高分子电解质及其应用
高分子电解质及其应用
聚电解质也称高分子电解质，是一类线型或支化的合成和天然水溶性高分子，其结构单元上含有能电离的基团。
基本介绍:
也称高分子电解质，是一类线型或支化的合成和天然水溶性高分子，其结构单元上含有能电离的基团。可用作增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶粘剂等。不溶性体型聚电解质归入离子交换树脂
基本分类：
聚电解质按电离的基团可分为:①聚酸类:电离后成为阴离子高分子,如聚丙烯酸（见结构式a）、聚甲基丙烯酸(b)（见丙烯酸聚合物）、聚苯乙烯磺酸(c)、聚乙烯磺酸(d)、聚乙烯磷酸(e)等；②聚碱类:电离后成为阳离子高分子,如聚乙烯亚胺唚CH2-CH2-NH唹、聚
聚电解质分子式
乙烯胺(f)、聚乙烯吡啶(g)等。此外，还有无机类的聚磷酸盐(h)、聚硅酸盐(i)和天然的核酸、蛋白质。后二者因一分子中具有酸性和碱性两种可电离的基团，所以称为高分子两性电解质。
补充：
按来源：天然高分子电解质、化学改性高分子电解质、合成高分子电解质
按形态：高分子全固态电解质、分子凝胶电解质
按离子类型：阳离子聚电解质、阴离子聚电解质、两性高分子电解质按结构：主链带离子团的高分子电解质、侧链带梳状离子基团的高分子电解
质、中性单体与离子单体的共聚物
按传输离子：质子导电电解质、离子导电电解质
按高分子基团：醚类、酯类、胺类等
高分子电解质的制备
（1）阳离子聚电解质的合成：
1）单体共聚法：通过阳离子型单体的共聚反应获得阳离子聚电解质。该方法由于阳离子单体种类有限，合成工艺复杂和制备成本较高等缺点，应用受到限制。
2）高分子化学反应法：以天然或合成高分子为母体，通过高分子链上的基团与阳离子化试剂的化学反应，获得阳离子聚电解质的方法。与1）比较合成工艺相对简单，目前应用较多的有天然高分子如淀粉、纤维素等和合成高分子如PS、
PVC、聚乙烯醇等阳离子化改性物。
（2）阳离子聚电解质的合成
1）聚丙烯酸盐的合成：首先由丙烯酸或丙烯酸酯与金属的氢氧化物中和或皂化制备（甲基）丙烯酸的铵、钠、钾、镍等盐的单体，然后用水溶性氧化还原引发剂引发丙烯酸盐单体的自由基水溶液聚合。
2）聚苯乙烯磺酸盐的合成：有两条合成路线，一是苯乙烯磺酸盐聚合，二是苯
乙烯的磺化反应制备。
3）苯乙烯磺酸盐的合成：由乙烯磺酸盐钠单体在水溶液中自由基聚合制备。
4）羟甲基纤维素的合成：将富含纤维素的棉短绒或木质纸浆纤维用氢氧化钠溶液处理后，与氯乙酸钠在50-70度反应。可的羟甲基纤维素。
（3）两性高分子电解质的合成
1）阳离子单体与阴离子单体的共聚
2）离子对单体聚合：通过阴离子单体的银盐与阳离子单体的碘离子反应，或酸碱性不同单体间的中和反应制备离子对单体聚合，即可得到与溶液的PH值无关
的离子对两性高分子。
溶液性质
聚电解质溶解在水或低级醇中时，电离成为一个聚离子和许多与聚离子电荷相反的小离子，称反离子。聚离子的分子链上有许多固定的电荷，如聚酸类带负电荷，称为聚阴离子，其反离子则带正电荷，所以在聚离子的周围有静电场，使聚电解质的水溶液的性质与其他非离子结构的高分子溶液性质很不相同。
聚电解质具有高分子溶液的特性，例如粘度、渗透压和光散射等。由于它带有电荷，并且这三方面的性质又不同于一般的高分子，不能用上述溶液的特性与分子量的关系式来测算分子量。例如，聚电解质溶液的比浓粘度ηn/c与其浓度c不成线性关系。在无盐的水溶液中，比浓
聚电解质
粘度通常随着稀释而增加，反离子对聚离子的中和作用减弱，使链伸展，因此粘度增大。只有在适当浓度的盐溶液中才呈线性关系（图1）。所以测定聚电解质的分子量时，必须把聚电解质溶解在一定浓度的盐溶液中(见表)。用多元酸（如磷酸）中和聚阳离子（如聚乙烯吡啶）时，溶液粘度增高，有时产生沉淀。聚阳离子溶液与聚阴离子溶液混合时,立即产生聚盐而凝聚沉淀出来。聚盐只能溶解在一定浓度的LiCl、CaCl2等无机盐中, 例如,聚丙烯酸水溶液和聚乙烯吡啶丁基季铵水溶液混合时,即使溶液稀释到10N，也立即产生絮状沉淀，使溶液浑浊。分子形态大多数聚电解质具有柔软的分子链，可以曲折变形。这种变形大致分为四种（图2）。例如，聚合度为1000的聚丙烯酸被碱中和而完全舒展时，分子链长度为2500埃，即图2c中的l；未被中和时,则无规卷曲成半径为200埃的球形,如图2a所示。聚电解质的分子构型对生物的生命活动具有重要意义。例如，生物体中的核酸以双股螺旋形分子存在,如图2d所示,其结构构象携带生物遗传因子。又如聚L-谷氨酸-γ-苄酯，在二氯乙酸中为无规卷曲形，在其他有机溶剂中则为刚性柱状螺旋形，如图2b所示。聚电解质分子的构象对离子环境，如溶剂、温度和浓度等极敏感。
应用
聚电解质可用作食品、化妆品、药物和涂料的增稠剂、分散剂、
絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶粘剂，皮革和纺织品的整理剂，土壤改良剂，油井钻探用泥浆稳定剂，纸张增强剂，织物抗静电剂。聚电解质还对生物显示许多生理作用。
功能高分子材料论文黄俊强
功能高分子材料课程论文 生物降解高分子材料的研究现状 及应用前景 姓名：黄俊强 班级：高分子08-1班 老师：齐民华 日期：2010.12.18
生物降解高分子材料的研究现状及应用前景 摘要：目前，处理高分子材料的一些传统方法，如焚烧法、掩埋法、熔融共混挤出法、回收利用等都存在一定的缺陷和局限性，给环境保护带来严重的困难。因此，开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用，将高分子物质分解成小分子化合物，再进入自然的循环过程。论述了生物降解高分子材料的研究现状，并对生物降解高分子材料的降解机理、影响因素及其在医学、农业、包装业和其他领域的潜在应用前景进行了探讨。 关键词：生物降解高分子材料定义降解机理影响因素研究现状应用前景 0 引言 随着大量高分子材料在各个领域的使用，废弃高分子材料对环境的污染有着日益加剧的趋势。塑料是应用最广泛的高分子材料，按体积计算已居世界首位，由于其难以降解，随着用量的与日俱增，废塑料所造成的白色污染已成为世界性的公害。目前，处理高分子材料的一些老套方法如焚烧、掩埋、熔融共混挤出法、回收利用等都存在缺陷并有一定的局限性，给环境带来严重的负荷，因此开发环境可接受的降解性高分子材料是解决环境污染的重要途径。生物降解高分子是指通过自然界或添加的微生物的化学作用，将高分子物质分解成小分子化合物，再进入自然的循环过程，这种方法简洁有效，而且对环境的保护有积极的作用。同时，随着高新技术的发展，生物降解高分子材料也满足了医学和农业及其他方面的需求，成为近年来研究的热点。 1.生物降解高分子材料的定义和分类 生物降解高分子材料( Biodegradable polymeric materials)是指在一定的条件下,一定的时间内, 能被微生物( 细菌、真菌、霉菌、藻类等) 或其分泌物在酶或化学分解作用下发降解的高分子材料。生物降解的高分子材料具有以下特点: 易吸附水, 含有敏感的化学基团, 结晶度低,分子量低,分子链线性化程度高和较大的比表面积等。按照来源, 生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类；按照用途,分为医用和非医用生物降解高分子材料两大类；按照原料组成和制造工艺不同可分为天然高分子合成材料、微生物合成高分子材料和化学合成生物可降解高分子材料。 天然高分子包括淀粉、纤维素、甲壳质、木质素等,这些高分子可被微生物完全降解, 但因纤维素等存在物理性能上的不足,不能满足工程材料的性能要求, 因此,它大多与其它高分子, 如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混, 得到有使用价值的生物降解材料; 微生物合成高分子是生物通过各种碳源发酵制得的一
功能高分子小论文
功能高分子材料 指导教师：王明罡 姓名：丁彦红 学号： 班级：100202
有机硅高分子材料综述 摘要：有机硅高分子材料由于结构比较特殊, 使这类合成材料具有良好的耐热性、耐寒性、电绝缘性、疏水性、耐候性、抗粘性和生理惰性等优良特性。在国防、建筑、纺织、医药、电子、电器和日用化工等领域得以广泛应用。本文就有机硅高分子材料的定义、分类、基本理论、制备方法、发展、性能和应用进行了阐述。其中较详细的讨论了有机硅聚合物中的硅油、硅橡胶和硅树脂。通过将硅油分为线型硅油和改性硅油两方面，讲述了它的性能和制备。将硅橡胶分为高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶两方面进行阐述。讨论了纯硅树脂的制备和几种常用的改性方法. 关键词：有机硅高分子；硅油；硅橡胶；硅树脂；应用 有机硅高分子概述 硅在地壳中是仅次于氧的第二丰富元素。正像碳在生命化学中占主要地位那样，碳的同族(IV A族)元素硅，是岩石和许多矿物质的关键元素。电子技术的突飞猛进，半导体的广泛用，使硅越来越被人们所广知。然而，有机硅高分子的研究和应用起步较晚，它是第二次世界大战以后才孕育而生的一种重要的高分子合成材料。 有机硅高分子是分子结构中含有元素硅、且硅原子上连接有机基的聚合物。以重复的Si—O键为主链、硅原子上连接有机基的聚硅氧烷则是有机硅高分子的主要代表与结构形式。由于有机硅高分子结构的特殊性, 使有机硅高分子具备许多优良特性，如耐高低温性、耐候性、耐老化等。 有机硅高分子的分类[6] 有机硅高分子可以从不同的角度进行分类，如从单体的来源、合成方法、分子结构、 I 产品用途等角度进行分类。 (1)从单体的来源和合成方法分类 从单体的来源分类，有机硅高分子可分为均聚物和共聚物；从合成方法进行分类，有机硅高分子又可分为接枝共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚物等。 (2)从产品形态分类 II
高分子电解质
高分子电解质 1.概述 在大分子链上带有可离子化的基团的水溶性高分子化合物称为高分子电解质,也称为聚电解质.高分子电解质在室温下电导率可达0.0001-0.001S/CM,具有良好的饶曲性、粘弹性能和应变性能，并因具有良好的透光性可制成透明薄膜;同时由于高分子电解质固化后具有一定的黏附力和良好的机械强度而便于器件的组装，所以成为全固态器件的首选材料。另外由于高分子电解质还具有絮凝、增稠、减阻、分散和电离等性能，已经被广泛的应用到环境保护、石油化工、印染与造纸、制药等行业具有很大的应用市场。 在能源日益缺乏的今天，高分子电解质的研究尤为重要，近年来有关高分子电解质的研究主要集中在保持力学性能的前提下提高室温离子传导率等方面。 2、高分子电解质的分类 按来源:天然高分子电解质、化学改性高分子电解质、合成高分子电解质 按形态:高分子全固态电解质、分子凝胶电解质 按离子类型:阳离子聚电解质、阴离子聚电解质、两性高分子电解质 按结构:主链带离子团的高分子电解质、侧链带梳状离子基团的高分子电解质、中性单体与离子单体的共聚物 按传输离子:质子导电电解质、离子导电电解质 按高分子基团:醚类、酯类、胺类等 3、高分子固体电解质的结构和性能 高分子固体电解质材料是由高分子主体物和金属盐两部分复合而成。其中高分子含有起配位作用的给电子基团，所以高分子主体物所含基团的数目与性质、大分子链的柔顺性及稳定性等对高分子电解质的性能均有重要影响。聚醚、聚酯、聚亚
胺、聚硅氧烷衍生物常用做高分子电解质主体物。PEO和碱金属组成的配合体系是研究最多的高分子电解质体系，PEO作为离子传导基质，碱金属离子作为电荷载流子源，起离子导电机理是:在分子链的醚氧原子的作用下金属盐解离为电荷载流子，离子借助高分子的近程链段运动，在高分子介质中迁移而表现出离子导电能。另外可通过化学方法和物理方法对高分子主体物进行改性，以降低高分子玻璃化温度和结晶度，达到提高室温离子传导率的目的。 4、高分子电解质的制备 (1)阳离子聚电解质的合成: 1)单体共聚法:通过阳离子型单体的共聚反应获得阳离子聚电解质。该方法由于阳离子单体种类有限，合成工艺复杂和制备成本较高等缺点，应用受到限制。 2)高分子化学反应法:以天然或合成高分子为母体，通过高分子链上的基团与阳离子化试剂的化学反应，获得阳离子聚电解质的方法。与1)比较合成工艺相对简单，目前应用较多的有天然高分子如淀粉、纤维素等和合成高分子如PS、PVC、聚乙烯醇等阳离子化改性物。 (2)阳离子聚电解质的合成 1)聚丙烯酸盐的合成:首先由丙烯酸或丙烯酸酯与金属的氢氧化物中和或皂化制备(甲基)丙烯酸的铵、钠、钾、镍等盐的单体，然后用水溶性氧化还原引发剂引发丙烯酸盐单体的自由基水溶液聚合。 2)聚苯乙烯磺酸盐的合成:有两条合成路线，一是苯乙烯磺酸盐聚合，二是苯乙烯的磺化反应制备。 3)苯乙烯磺酸盐的合成:由乙烯磺酸盐钠单体在水溶液中自由基聚合制备。 4)羟甲基纤维素的合成:将富含纤维素的棉短绒或木质纸浆纤维用氢氧化钠溶液处理后，与氯乙酸钠在50-70度反应。可的羟甲基纤维素。 (3)两性高分子电解质的合成
功能高分子材料论文.
纳米二氧化钛结构及性能 摘要 本文主要通过对纳米二氧化钛结构及性能的介绍，引出其应用，特别是在环境净化方面的应用。纳米二氧化钛是一种新型环境净化材料，有板铁矿、锐铁矿和金红石三种晶体结构，具有良好的光催化性能及亲水性，这也是其在环境净化方面的应用基础，主要用于净化水、空气和杀菌，另外还可做建筑涂料。本文着重介绍了其在废水处理方面的应用，有处理染料废水、处理农业废水和处理含表面活性剂的废水、处理含油废水和处理造纸废水。制备方法主要有：溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、钛醇盐的气相水解法以及液相沉淀法其中液相沉淀法又包括直接沉淀法、均匀沉淀法以及共沉淀法。 关键词环境；材料；净化；纳米二氧化钛；结构；性能；应用；光催化技术；综述
目录 1 绪论 (4) 的结构 (5) 2 TiO 2 2.1 晶格结构 (5) 2.2 表面结构 (5) 的性质 (6) 3 纳米TiO 2 3.1 晶型的性质 (6) 3.2 光学性质 (6) 3.3 半导体性质 (6) 的应用 (6) 4 纳米TiO 2 4.1 充当太阳能电池原料 (7) 4.2 防紫外线功能 (7) 4.3 光催化功能 (8) 4.3.1 气体净化 (8) 4.3.2 处理有机废水 (8) 4.3.3 处理无机污水 (8) 4.3.4 防雾及自清洁功能 (8) 4.3.5 杀菌功能 (9) 5纳米TiO 的制备 (10) 2 水解法 (10) 5.1 TiCl 4 5.2 醇盐水解法 (10) 5.3 溶胶-凝胶法 (11) 5.4 水热合成法 (11) 5.5 微乳液法 (11) 6 结语 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14)
固态电解质膜材合成加工成型
固态电解质膜材合成加工成型 一、拟解决的关键科学问题、关键技术和研究目标 （一）拟解决的科学问题 1.现有有机固态电解质（如PEO等）弹性模量不足，不能达到完全抑制锂枝晶 的强度。 2.现有无机固态电解质中锂枝晶会沿晶界生长，也不能完全抑制锂枝晶，且制 成薄膜成本高，并且与正负极结合较差。 （二）研究课题的关键技术和预期目标 应用自有发明专利技术，研发、设计、生产、优化一种新型固体聚合物电解质材料。实现如下预期目标：在宽温度范围内（-40°-100℃）具有高离子电导率（>10-4S/cm），高杨氏模量（>0.5GPa），并达到厚度小于20微米，质地均匀无微孔连续薄膜。可将该材料如隔膜状使用，与现有的正负极活性材料包括锂金属相容。 二、主要研究内容 研究重点： 1.根据材料的新机理进行合成路线及加工成型路线设计。 研究思路: （一）新型固态聚合物电解质的设计 目前，固态电解质材料主要以无机锂氧化物、硫化物体系和有机全固态聚合物体系这两种体系实现。而现有的有机全固态聚合物体系由于其依靠高分子链运动实现锂离子传导，其室温离子电导率低，在50℃以上才能达到良好的离子电导率，限制了其室温全固态锂电池的广泛应用。 通过转变原有在聚合物固态电解质中依靠高分子链运动而带动锂离子迁移的思路，我们设计了一种新型固态聚合物电解质。在PEO等体系中，形成的是一种强路易斯酸碱配位，PEO链作为强碱通过氧原子与锂离子的强配位能力，解离锂盐。而在我们的设计中，形成一种弱酸弱碱交替的高分子聚合物分子链与锂离子相互作用，形成锂离子迁移。示意图如下：
其中A为一种中性物，在与共轭高分子中性链接近后，由于共轭结构链中的电子可在振动时候或者有A中提供给电子或者拉电子能力时离位，形成极化子。随后极化作用带来电场的扰动变化，弱化电子与A之间的作用，高分子链形成孤立子。在众多孤立子存在下，在电解质中形成孤立子带。从而实现了较高的离子迁移率，即离子以一种在富电子或缺电子的点位中跳跃的方式迁移。 以此为思路合成固态电解质聚合物材料，同时通过涂布或挤出等方式实现该材料的薄膜化。 （二）新型固态聚合物电解质的合成以及加工 根据如上设计思路，我们参照Nafion膜材进行设计，将全氟主链换为具有一定共轭结构的主链，成弱路易斯酸碱，其上再直接替换原有氢位为磺酸基或其他具有一定电离能力的基团，再将活泼氢位置换为锂离子，实现导锂结构。下图合成过程为参考。
高分子材料论文
高分子材料与成形 14商贸2班梅文祥10号 摘要： 高分子，即高分子化合物，是由千百万个原子彼此以共价起来的大分子，因此又称为高聚物或聚合物。髙分子的特点是分子量大，高达104～106，并且分子量具有多分散性，其相对分子质量一般都在几万到几百万。通常把相对分子质量在一万以上的分子称为高子。高分子是用相对分子质量、聚合度（重复的结构单元数）或分子链的长度来描述的。高分子材料的性能不仅与聚合物的化学性质有关，而且还与诸如结晶的程度和分布，高分子链长的分布，添加剂（如填料，增强剂和增塑剂等）的性质和用量等许多因素有关。 关键词：塑料、纤维、增塑剂、聚合物 前言：高分子，即高分子化合物，是由千百万个原子彼此以共价起来的大分子，因此又称为高聚物或聚合物。髙分子的特点是分子量大，高达104～106，并且分子量具有多分散性，其相对分子质量一般都在几万到几百万。通常把相对分子质量在一万以上的分子称为高分子。高分子是用相对分子质量、聚合度（重复的结构单元数）或分子链的长度来描述的。高分子材料的性能不仅与聚合物的化学性质有关，而且还与诸如结晶的程度和分布，高分子链长的分布，添加剂（如填料，增强剂和增塑剂等）的性质和用量等许多因素有关。 高分子材料的分类有：塑料、橡胶、纤维等；
高分子材料的添加剂有：增塑剂、防老剂、填充剂、阻燃剂等。 正文： 1-1 高分子材料的分类 一、塑料 塑料分为热塑性和热固性塑料。热塑性塑料是指在一定温度围具有可反复加热软化、冷却后硬化定型的塑料。常用的热塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。热固性塑料是指经加热（或不加热）就变成永久的固定形状，一旦成形，就不可能再熔融成形的塑料。常用的热固性塑料有酚醛塑料、脲醛塑料等。塑料按使用情况又分为通用塑料、工程塑料及特种塑料。通用塑料价格便宜、产量大、成型性好，广泛用于日用品、包装、农业等领域，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛和脲醛塑料。工程塑料指能承受一定的外力作用，具有较高的强度和刚度并具有较好的尺寸稳定性，如聚甲醛、聚砜、聚碳酸酯、聚酰胺、ABS等。特种塑料具有如耐热、自润滑等特异性能，可用于特殊要求如氟塑料、有机硅塑料、聚酰亚胺等。 二、橡胶 橡胶具有高的弹性、电绝缘性和缓冲减振性。橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶的弹性好、强度高、耐屈挠性好、绝缘性好。这些性能都是合成橡胶所不及。因此，天然橡胶至今仍是最重要的一种橡胶。天然橡胶的加工性、粘合性、混合性良好。合成橡胶的种类很多，按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。通用合成橡胶一般用以代替天然橡胶来制造轮胎及其它常用橡胶制品，如丁
聚合物电解质
课名：能源材料及技术工程基础 题目：聚合物全固态锂离子电池研究现状与应用 姓名：崔辉 学号： 2220160681 签名：
摘要 传统液态锂离子电池易泄露、易腐蚀、服役寿命短，具有安全隐患，逐渐不能满足大容量储能元件、电池薄膜化以及电动汽车的需求。聚合物全固态锂离子电池有望解决安全性问题，越来越受到设计者们的青睐并将得到广泛应用。本文对固态聚合物电解质的发展历程及研究现状进行了简要的概述，并阐述了聚合物全固态锂离子电池的应用及发展方向。 关键词：固态聚合物电解质；全固态锂电池 一、引言 能源和环境是人类进入21世纪必须面对的两个严峻问题，新能源和清洁可再生能源的不断开发是人类社会可持续发展的重要基础。锂离子电池以其高能量密度、高工作电压、长循环寿命、可快速充放电和环境友好等诸多优点，在手机、笔记本电脑、电动工具、电动自行车等中小型电池领域应用广泛，已经成为21世纪能源经济中一个不可或缺的组成部分[1,2]。但传统的液态锂二次电池中含有大量有机电解液，具有易挥发、易燃、易爆等缺点，会造成重大安全隐患。与传统的液态电解质锂二次电池相比，基于聚合物电解质的全固态锂电池除了具有液态有机电解质锂离子电池的特点外，还在几何形状、容量、充放电、循环寿命和环保性能等方面更具优势[3]。同时，不存在液态电解质电池所存在的漏液污染和燃烧爆炸，从根本上解决安全隐患。本文就结合相关文献对全固态聚合物电解质进行简要介绍，并讨论了全固态锂离子电池的相关应用。 二、全固态聚合物电解质简介 1、发展历程 聚合物电解质的研究起源于1973年，当时Wright首次测量了聚氧乙烯(PEO)与碱金属盐(M x)络合的电导率，报道了聚氧化乙烯(PEO)-碱金属盐复合物具有较高的离子导电性[4]。1983年，Berthier等利用核磁共振技术表明固态聚合物电解质中PEO低室温电导率的主要原因是由于其很高结晶度的缘故。随后，Cheradame等利用交联与共聚的合成方法，获得了室温电导率达 5×10-5S·cm-1的固态聚合物电解质，从此揭开了固体聚合物电解质研究的序幕。20世纪90年代，Gozdz等利用P(VDF—HFP)共聚物制备了多孔型聚合物电解质最先实现了聚合物锂离子电池的产业化[5]。经过20余年的开发与研究，目前已经出现了众多固态聚合物电解质体系。 2、全固态聚合物电解质的分类[6] 根据基体的不同，可将全固态聚合物电解质（ASPEs）分为以下几类：
固体电解质
来源：仲恺农业工程学院绿色化工研究所作者:黄金辉等 提要：介绍了聚合物锂离子电池的关键材料聚合物电解质。叙述了聚合物电解质的发展、组成、分类，离子在聚合物中的传导机理以及国内外的研究进展和今后的研究重点及方向。信息、能源和环保是21 世纪人类社会关心的主要课题。二次电池对3 个问题的解决都起着关键作用。锂离子电池是最新型的二次电池，近10年来得到迅速发展。到2008 年，全球锂离子电池的销售额已远远超过镉镍（Ni-Cd）和氢镍电池（Ni-MH）。锂离子电池以其他电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，从信息产业（移动电话、PDA、笔记本电脑）到能源交通（电网调峰、电动车辆），从太空（卫星、飞船）到水下（潜艇、水下机器人），锂离子电池在本世纪作为主要的二次电池，进入了人类社会的各个领域，为人类造福。 电解质作为锂离子电池的关键材料影响甚至决定着电池的比能量、寿命、安全性能、充放电性能和高低温性能等多种宏观电化学性质。现在的电解质已经从以前的液态电解发展到固态电解质也就是聚合物电解质。以聚合物电解质取代液态电解质，是锂离子电池发展的一个重大进步，其显著特点就是提高了电池的安全性能，易于加工成膜，可以做成全塑结构，从而可制造超薄和各种形状的电池；能够很好的适应电池冲放电过程中电极的体积变化，同时又有较好的化学和电化学稳定性能。因此在新型高能锂电池及电化学的应用上显示出很大的优越性。 1 聚合物电解质 聚合物电解质也就是高分子电解质，它是由极性聚合物和金属盐络合形成的一类在固态下具有离子导电性的功能高分子材料，实际上就是锂盐的聚合物溶液，广义的说是指具有离子传导性的导电聚合物材料，即在外加电场驱动力作用下，负载电荷的离子定向移动来实现导电过程的聚合物，它的溶剂无论是液体高分子还是固体高分子都具有能够和锂离子配位的基团，而且这些基团与锂离子配位能力越强，锂盐在聚合物中的溶解度就越大，相应的聚合物电解质电性能就越强。 作为各种电池等需要化学能与电能转换场合中的离子导电介质，它在工业和科研工作中的各种电解和电分析过程中有重要的用途，在锂离子电池中它作为锂离子的传输介质必须具备这些条件：工作温度下的电导率较高，一般要大于1 mS/cm，以保证组装成的电池电阻降较低；锂离子迁移数大，以防止产生浓差极化；对电子传输几乎绝缘，因而能够有效地隔离正负电极，以防止电池内部短路；对锂电极的化学和电化学稳定性高，以保证电解质-Li 界面性质稳定性良好；制造成本低廉，以利于市场开发；温和的化学成分，不会污染环境。基于对这种新型电解质的这些特点与要求，许多科研工作者进行了不懈地努力。从最开始的导电聚合物，到有机聚合物再到无机聚合物，再到有机-无机共混聚合物等等，进行了大量的理化性质、常温下的导电率和成膜强度的研究和测试。 电解质的发展到今，已形成了一定的体系，可以分成不同的类型。标准不同其分类也不同，根据导电离子不同，可分为单离子和双离子聚合物电解质；根据聚合形态不同，可分为固体
医用高分子材料论文
医用高分子材料 高分子材料科学与工程，高材1006班，王中伟， 摘要：随着高分子材料在社会的各个领域的广泛应用，尤其是在航天工程、医学等领域的应用。功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。医用高分子材料是用以制造人体内脏、体外器官、药物剂型及医疗器械的聚合物材料。对医用高分子材料的目前需求作了简要分析,介绍了医用高分子材料的主要类别、用途及其特殊要求,并浅谈了医用高分子材料的发展及展望。 关键词：医用高分子材料人工人体器官对人类健康的促进相容性 前言：现代医学的发展,对材料的性能提出了复杂而严格的多功能要求,这是大多数金属材料和无机材料难以满足的;而合成高分子材料与生物体(天然高分子)有着极其相似的化学结构,化学结构的相似性决定了它们在性能上能够彼此接近从而可能用聚合物制作人工器官,作为人体器官的替代物。另外,除人工器官用材料之外, 医药用高分子材料、临床检查诊断和治疗用高分子材料的开发研究也在积极地展开,它们被统称为医用高分子材料．医用高分子材料是一类令人瞩目的功能高分子材料,是一门介于现代医学和高分子科学之间的新兴学科。它涉及到物理学、化学、生物化学、医学、病理学等多种边缘学科。医用高分子材料是生物材料的重要组成部分。医用高分子材料是一类可对有机体组织进行修复、替代与再生,具有特殊功能作用的新型高技术合成高分子材料,是科学技术中的一个正在发展的新领域,不仅技术含量和经济价值高,而且对人类的健康生活和社会发展具有极其重大意义,它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。 正文：
高分子电解质及其应用
高分子电解质及其应用 聚电解质也称高分子电解质，是一类线型或支化的合成和天然水溶性高分子，其结构单元上含有能电离的基团。 基本介绍: 也称高分子电解质，是一类线型或支化的合成和天然水溶性高分子，其结构单元上含有能电离的基团。可用作增稠剂、分散剂、絮凝剂、乳化剂、悬浮稳定剂、胶粘剂等。不溶性体型聚电解质归入离子交换树脂 基本分类： 聚电解质按电离的基团可分为:①聚酸类:电离后成为阴离子高分子,如聚丙烯酸（见结构式a）、聚甲基丙烯酸(b)（见丙烯酸聚合物）、聚苯乙烯磺酸(c)、聚乙烯磺酸(d)、聚乙烯磷酸(e)等；②聚碱类:电离后成为阳离子高分子,如聚乙烯亚胺唚CH2-CH2-NH唹、聚 聚电解质分子式 乙烯胺(f)、聚乙烯吡啶(g)等。此外，还有无机类的聚磷酸盐(h)、聚硅酸盐(i)和天然的核酸、蛋白质。后二者因一分子中具有酸性和碱性两种可电离的基团，所以称为高分子两性电解质。 补充： 按来源：天然高分子电解质、化学改性高分子电解质、合成高分子电解质 按形态：高分子全固态电解质、分子凝胶电解质
按离子类型：阳离子聚电解质、阴离子聚电解质、两性高分子电解质 按结构：主链带离子团的高分子电解质、侧链带梳状离子基团的高分子电解质、 中性单体与离子单体的共聚物 按传输离子：质子导电电解质、离子导电电解质 按高分子基团：醚类、酯类、胺类等 高分子电解质的制备 （1）阳离子聚电解质的合成： 1）单体共聚法：通过阳离子型单体的共聚反应获得阳离子聚电解质。该方法由于阳离子单体种类有限，合成工艺复杂和制备成本较高等缺点，应用受到限制。 2）高分子化学反应法：以天然或合成高分子为母体，通过高分子链上的基团与阳离子化试剂的化学反应，获得阳离子聚电解质的方法。与1）比较合成工艺相对简单，目前应用较多的有天然高分子如淀粉、纤维素等和合成高分子如PS、 PVC、聚乙烯醇等阳离子化改性物。 （2）阳离子聚电解质的合成 1）聚丙烯酸盐的合成：首先由丙烯酸或丙烯酸酯与金属的氢氧化物中和或皂化制备（甲基）丙烯酸的铵、钠、钾、镍等盐的单体，然后用水溶性氧化还原引发剂引发丙烯酸盐单体的自由基水溶液聚合。 2）聚苯乙烯磺酸盐的合成：有两条合成路线，一是苯乙烯磺酸盐聚合，二是苯 乙烯的磺化反应制备。 3）苯乙烯磺酸盐的合成：由乙烯磺酸盐钠单体在水溶液中自由基聚合制备。 4）羟甲基纤维素的合成：将富含纤维素的棉短绒或木质纸浆纤维用氢氧化钠溶液处理后，与氯乙酸钠在50-70度反应。可的羟甲基纤维素。 （3）两性高分子电解质的合成 1）阳离子单体与阴离子单体的共聚 2）离子对单体聚合：通过阴离子单体的银盐与阳离子单体的碘离子反应，或酸碱性不同单体间的中和反应制备离子对单体聚合，即可得到与溶液的PH值无关 的离子对两性高分子。 溶液性质
水溶性高分子及其应用
水溶性高分子及其应用 马建 常州轻工职业技术学院 10线缆331 1013433138 摘要：水溶性高分子材料是一种亲水性的高分子材料，在水中能溶解或溶胀而形成溶液或分散液。它具有性能优异、使用方便、有利环境保护等优点，广泛应用于国民经济的各个领域。本文主要论述了水溶性高分子材料的概念、分类、功能和应用、以及研究发展现状及前景。 关键词：水溶性 高分子 发展应用 1、 水溶性高分子的概念 水溶性高分子化合物又称为水溶性树脂或水溶性聚合物。通常所说的水溶性高分子是一种强亲水性的高分子材料，能溶解或溶胀于水中形成水溶液或分散体系”。在水溶性聚合物的分子结构中含有大量的亲水基团。亲水基团通常可分为三类：①阳离子基团，如叔胺基、季胺基等；② 阴离子基团，如羧酸基、磺酸基、磷酸基、硫酸基等；③极性非离子基团，如羟基、醚基、胺基、酰胺基等。 2、分类 a 、按来源分类 1 ）天然水溶性高分子。 天然水溶性高分子以植物或动物为原料，通过物理的或物理化学的方法提取而得。许多天然水溶性高分子一直是造纸助剂的重要组分，例如常见的有表面施胶剂天然淀粉、植物胶、动物胶 （干酪素）、甲壳质以及海藻酸的水溶性衍生物等。 2）半合成水溶性高分子 。 这类高分子材料是由上述天然物质经化学改性而得。用于造纸工业中主要有两类：改性纤维素 （如羧甲基纤维素） 和改性淀粉 （如阳离子淀粉）。 3）合成水溶性高分子。 此类高分子的应用最为广泛，特别是其分子结构设计十分灵活的优势可以较好地满足造纸生产环境多变及造纸工业发展的要求。 b 、按分子量分类 可分为低分子量、高分子量、超高分子量 C 、按用途分类 可分为驱油剂（聚丙烯酰胺、改性淀粉、瓜胶），絮凝剂（聚丙烯酸、改性纤维素、壳聚糖） 3、功能 O OH O OH O CH 2OH OH O OH O CH 2OH OH O OH COOH
一种新型全固态聚合物电解质的制备和研究
一种新型全固态聚合物电解质的制备和研究 杨道均1,2，傅相锴1,2,3，龚永锋1,2 1西南大学化学化工学院应用化学研究所，重庆（400715） 2重庆市应用化学市级重点实验室，重庆（400715） 3三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆（400715） 摘要：以醋酸乙烯酯（V Ac）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）为单体，采用半连续种子乳液聚合法制备了无规共聚物P（V Ac-MMA），再以四氢呋喃（THF）为溶剂，机械搅拌混入LiClO4，制备了聚合物电解质。FTIR测试表明P（V Ac-MMA）已经聚合生成，用XRD对不同单体投料比下共聚物中的无定形相进行分析；TG、力学性能和电化学交流阻抗测试表明，P（V Ac-MMA）为基体的聚合物电解质具有很好的热稳定性，机械强度和较高的电导率。在25℃不含增塑剂的条件下，离子电导率最高达到了1.2738×10－3S/cm；离子电导率随着温度的升高而迅速增加，电导率—温度曲线符合Arrhenius方程。 关键词：醋酸乙烯酯；甲基丙烯酸甲酯；聚合物电解质；离子电导率 1.引言 高分子固体电解质（Solid polymer electrolyte）,又称为离子导体聚合物（Ion-conducting polymer）,是从20世纪70年代起迅速发展起来的一种新型固体电解质材料。1973年英国的Wright等[1]首次报道了聚氧化乙烯（PEO）/碱金属盐络合物具有离子导电性。1979年，法国Armand等[2]报道了PEO/碱金属盐络合物在40—60℃时离子电导率达10－5 S/cm，且具有良好的成膜性，可用作锂离子电池电解质。此后，在全世界的范围都掀起了聚合物固体电解质的研究热潮。目前研究最为广泛的聚合物电解质基体主要有PEO、PAN[3]、PMMA[4]、PVdF [5]等。但迄今，电性能和力学性能具佳的聚合物电解质薄膜报道并不多。有文献报道了一系列以共混聚醋酸乙烯酯（PVAc）为基体的聚合物电解质，如PV Ac/PMMA[6]、PV Ac/PVdF[7]、PV Ac/PEO[8]和PV Ac/P(VdF-co-HFP)[9]等，它们都有较高的离子电导率和较好的机械性能。但是以V Ac共聚物为基体的聚合物电解质还未曾见报道。 本文采用半连续种子乳液聚合法[10]，以V Ac和MMA为单体，聚合生成了无规共聚物P（V Ac-MMA），并将其作为基体应用于聚合物电解质，进一步提高离子电导率和力学性能。运用热重分析、交流阻抗和力学性能测试对聚合物电解质的热稳定性、离子导电性和机械性能进行表征。 2.实验 2.1 原料 醋酸乙烯酯单体（上海山浦化工有限公司）用前蒸馏，取71—73℃的馏分，甲基丙烯酸甲酯单体（成都科龙化工试剂厂）用5％的 NaOH溶液洗涤，以除去阻聚剂对苯二酚，再用去离子水洗至中性。乳化剂十二烷基硫酸钠（天津市纵横兴工贸有限公司化工试剂分公司），引发剂过硫酸铵（天津市纵横兴工贸有限公司化工试剂分公司），缓冲剂碳酸氢钠（重庆北碚化学试剂厂），溶剂四氢呋喃（宁波大川精细化工有限公司），破乳剂硫酸铝钾（成都科龙化工试剂厂），均系市售化学纯，直接使用；去离子水自制。 2.2P（V Ac-MMA）共聚物和电解质薄膜的制备 用80g去离子水溶解0.5g乳化剂十二烷基硫酸钠加入到250ml的三口烧瓶中，开启搅
高分子材料论文
高分子材料论文 在世界范围内, 高分子材料的制品属於最年轻的材料．它不仅遍及各个工业领域, 而且已进入所有的家庭, 其产量已有超过金属材料的趋势, 將是２１世纪最活跃的材料支柱． 高分子材料是有机化合物, 有机化合物是碳元素的化合物．除碳原子外, 其他元素主要是氢、氧、氮等．碳原子与碳原子之间, 碳原子与其他元素的原子之间, 能形成稳定的结构．碳原子是四价, 每个一价的价键可以和一个氢原子键连接, 所以可形成为数众多的、具有不同结构的有机化合物．有机化合物的总数已接近千万种, 远远超过其他元素的化合物的总和, 而且新的有机化合物还不断地被合成出來．這样, 由於不同的特殊结构的形成, 使有机化合物具有很独特的功能．高分子中可以把某些有机物结构（又称为功能团）替换, 以改变高分子的特性．高分子具有巨大的分子量, 达到至少１万以上, 或几百万至千万以上, 所以, 人們將其称为高分子、大分子或高聚物．高分子材料包括三大合成材料, 即塑料、合成纤维和合成橡胶（未加工之前称为树脂）． 面向２１世纪的高科技迅猛发展, 带动了社会经济和其他产业的飞跃, 高分子已明确地承担起历史的重任, 向高性能化、多功能化、生物化三个方向发展．２１世纪的材料將是一个光辉灿烂的高分子王国． 现有的高分子材料已具有很高的强度和韧性, 足以和金属材料相媲美, 我們日用的家 用器械、家具、洗衣机、冰箱、电视机、交通工具、住宅等, 大部分的金属构造已被高分子材料所代替．工业、农业、交通以及高科技的发展, 要求高分子材料具有更高的强度、硬度、韧性、耐温、耐磨、耐油、耐折等特性, 這些都是高分子材料要解决的重大问题．从理论上推算, 高分子材料的强度还有很大的潜力． 在提高高分子的性能方面, 最重要的还是制成复合材料第一代复合材料是玻璃钢, 是 以玻璃纤维和合成树脂为粘合剂制成．它具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、导热系数低、易於加工等优良性能, 用於火箭、导弹、船只和汽车躯体及电视天线之中．其后, 人們把玻璃纤维换成碳纤维, 其重量更轻, 强度比钢要高３～５倍, 這就是第二代的复合材料．如果改用芳纶纤维, 其强度更高, 为钢丝的５倍．高性能的高分子材料的开拓和创新尚有极大的潜力．科学家预测, ２１世纪初, 每年必须比目前多生产１５００～２０００万吨纤维材料才能满足需要, 所以必须生产大量的合成纤维材料, 而且要具有更轻型、耐火、阻燃、防臭、吸水、杀菌等特性．有许多新型纤维, 如轻型空腔纤维、泡沫纤维、各种截面形状的纤维、多组份纤维材料等纷纷被研制出來, 人們可指望会有耐静电、耐脏、耐油, 甚至不会沾灰的纤维材料问世．這些纤维材料將用於宇航天线、宇航反射器、心脏瓣膜和人体大动脉． 高分子功能材料, 在高分子王国里是一片百花争艳的盛景．由於高分子的功能团能够替代, 所以只要采用极为简便的方法, 就可以制造各种各样的高分子功能材料．常用的吸水性
功能高分子材料论文
生物医用高分子材料 摘要：简述了对功能高分子材料的认识，功能高分子材料的特征和功能高分子材料的分类，接着重点写生物医用高分子的发展前景和趋势，对生物医用功能高分子的认识和其重要性的认识。 关键词：功能高分子材料，生物医用高分子材料。 功能高分子材料 功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。功能高分子材料是上世纪60年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后开发涌现出的新材料。近年来，功能高分子材料的年增长率一般都在10％以上，其中高分子分离膜和生物医用高分子的增长率高达50％ 所谓功能性高分子材料，一般是指具有某种特别的功能或者是能在某种特殊环境下使用的高分子材料，但这是相对于一般用途的通用高分子材料而言。这一定义只是一个概括，不一定很确切，较多的人认为所谓功能性高分子材料是指具有物质能量和信息的传递、转换和贮存作用的高分子材料及其复合材料。如有光电、热电、压电、声电、化学转换等功能的一些高分子化合物。可以看出，这是一类范围相当大、用途相当广、品种相当多，而又是在生活、生产活动中经常遇见的一类高分子材料。 功能高分子材料按照功能特性通常可分成以下几类： （1）分离材料和化学功能材料；（2）电磁功能高分子材料；（3）光功能高分子材料；（4）生物医用高分子材料。功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。 随着时代的发展，在医学领域中越来越迫切地需要开发出能应用于医疗的各种新型材料，经多年的研究已发现有多种高分子化合物可以符合医用要求，我们也把它归属于功能性高分子材料。 一般归纳起来医用高分子材料应符合下列要求： 1、化学稳定性好，在人体接触部分不能发生影响而变化； 2、组织相容性好，在人体内不发生炎症和排异反应； 3、不会致癌变；
导电高分子材料及其应用综述
导电高分子材料及其应用 姓名：刘振杰 （常州轻工职业技术学院常州213164） 摘要：主要论述了导电高分子材料的种类、发展概况及其应用，对新近开发的复合型导电高分子材料产品进行了介绍，并对导电高分子材料的发展进行了展望。[1]导电高分子材料具有高电导率、半导体特性、电容性、电化学活性，同时还具有一系列光学性能等，具有与一般聚合物不同的特性。因此，它们在导电材料、电极材料、电显示材料、电子器件、电磁波屏蔽以及化学催化等方面具有很大的潜在应用。根据导电高分子材料的研究和应用现状分析了其今后的研究趋势，并展望了其应用前景。[2] 关键词：导电高分子应用导电高分子材料复合型导电高分子结构型导电高分子分类 1导电高分子材料的种类[3~6] 按照材料的结构与组成，可将导电高分子材料分为两大类。一类是复合型导电高分子材料，另一类是结构型（或本征型）导电高分子材料。 1.1复合型导电高分子材料 复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺（如分散聚合、层积复合、形成表面电膜等）填充到聚合物基体中而构成的材料。几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维，如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、碳纤维、铝纤维、不锈钢纤维及锰、镍、铬、镁等金属纤维，填充纤维的最佳直径为7!m。复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势，用量最大最为普及的是炭黑填充型和金属填充型。 1.2结构型导电高分子材料 结构型（又称作本征型）导电高分子是指那些高分子材料本身或经过掺杂后具有导电功能的聚合物。这种高分子材料本身具有“固有”的导电性，由其结构提供导电载流子，一旦经掺杂后，电导率可大幅度提高，甚至可达到金属的导电水平。从导电时载流子的种类来看，结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。离子型导电高分子通常又称为高分子固体电解质，它们导电时的载流子主要是离子。电子型导电高分子指的是以共轭高分子为主体的导电高分子材料。导电时的载流子是电子（或空穴），这类材料是目前世界导电高分子中研究开发的重点。 2导电高分子材料的发展概况［3~6］ 复合型导电高分子材料在工业上的应用始于20世纪60年代。它是将导电的炭黑、金属粉末、金属丝或碳纤维混到高分子基质中而形成的导电材料。进入80年代，美、德、日等国先后制定了有关限制电磁干扰/射频干扰（EMI/RFI）公害的规定，规定生产的各种电子电气设备必须有电磁屏蔽设施，使得导电高分子材料的研究开发空前活跃，市场需求量增大。从1982~1987年，美国对导电高分子材料的需求量增长了3.3倍，日本从1980~1987年需求量增长了4.4倍。90年代随着微电子工业的发展，导电高分子材料的市场越来越大。据预测，到21世纪初，导电塑料总消费量将从上世纪90年代初的5.45万I增至20. 9万I，保持年增长率15%的势头。 结构型导电高分子材料是1971年由日本白川研究用齐格勒-纳塔催化剂合成聚乙炔时发现的。80年代以来，发现聚对苯硫醚、聚吡咯、聚噻吩、聚喹啉等共轭型聚合物均可通过掺杂形成高导电塑料。90年代，结构型导电高分子材料已部分进入实用化阶段，如德国Zippering Kessler公司制成了用于生产高剪切的结构型导电高分子材料模塑部件的专用小型设备。BASF公司研制的聚乙炔，在导电率与质量比上已经达到许多金属相同的量级。
功能高分子化学 课件 功能高分子论文
功能高分子化学课件功能高分子论文
二阶非线性光学聚酰亚胺的研究小结 方成092186 摘要：综述了近年来关于二阶非线性光学聚酰亚胺的研究情况，并根据目前存在的问题，展望了以后的研究方向。 关键词：二阶非线性；聚酰亚胺 引言 非线性光学(Nonlinear Optic , NL0) 是研究在强光(激光)作用下物质的响应与场强呈现的非线性关系的科学。与场强有关的光学效应称为非线性光学效应。[1]根据麦克斯威电磁场理论,物质在电磁场的作用下将被极化,其极化率可用外电磁场E的幂级数来描述: P=ε0*(αE+βE2+γE3+......). (1) P=ε0*(χ(1)E+χ(2)E2+χ(3)E3+......) (2) 式(1)和(2)分别表示了分子和宏观材料的极化率, 式中ε0为真空下的介电常数,α、β、γ为分子的线性系数和二阶、三阶极化系数,χ(n)为材料的n阶极化系数。因此,在一般的电磁场作用下可只考虑线性项的作用,这就是大家熟悉的线性光学所描述的情形。但在强激光作用下,第二项及以后的各阶非线性项的影响就不能再忽略了,物质的极化与场强就将呈现出非线性函数关系,产生了非线性光学效应。按照极化系数的幂次,可把非线性光学效应分为阶,其中以二阶和三阶效应最为重要,研究也最多。[2,3,4] 自60年代激光发现以来,非线性光学有了迅速的发展, 已经成为新兴学科 光电子学的前沿领域之一。同时近年来,以光为信息载体的光电子技术迅速发展,它就要求材料能满足高速度、高密度和对信息的多个并行处理。而非线性光学材料正是这样的关键材料，它具有非线性光学系数大、反应速度快、抗激光损伤性能小等一系列现有无机材料无法比拟的优点,因而在光电技术、集成光学及光通信等方面具有广阔的应用前景。[5,6]尤其是有机聚合物材料,由于它们具有设计方便、易于加工和结构稳定等特点, 聚合物非线性光学材料的研究受到普遍重视。其中, 芳香聚酰亚胺（Polyimide,PI）分子中的芳香环刚性结构赋予其优越的耐高温性能和环境稳定性, 这为提高性能及实现其长期稳定性提供了有利的条件, 使之成为难得的骨架聚合物之一。[7] 1 PI产生NLO的原理 非线性光学聚合物的制备通常是将本身具有较大二阶非线性系数(β)值的 不对称性共扼结构单元(常称作NLO生色团)连接到高分子的主链或侧链上, 或
高分子固态电解质应用于燃料电池
高分子固態電解質應用於燃料電池 長庚大學化學工程與材料工程研究所王博彥 一、摘要 隨著科技的日新月異，汽機車、智慧型手機、筆記型電腦等耗能產業越來越多，尋找輕薄電池與新型能源的開發，儼然已成為本世紀最重要的課題。發展同時具有低污染、高效能的新能源開發，已為全球各國一致追求的目標。燃料電池將為本世紀帶來最新型的能源，由於奈米材料的發展，燃料電池科技日益精進，尤其是質子交換膜(proton-exchange membrane, PEM) 與昂貴的白金觸媒塗佈皆在燃料電池中扮演重要的角色。本文主要介紹以高分子薄膜的固態電解質為發展的新型氫能與直接甲醇燃料電池之應用。
二、前言 二十一世紀正式邁入高油價的紀元，工業快速發展，人類追求更便利的生活、製造更多的產品，以供應需求日益增大的人類生活。尋找開發出低污染、高效能的能源，顯然的發展能源已是本世紀的必然趨勢，太陽能、風力、潮汐、地熱、生質柴油都是研究方向，但發展至今也產生了如供應的穩定性、成本過高、耗能、與民爭食等問題；然而優異的能源應該具備源源不絕的來源，且使用完畢後產生的廢棄物不具污染也可以提供人類飲用，其中以燃料電池最具潛力，由於燃料電池基本架構是利用“氫質子”與“氧氣”的化學能結合生成水產生電力，快速的由化學能直接轉換成電能，大大提升能量轉換的效率，不相一般發電機在發電過程中涉及熱能的二次轉換，在汽車工業大廠中，如 Ballard、Toyota、Ford 與 Honda 等公司，已經在汽車大展中發表了燃料電池概念車，台灣也引進了燃料電池巴士試運，台灣工研院、元智大學燃料電池中心、中原薄膜中心也相繼在燃料電池領域上做了相當多的努力，這也意味著燃料電池在市場上運用的可能性。 三、燃料電池簡介[1,2] 1839 年William Robert Grove 爵士發明了第一個燃料電池，但受制於當時的材料科學，無法提供足夠的電流密度；但隨著奈米材料的發展，觸媒材料的奈米化，大大的增加燃料電池觸媒電極的反應面積，燃料電池發展的可行性因此而大為增加。 1960 年代早期，通用電器生產了燃料電池為基礎的電動系統應用於 NASA (Gemini?Apollo) 太空艙，燃料提供發電而產生的副產物純水，可以提供太空人飲用，可說是兼具發電與環保的替代能源新星。 事實上燃料電池並非如一般的拋棄式電池，平時不需充電備用，需要電能時只須要通入燃料即可立即產生電力，因此稱之為環保發電機似乎比較妥當，燃料電池大致可依電解質的不同，區分為以下幾種： (1)高分子膜燃料電池[2]（Polymer Electrolyte Fuel Cell, (PEFC); Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell, (SPEFC); 或Proton Exchange Membrane