乐伟巍
宝胜科技创新股份有限公司 江苏省扬州市 225800
摘要：导电高分子是一类具有导电性能的高分子材料，具有金属导电性的同时，还具备易加工、比重轻、耐腐蚀、导电性能可调控等优点。基于此，本文详细探讨了导电高分子材料在电子器件中的应用。
关键词：导电高分子材料；电子器件；应用
导电高分子材料是通过分子设计，合成具有导电结构的导电聚合物或将具有导电性能的物质加入高分子基体中制备的导电复合材料。当前，导电高分子已广泛应用于国防军工、航空航天、机械化工、电子器件、生物医药等诸多领域，成为功能高分子材料的重要分支。
一、导电高分子材料概述
导电高分子材料是主链具有共轭主电子体系，可通过掺杂达到导电态，电导率达1000S/cm以上的高分子材料。根据结构和导电原理不同，可分为结构型导电高分子和复合型导电高分子。
1、结构型导电高分子材料。它是指高分子结构本身或经掺杂后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料，其中，电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系，在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电，电导率一般在半导体的范围。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大幅提高。如在聚乙炔中掺杂少量碘，电导率可提高12个数量级，成为“高分子金属”。经掺杂后的聚氮化硫，在超低温下可转变成高分子超导体。结构型导电高分子材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料及试制半导体元器件等。但这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)及加工成型性、机械性能方面的问题，尚未进入实用阶段。
2、复合型导电高分子材料。其是将各种导电性物质以不同的加工工艺填充在聚合物基体中构成的材料。其中，填充材料提供了材料的导电性能，而聚合物基体则是将导电填料粘合在一起并提供材料的加工性能。作为基体的高分子材料的性能对于复合型导电高分子材料的机械强度、耐热性、耐老化性都有重要的影响。因此，在实际应用中，需根据使用要求、制备工艺、来源、价格等因素选择合适的高分子基体材料，常用的基体材料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂等。
导电填料在复合型导电高分子材料中起到了提供载流子的作用，其用量、性质与分散形态都直接决定了材料的导电性能，常用的导电填料有炭黑、碳纳米管、石墨烯、金属及金属氧化物。当导电填料浓度较低时，无法互相接触形成载流网络，因而导电率很低并随导电填料浓度增加上升缓慢；当导电填料浓度达到形成载流网络的临界值时，导电率迅速上升，这一临界值称为复合材料的渗流阈值；当导电填料浓度大于渗流阈值后，导电率基本不再发生变化。
复合型导电高分子具有制备简便的特点，是市场上应用最广泛的导电高分子材料，由于现如今结构型导电高分子的性能与机理研究未能达到大规模使用的程度，研究复合型导电高分子的制备工艺以提高导电率仍然具有重要的实际意义。
二、导电高分子材料在电子器件中的应用
1、在外壳中的应用。电子器件的外壳有很多种类，主要包括手机、电脑外壳等。
手机、电脑外壳是生活中经常使用的装饰品，并且随着时代及社会经济的发展，越来越多的人开始使用手机、电脑外壳，手机、电脑的外壳不仅能美化外观，而且手机外壳还能保护手机，防止手机摔坏、刮伤、进水和震动等，而电脑外壳主要包括电脑顶盖、屏幕边框、掌托和底盖等。
手机外壳主要用聚碳酸酯制成，聚碳酸酯的回收主要是通过再生的方式回收利用，通过测试注塑样品的力学性能，可测试手机外壳的力学性能。有研究表明，聚碳酸酯回收料与原生料的力学强度较相近。一些学者发明了一种导热塑料，用于生产制造手机外壳，这种导热塑料主要以高分子材料为主，高分子主要是指某种或某些组合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等，该材料物质可增强手机外壳加工材料的隔热散热性，提高手机外壳各方面的性能，还可使手机外壳的加工更简单。而电脑外壳的材料主要是芳香族聚酰胺，它也有很多优势及特点。
2、在OLED屏中的应用。OLED即有机发光显示器，主要使用电致发光原理，与传统的LCD技术相比，其显示技术得到了很大的改进及优化，最大的优化在于极大地节约了耗电量，传统的LCD技术需耗费大量的电量，而OLED显示技术可大幅节省耗电量。有机电致发光材料、喷墨打印制备有机发光二极管、高分子聚合物和掺杂小分子荧光材料的OLED材料，这些都是高分子材料在OLED屏中的应用。其中，在高分子电致发光材料中，主要有聚苯撑乙烯、聚咔唑、聚芴类等成分；在喷墨打印的聚合物材料中，主要有聚二辛基芴、聚对苯乙烯撑等；在以高分子材料为基体并掺杂小分子荧光材料的OLED材料中，涉及的高分子材料主要是聚乙烯醇咔唑。由此可见，高分子材料在OLED屏中得到了广泛的应用，它在OLED屏中的应用，能有效节省电量，同时各方面性能与传统显示屏相比有很大的优化及改进。
3、在电路板中的应用。电路板在市场上还有其他名称，通常称为线路板或PCB板，它们主要是电子元器件的电气连接提供者。早在很多年前，电路板已开始发展，它主要以版图形式进行设计制作。电路板的使用不但能大幅减少布线和装配中可能出现的各种差错，还能大幅提高自动化水平和生产劳动率。许多学者对高分子材材料在电路板中的应用进行了深入的研究和分析，有些学者从电路板绝缘涂层的聚对苯撑二甲基系列的制备方法和成膜机理等进行了进一步的研究和分析，主要对化学气相沉积聚合的特点进行了讨论及分析；一些学者分析电路板导电粘合剂中的成分含量，主要对其中的羧基聚酰亚胺和环氧树脂粘合剂的制备进行较深入的检测，并对其表征和性能进行系统的测试；有学者对电路板材料的成分进行概述，电路板中的粘合剂主要是聚酰亚胺树脂；也有学者对耐高温紫外正型刻胶和光刻工艺进行深入研究，其中光刻工艺是线路板技术领域中应用较广泛、最常见的技术之一，在线路板技术领域中占有重要地位，是该领域中最关键、应用最频繁的重要技术。由此可见，高分子材料在电路板上的应用较广泛，它在电路板上的应用不仅能有效提高电路板的效能，还能进一步节省电能。
4、在芯片中的应用。芯片也被称为集成电路，是电路小型化的一种形式，主要包括半导体设备和被动组件等，其应用范围广、应用程度高，常制造在半导体晶圆表面。电子封装技术是将高分子材料应用于芯片的一种常见技术，主要是通过安装集成电路嵌入式芯片，以及外用管壳的安装、放置、固定、密封等一系列操作，不但能保护集成电路内置芯片，还可进一步增强和提高环境适应能力技术。一些学者对聚丙烯腈高分子半导纤维的制备及其半导体特性进行了深入、全面的研究，经实验研究表明，聚丙烯腈纤维经进一步热处理后，其成分会发生变化，直接转化为一种具有良好半导性能和力学性能的高分子半导体纤维，从实验结果可看出，高分子材料在芯片中的应用起到了重要的作用。此外，一些学者对电子封装技术进行了深入、全面的探索和分析，主要是通过将芯片安装在一个有效载体上，该载体限制范围小，可是高分子薄膜载体，而将安装在载体上的芯片进行封装，主要由酚醛环氧塑封料进行封装。由此可见，高分子材料在芯片中的应用广泛，其在芯片中的应用不仅能提高芯片的高效性，还能有效提高芯片的性能。
参考文献：
[1]赵杨天予.高分子材料在电子器件中的应用[J].中国新通信,2019(12).
[2]]袁英.导电高分子材料在电子器件中的研究进展[J].当代化工研究，2020(17).
[3]宁廷州.导电高分子材料在电子器件中的研究进展[J].工程塑料应用，2019(11).