潛力的主軸技術之一。技術正建立設計與開發新型分子形貌及電子結構之導電高分子的能力,以符合不同應用領域之特性需求,並透過結構與物性關係之研究,以及結構破壞機制之檢測,達到精確分子結構設計與合成之目的,並改善導電高分子之加工性與可靠性,藉由純化與試量產放大技術之建立,以促進導電高分子產業化目標之落實。 技術重點
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