定义聚合物是由单体聚合而成具有链状结构的大分子所构成的材料,聚合物半导体指具有半导体性质的聚合物,电导率在10-8~103(Ωcm)-1范围内。聚合物半导体的禁带宽度与无机半导体的禁带宽度相当,例如,反式聚乙炔的禁
新型无机非金属材料
高频绝缘材料
氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃等
铁电和压电材料
钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等
磁性材料
锰-锌、镍-锌、锰-镁、锂-锰等铁氧体、磁记录和磁泡材料等
导体陶瓷
钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等
半导体陶瓷
钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过渡金属元素氧化物系材料等
光学材料
钇铝石榴石激光材料,氧化铝、氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等
高温结构陶瓷
高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物
超硬材料
碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等
人工晶体
铌酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等
生物陶瓷
长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体等
无机复合材料
陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料
晚上好,高分子聚合物只是表示由对应单体发生连续聚合反应后形成的大分子结构,与是否绝缘没有必然联系,一般来说阴阳离子聚合物因为带有各自偏转电荷所以电导率较高例如阴离子聚丙烯酸钠和阳离子聚季铵盐,非离子因为不显电荷通常是不导电或者需要极大击穿电压才能实现例如PET和PP。可潮解只是说具有易溶于水的物理特性并不一定会像无机物那样介电,比如PEG-4000和PVP-K90都能潮解但也几乎绝缘。半导体材料需要具体根据这种聚合物在哪一种环境条件下来判定比如常见的无机硅和各种有色稀土金属都必须在特定条件才能联络通路。
高聚物是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物,又称高分子或大分子等。高分子化合物中分子所含的原子数可达数万,甚至数十万,而低分子化合物分子的原子数不过几个,最多数百个。习惯上将分子量小于500 的,称为低分子化合物,分子量大于5000 的称为高分子化合物。高聚物的分子量虽大,但其化学组成却比较简单,它通常由C、H、O、N、S等元素构成。
基本介绍 中文名 :高聚物 分子量 :10^4~10^6 类型 :化合物 组成 :结构单元的小分子 缩写 :-[CH2CH]-| nCl 概述,发展简史,分类,碳链聚合物,杂链聚合物,元素有机聚合物,橡胶,纤维,塑胶,聚合物,结构,生产,性能,近程结构,远程结构,聚集态,简介,结构性能,柔顺性,物理形态, 概述 聚氯乙烯可缩写成: -[CH2CH]- | n Cl n代表重复单元数,又称聚合度,聚合度是衡量高分子聚合物的重要指标。聚合度很低的(1~100)的聚合物称为低聚物,只有当分子量高达10^4~10^6(如塑胶、橡胶、纤维等)才称为高分子聚合物。由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物,如上述的聚氯乙烯、聚乙烯等。由两种以上单体共聚而成的聚合物则称为共聚物,如氯乙烯—醋酸乙烯共聚物等。 发展简史 人类利用天然聚合物的历史久远,直到19世纪中叶才跨入对天然聚合物的化学改性工作,1839年C.Goodyear发现了橡胶的硫化反应,从而使天然橡胶变为实用的工程材料的研究取得关键性的进展。1870年J.W.Hyatt用樟脑增塑硝化纤维素,使硝化纤维塑胶实现了工业化。1907年L.Baekeland报导了合成第一个热固性酚醛树脂,并在20世纪20年代实现了工业化,这是第一个合成塑胶产品。1920年H.Standinger提出了聚合物是由结构单元通过普通的共价键彼此连线而成的长链分子,这一结论为现代聚合物科学的建立奠定了基础。随后,Carothers把合成聚合物分为两大类,即通过缩聚反应得到的缩聚物和通过加聚反应得到的加聚物。20世纪50年代K.Ziegler和G.Natta发现了配位聚合催化剂,开创了合成立体规整结构聚合物的时代。在大分子概念建立以后的几十年中,合成高聚物取得了飞速的发展,许多重要的聚合物相继实现了工业化。 分类 可以从不同的角度对聚合物进行分类,如从单体来源、合成方法、最终用途、加热行为、聚合物结构等。 ⑴按分子主链的元素结构,可将聚合物分为碳链、杂链和元素有机三类。 碳链聚合物 大分子主链完全由碳原子组成。绝大部分烯类和二烯类聚合物属于这一类,如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。 杂链聚合物 大分子主链中除碳原子外,还有氧、氮、硫等杂原子。如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶等。工程塑胶、合成纤维、耐热聚合物大多是杂链聚合物。 元素有机聚合物 大分子主链中没有碳原子,主要由矽、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成,但侧基却由有机基团组成,如甲基、乙基、乙烯基等。有机矽橡胶就是典型的例子。 元素有机又称杂链的半有机高分子,如果主链和侧基均无碳原子,则成为无机高分子。 ⑵按材料的性质和用途分类,可将高聚物分为塑胶、橡胶和纤维。 橡胶 通常是一类线型柔顺高分子聚合物,分子间次价力小,具有典型的高弹性,在很小的作用力下,能产生很大的形变(500%~1000%),外力除去后,能恢复原状。因此,橡胶类用的聚合物要求完全无定型,玻璃化温度低,便于大分子的运动。经少量交联,可消除永久的残余形变。以天然橡胶为例,Tg低(—73℃),少量交联后,起始弹性模量小(<70N/cm2)。经拉伸后,诱导结晶,将使模量和强度增高。伸长率为400%,强度增至1 500N/cm2;500%时为2 000N/cm2。橡胶经适度交联(硫化)后形成的网路结构可防止大分子链相互滑移,增大弹性形变。交联度增大,弹性下降,弹性模量上升,高度交联可得到硬橡胶。天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和乙丙橡胶是常用的品种。 纤维 通常是线性结晶聚合物,平均分子量较橡胶和塑胶低,纤维不易形变,伸长率小(<10%~50%),弹性模量(>3 5000N/cm2)和抗张强度(>35 000N/cm2)都很高。纤维用聚合物带有某些极性基团,以增加次价力,并且要有高的结晶能力。拉伸可提高结晶度。纤维的熔点应在200℃以上,以利于热水洗涤和熨烫,但不宜高于300℃,以便熔融纺丝。该聚合物应能溶于适当的溶剂中,以便溶液纺丝,但不应溶于干洗溶剂中。工业中常用的合成纤维有聚酰胺(如尼龙—66、尼龙—6等)、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯腈等。 塑胶 是以合成或天然聚合物为主要成分,辅以填充剂、增塑剂和其他助剂在一定温度和压力下加工成型的材料或制品。其中的聚合物常称做树脂,可为晶态和非晶态。塑胶的行为介于纤维和橡胶之间,有很广的范围,软塑胶接近橡胶,硬塑胶接近纤维。软塑胶的结晶度由中到高,Tm、Tg有很宽的范围,弹性模量(15 000~350000N/cm2)、抗张强度(1 500~7 000N/cm2)、伸长率(20%~800%)都从中到高。聚乙烯、聚丙烯和结晶度中等的尼龙—66均属于软塑胶。硬塑胶的特点是刚性大、难变形。弹性模量(70 000~350 000N/cm2)和抗张强度(3 000~8 500N/cm2)都很高,而断裂伸长率很低(0.5%~3%)。这类塑胶用的聚合物都具有刚性链,属无定型。塑胶按其受热行为也可分为热塑性塑胶和热固性塑胶。依塑胶的状态又可细分为模塑塑胶、层压塑胶、泡沫塑胶、人造革、塑胶薄膜等。 聚合物 结构 聚合物的结构可分为链结构和聚集态结构两大类。 ⑴分子链结构 链结构又分为近程结构和远程结构。近程结构包括构造与构型,构造指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。构型是指某一原子的取代基在空间的排列。近程结构属于化学结构,又称一级结构。远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。远程结构又称二级结构。链结构是指单个分子的形态。 生产 天然聚合物多从自然植物经物理或化学方法制取,合成聚合物由低分子单体通过聚合反应制得。聚合方法通常有本体(熔融)聚合、溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合等,依据对聚合物的使用性能要求可对不同的方法进行选择,如带官能团的单体聚合常采用溶液或熔融聚合法。研究聚合过程的反应工程学科分支称为聚合反应工程学。聚合物加工成各种制品的过程,主要包括塑胶加工、橡胶加工和化学纤维纺丝,这三者的共性研究体现为聚合物流变学。 性能 高弹形变和黏弹性是聚合物特有的力学性能。这些特性均与大分子的多层次结构的大分子链的特殊运动方式以及聚合物的加工有密切的关系。聚合物的强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性、耐溶剂性以及电绝缘性、透光性、气密性等都是使用性能的重要指标。 ——摘自《安全科学技术百科全书》(中国劳动社会保障出版社,2003年6月出版) 近程结构 对聚合物链的重复单元的化学组成一般研究得比较清楚,它取决于制备聚合物时使用的单体,这种结构是影响聚合物的稳定性、分子间作用力、链柔顺性的重要因素。键接方式是指结构单元在高聚物中的联结方式。在缩聚和开环聚合中,结构单元的键接方式一般是明确的,但在加聚过程中,单体的键接方式可以有所不同,例如单烯类单体(CH2=CHR)在聚合过程中可能有头—头、头—尾、尾—尾三种方式: 对于大多数烯烃类聚合物以头-尾相接为主,结构单元的不同键接方式对聚合物材料的性能会产生较大的影响,如聚氯乙烯链结构单元主要是头-尾相接,如含有少量的头-头键接,则会导致热稳定性下降。 共聚物按其结构单元键接的方式不同可分为交替共聚物、无规共聚物、嵌段共聚物与接枝共聚物几种类型。同一共聚物,由于链结构单元的排列顺序的差异,导致性能上的变化,如丁二烯与苯乙烯共聚反应得丁苯橡胶(无规共聚物)、热塑性弹性体SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物)和增韧聚苯乙烯塑胶。 结构单元原子在空间的不同排列出现旋光异构和几何异构。如果高分子结构单元中存在不对称碳原子(又称手性碳),则每个链节就有两种旋光异构。它们在聚合物中有三种键接方式:若聚合物全部由一种旋光异构单元键接而成,则称为全同立构;由两种旋光异构单元交替键接,称为间同立构;两种旋光异构单元完全无规时,则称为无规立构。分子的立体构型不同对材料的性能会带来影响,例如全同立构的聚苯乙烯结构比较规整,能结晶,熔点为240℃,而无规立构的聚苯乙烯结构不规整,不能结晶,软化温度为80℃。对于1,4—加成的双烯类聚合物,由于内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型与反式构型之分,如聚丁二烯有顺、反两种构型: 其中顺式的1,4—聚丁二烯,分子链与分子链之间的距离较大,在常温下是一种弹性很好的橡胶;反式1,4—丁二烯分子链的结构也比较规整,容易结晶,在常温下是弹性很差的塑胶。 远程结构 ⑴高分子的大小:对高分子大小的量度,最常用的是分子量。由于聚合反应的复杂性,因而聚合物的分子量不是均一的,只能用统计平均值来表示,例如数均分子量和重均分子量。分子量对高聚物材料的力学性能以及加工性能有重要影响,聚合物的分子量或聚合度只有达到一定数值后,才能显示出适用的机械强度,这一数值称为临界聚合度。 ⑵高分子的内旋转:高分子的主链很长,通常并不是伸直的,它可以卷曲起来,使分子呈现各种形态,从整个分子来说,它可以卷曲成椭球状,也可伸直成棒状。从分子局部来说,它可以呈锯齿状或螺旋状,这是由单键的内旋转而引起的分子在空间上表现不同的形态。这些形态可以随条件和环境的变化而变化。 ⑶高分子链的柔顺性:高分子链能够改变其构象的性质称为柔顺性,这是高聚物许多性能不同于低分子物质的主要原因。主链结构对聚合物的柔顺性有显著的影响。例如,由于Si-O-Si键角大,Si-O的键长大,内旋转比较容易,因此聚二甲基矽氧烷的柔性非常好,是一种很好的合成橡胶。芳杂环因不能内旋转,所以主链中含有芳杂环结构的高分子链的柔顺性较差,具有耐高温的特点。侧基极性的强弱对高分子链的柔顺性影响很大。侧基的极性愈强,其相互间的作用力愈大,单键的内旋转困难,因而链的柔顺性差。链的长短对柔顺性也有影响,若链很短,内旋转的单链数目很少,分子的构象数很少,必然出现刚性。 聚集态 聚集态结构是指高聚物分子链之间的几何排列和堆砌结构,包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构以及织态结构。结构规整或链次价力较强的聚合物容易结晶,例如,高密度聚乙烯、全同聚丙烯和聚酰胺等。结晶聚合物中往往存在一定的无定型区,即使是结晶度很高的聚合物也存在晶体缺陷,熔融温度是结晶聚合物使用的上限温度。结构不规整或链间次价力较弱的聚合物(如聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等)难以结晶,一般为不定型态。无定型聚合物在一定负荷和受力速度下,于不同温度可呈现玻璃态、高弹态和黏流态三种力学状态(见下图)。玻璃态到高弹态的转变温度称玻璃化温度(Tg),是无定型塑胶使用的上限,橡胶使用的是下限温度。从高弹态到黏流态的转变温度称黏流温度(Tf),是聚合物加工成型的重要参数。 当聚合处于玻璃态时,整个大分子链和链段的运动均被冻结,巨观性质为硬、脆、形变小,只呈现一般硬性固体的普弹形变。聚合物处于高弹态时,链段运动高度活跃,表现出高形变能力的高弹性。当线型聚合物在黏流温度以上时,聚合物变为熔融、黏滞的液体,受力可以流动,并兼有弹性和黏流行为,称黏弹性。聚合熔体和浓溶液搅拌时的爬杆现象,挤出物出口模时的膨胀现象以及减阻效应等,都是黏弹行为的具体表现。其他如聚合物的蠕变、应力松弛和交变应力作用下的发热、内耗等均属黏弹行为。 简介 同“高分子化合物” 高聚物又称高聚物,是由几百~几千个原子、彼此以共价键连结起来的大分子化合物,具有较大的分子量(5×103~106)。此类化合物虽然分子量很大,但其化学组成、结构一般比较简单(蛋白质例外),通常是以简单的结构单元为链节,通过共价键重复结合而成高聚物。如聚氯乙烯的形成与结构就是这样的。 此处氯乙烯这种能聚合成高分子化合物的小分子化合物称为单体,组成高分 一种高聚物来说,n并不相同,所以高分子化合物的分子量是指平均分子量。 高分子化合物的分类众多,按其元素组成可分无机高分子化合物(如石棉、云母等)和有机高分子化合物(如橡胶、蛋白质);按其来源可分天然高分子化合物(淀粉、天然橡胶、蛋白质、石棉、云母)和合成高分子化合物(合成塑胶、橡胶、纤维);合成高分子化合物又可按生成反应类型分加聚物(聚乙烯、聚氯乙烯……)和缩聚物(聚酰胺、聚酯、酚醛树脂);按链的结构可分线型高分子(合成纤维等)和体型高分子(酚醛树脂)等。高分子化合物分子中的各种官能团,都能正常发生反应,如羰基加成、脱碳,酯和酰胺水解等。由于分子量大,结构特殊,它们各自有其独特的物理性质。作为高分子材料,正是利用了这些性质 结构性能 高分子化合物化学性质稳定,并具有优良的弹性、可塑性、机械性能(抗拉、抗弯、抗冲击等)及电绝缘性,不同高聚物性能间的差别与其分子结构、分子间作用力、分子链的柔顺性、聚合度、分子极性等因素有关。 柔顺性 链型(包括带支链的)高聚物的长链分子通常呈卷曲状,且互相缠绕,分子链间有较大的分子间作用力,显示一定的柔顺性和弹性。可溶解于合适的溶剂。它们在加热时会变软,冷却时又变硬,可反复加工成型,称为热塑性高聚物。聚氯乙烯、未硫化的天然橡胶、高压聚乙烯等都是链型高分子化合物。 体型高聚物是链型(含带支链的)高分子化合物分子间以化学键交联而形成的具有空间网状结构的高分子化合物,一般弹性和可塑性较小,而硬度和脆性则较大。一次加工成型后不再能熔化,故又称为热固性高聚物。它具有耐热、耐溶剂、尺寸稳定等优点。如酚醛树脂、硫化橡胶及离子交换树脂等都是体型高聚物。 物理形态 非晶态链型高分子化合物无确定的熔点,在不同的温度范围内可呈现三种不同的物理形态,即玻璃态、高弹态和粘流态。 高弹态是高聚物所独有的罕见的一种物理形态。呈高弹态的高聚物当温度降低到一定程度时,可转变成如同玻璃体状的固态,称为玻璃态(如常温下的塑胶即处于玻璃态),该转化温度叫玻璃化温度,用Tg表示。如天然橡胶的Tg为-73℃。而当温度升高时,高聚物可由高弹态转变成能流动的粘液,称为粘流态。高弹态转变为粘流态的温度叫粘流化温度,用Tf表示。对于非晶态高分子化合物,Tg的高低决定了它在室温下所处的状态,以及是否适合作橡胶还是塑胶等。Tg高于室温的高聚物常称为塑胶。Tg低于室温的高聚物常称为橡胶。用作塑胶的高聚物Tg要高;而作为橡胶,Tg与Tf之间温度的差值则决定着橡胶类物质的使用温度范围。
不同点:
一、本质不同。
有机半导体是有机合成的,无机半导体是无机合成的。
二、成膜技术不同。
有机半导体的成膜技术比无机半导体更多、更新。
三、性能不同。
有机半导体比无机半导体呈现出更好的柔韧性,而且质量更轻。有机场效应器件也比无机的制作工艺也更为简单。
相同点:运用范围相同,都是主要运用在收音机、电视机和测温上。
扩展资料
无机合成物半导体。无机合成物主要是通过单一元素构成半导体材料,当然也有多种元素构成的半导体材料,主要的半导体性质有I族与V、VI、VII族;II族与IV、V、VI、VII族;III族与V、VI族;IV族与IV、VI族;V族与VI族;VI族与VI族的结合化合物。
但受到元素的特性和制作方式的影响,不是所有的化合物都能够符合半导体材料的要求。这一半导体主要运用到高速器件中,InP制造的晶体管的速度比其他材料都高,主要运用到光电集成电路、抗核辐射器件中。 对于导电率高的材料,主要用于LED等方面。
有机合成物半导体。有机化合物是指含分子中含有碳键的化合物,把有机化合物和碳键垂直,叠加的方式能够形成导带,通过化学的添加,能够让其进入到能带,这样可以发生电导率,从而形成有机化合物半导体。
这一半导体和以往的半导体相比,具有成本低、溶解性好、材料轻加工容易的特点。可以通过控制分子的方式来控制导电性能,应用的范围比较广,主要用于有机薄膜、有机照明等方面。
参考资料:
聚乙炔本身有微弱的导电性,和石墨导电原理相似,因为分子间形成了大π键
有道题是这样的聚合物要能够导电,其内部的C原子之间必须掺杂处理才能成为真正的导电聚合物,下列可能有导电性的是()
A聚乙烯 B聚乙炔 C-CH2-O- D-CH2-CH=C(CH3)-CH2-
我选A 答案选C
其实我选的是C 答案B
没选a应该就不是了吧
半导体:
电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10-5~107欧·米之间,温度升高时电阻率指数则减小。半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化镓、磷化镓等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。
什么是掺杂半导体?
相对而言,本征半导体中载流子数目极少,导电能力仍然很低。但如果在其中掺入微量的杂质,所形成的杂质半导体的导电性能将大大增强。由于掺入的杂质不同,杂质半导体可以分为N型和P型两大类。
N型半导体中掺入的杂质为磷或其他五价元素,磷原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时,多余的第五个价电子很容易摆脱磷原子核的束缚而成为自由电子,于是半导体中的自由电子数目大量增加,自由电子成为多数载流子,空穴则成为少数载流子。
P型半导体中掺入的杂质为硼或其他三价元素,硼原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时,将因缺少一个价电子而形成一个空穴,于是半导体中的空穴数目大量增加,空穴成为多数载流子,而自由电子则成为少数载流子。
注意,不论是N型半导体还是P型半导体,虽然都有一种载流子占多数,但整个晶体仍然是不带电的。
掺杂有两种情况:
1,掺入碘单质等,分子间形成了空穴,可以空穴导电,导电性初期随着掺杂浓度升高而升高,某比例达到峰值,然后开始下降。
2,掺入钠等活泼金属,分子间出现了多余的自由电子,可以导电,导电性随着掺杂浓度提高始终提高。
这种掺杂有机物具有半导体的某些特性,被称为半导体有机物。