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特殊的塑料导电塑料

时间:2023-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:在人们的印象中,塑料是不导电的。然而,美国化学家艾伦·J.黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本化学家白川英树通过研究发现,经过特殊改造之后,塑料能够像金属一样产生导电性,这一研究成果为塑料的发展开辟了广阔的空间。黑格的主要研究领域是有机聚合物光电材料和器件的物理、化学结构及性能。马克迪尔米德将自己多年来的研究成果发表了六百多篇学术论文,为导电塑料的研究提供了重要资料。

在人们的印象中,塑料是不导电的。在普通的电缆中,塑料就常被用作导电铜丝外面的绝缘层。但2000年三名诺贝尔化学奖得主的研究成果,却向人们习以为常的“观念”提出了挑战,那就是塑料也可以导电。

人类每一次的科学发现都会对我们的思维产生冲击,2000年的诺贝尔化学奖也不例外。塑料总被我们认为是很好的绝缘体,否则我们不会用它来绝缘电线。然而,美国化学家艾伦·J.黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本化学家白川英树通过研究发现,经过特殊改造之后,塑料能够像金属一样产生导电性,这一研究成果为塑料的发展开辟了广阔的空间。他们三位也因这一发现而获得了2000年诺贝尔化学奖。

艾伦·马克迪尔米德

美国化学家黑格是半导体聚合物和金属物研究领域的先锋。他1936年1月22日生于美国爱荷华州,1957年,他毕业于内布拉斯大学物理系,后来到加州大学伯克利分校继续学习,于1961年获得博士学位。黑格的主要研究领域是有机聚合物光电材料和器件的物理、化学结构及性能。他开创了有机金属导体和超导体、导电有机聚合物的全新领域,提出了“对离子诱导加工性”的新概念,为电导材料加工提供了新方向。

马克迪尔米德是最早从事研究和开发导体塑料的科学家之一。1927年,他出生于新西兰马斯特顿,曾就读于新西兰大学和美国威斯康星大学以及英国剑桥大学。1955年,马克迪尔米德获得剑桥大学博士学位。此后,他一直在宾夕法尼亚大学从事教学和研究工作。

导电塑料在生活中很广泛,例如胶卷上的抗静电物质。

1973年,马克迪尔米德和黑格研究出由氮化硫合成具有金属光泽的薄膜。后来,在日本化学家白川英树的加盟下,他们对重新排列聚乙炔分子结构进行实验时发现,让聚合物分子与碘蒸气接触可以除去其中的电子,从而使这类有机聚合物的结构与金属具有相似的特性。最终,他们研究出了有机聚合导体技术。这种技术的发明对于物理学研究和化学研究都具有重大的意义。马克迪尔米德将自己多年来的研究成果发表了六百多篇学术论文,为导电塑料的研究提供了重要资料。

学海拾贝

一般来说,物体的导电性有四种形态:绝缘体、半导体、导体和超导体。导电塑料实现了从绝缘体到半导体再到导体的巨大变化,是所有物质中能够完成这种可能性变化跨度最大的。

另一位获奖者白川英树1936年出生于东京。1961年,他毕业于东京工业大学化学专业,于1966年获得博士学位。1976年,白川英树赴宾夕法尼亚大学留学,回国后他在波筑大学担任化学教授,并从事聚合物的导电研究工作。白川英树在研究中发现,在聚乙炔薄膜中加入碘、溴,其电子状态就会发生改变。在他与黑格、马克迪尔米德的共同努力下,他们把这类聚合物的导电性提高了1000万倍。

如今,导电塑料已应用到许多特殊的环境中,如摄影胶卷的抗静电物质、计算机显示器的防电磁辐射装置等。近年来,科学家还开发了应用在发光二极管、太阳能电池及移动电话的显示屏的导电塑料。

我们期待着导电塑料的开发利用前景更加广阔,能够更好地为人类服务。

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