導(dǎo)電塑料一般分為結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型兩大類。結(jié)構(gòu)型材料合成工藝較復(fù)雜,成本較高,目前價格相當昂貴,是一種真正意義的導(dǎo)電塑料,研發(fā)一旦突破技術(shù)瓶頸,將給我們的生活帶來無法想象的影響。
復(fù)合型是由導(dǎo)電性物質(zhì)與高分子材料復(fù)合而成。該類別成本稍低,可以滿足各種成型要求,是一類已被廣泛應(yīng)用的功能性高分子材料。
1970年,日本東京技術(shù)學院里一位留學生在做有機聚合物的化學實驗時,由于不精通日語,誤解了老師的話,過多地把某種化學物質(zhì)加進乙炔氣體,結(jié)果沒有得到預(yù)期的黑色粉末,而是產(chǎn)生了酷似金屬的塑料。5年后,美國的艾倫·麥克迪阿密教授訪問日本,對這種銀色塑料驚嘆不已。他們有意將少量加入塑料中,出乎意料,這種塑料的導(dǎo)電性能猛增了3000多倍。于是,具有金屬般導(dǎo)電性能的塑料問世了。
這種酷似金屬的塑料,是一種復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料。它是用聚乙烯、聚吡咯、聚塞吩、聚胺等高分子聚合物的塑料摻雜某種離子,通過特殊的處理和反應(yīng)而成的,兼有導(dǎo)體和塑料的優(yōu)點。
金屬會導(dǎo)電,是電子或空穴傳導(dǎo)電流的結(jié)果,那么塑料又為什么會導(dǎo)電呢?
科學家認為,塑料是高分子聚合物,分子中有很多個碳原子、氫原子,“手拉手”地連接成長鏈。碳原子有相互“拉”著一個或幾個電子的能力。拉幾個電子的碳原子,控制電子的能力相對較弱,容易被摻雜物奪走電子,而留下空位。這好比擠滿汽車的停車場,一旦有一輛車從出口離開車場,另一輛車就能進入一樣。當外界施加一定的電壓后,聚合物分子中空位附近的電子就會進入空位,并造成新空位,這樣交替持續(xù)就造成電流流動。
用導(dǎo)電塑料制造的塑料電池,工作原理很像海綿吸水,放電時,電極排斥電子;充電時,電極又吸附電子。這樣循環(huán)往復(fù),電極不會與“溶液”發(fā)生任何化學反應(yīng)而溶解。因此充放電時間快,壽命長。用它做汽車動力,可大大提高速度和爬坡性能;把它編織在衣服襯里,能產(chǎn)生熱能防寒代替羽絨服;用它做成房間墻板,能自動調(diào)節(jié)室溫;甚至還可用它帶動電子計算機。
導(dǎo)電塑料還有其它“絕技”:在顯示器中,它能使自己變色;在抗電磁波干攏裝置里,有吸附電磁輻射的本領(lǐng);它還能對付電子、化工、精密儀器等行業(yè)的靜電。日本還研制出一種含有碳鋁合金型導(dǎo)電纖維和導(dǎo)電塑料的地板材料,可搬移、組裝,也可澆注、粘接。裝上這種地板,人體上的靜電會跑到地下,不會給人和機器帶來危險。