专家们预言,随着技术的不断突破,导电塑料的研究在21世纪必将取得新的进展,全方位造福人类的日子已经为期不远了,这展现了材料科学领域的一项重大突破。
橡胶和塑料具有导电性吗?
利用导电塑料在掺杂和脱杂过程中,其从绝缘体到导电体的变化会导致吸收光谱改变,进而引起颜色变化,这一特性使其非常适合用来制作电致变色显示元件。
随后科学家们发现,当向这种特殊的聚乙炔材料中掺入碘之后,其导电性发生了惊人的变化。原本柔软的银色软片变成了金色薄片,其导电能力瞬间提高了1亿倍之多,从此开启了导电塑料的研究大门。
起初,通过掺杂法使塑料获得的导电率仅达到半导体的水平,尚未达到金属导体的标准。后来联邦德国的科学家们接手研究,他们对导电塑料进行了特殊的熟化和拉伸取向处理,再结合掺杂试验。
大家日常生活中见到的电线外皮、插座以及电器外壳大多是用塑料制成的,这是因为绝大多数塑料都拥有优异的电绝缘性能。如果塑料能导电,那么我们在使用这些电器时随时都会有触电的危险。
不过,科学界确实发现了一些能导电的特殊塑料成员,这主要归功于20世纪70年代初在日本东京技术学院的研究。当时一名研究生在合成聚乙炔时,因催化剂用量过量,意外得到了一种具有银色光泽的软片,而非普通的黑色粉末。
通常情况下,橡胶和普通的塑料是不能导电的。橡胶属于聚合物材料,其内部结构中几乎没有可以自由移动的离子或电子,因此它被归类为绝缘体,不具备导电能力。
目前,透明导电塑料已成为透明导电膜的首选材料。我国科学家利用它制成了发光二极管,美国则将其用于隐身飞机技术。此外,它在传感器和催化领域也具有巨大的应用潜力。
经过这种特殊处理后,新颖塑料的导电率又提升了三个数量级,正式达到了真正导体的指标。这位联邦德国科学家试制出的新型塑料,其导电能力甚至已经与广泛使用的铜材料相近了。
导电塑料在太阳能电池领域表现出色,因为它吸收光谱的本领与太阳光谱几乎完全吻合,能够吸收太阳光中几乎所有的能量,是制作太阳能电池的理想材料。
随着研究的深入,其他科学家通过不断的试验,使得新型塑料的导电能力最终超过了铜,真正成为了导电塑料。这一领域的进展不仅在品种上丰富,在导电性能上也取得了长足的进步。