
【化】 polyacetylene
assemble; gather
【建】 poly-
acetylene
【化】 acetylene; ethine; ethyne
【醫】 acetylene
聚乙炔(polyacetylene)是由乙炔分子通過聚合反應形成的一類共轭高分子材料,其化學結構為交替的單雙鍵鍊狀結構(-CH=CH-)_n。作為首個被發現具有導電性的有機高分子,它在材料科學領域具有裡程碑意義。
結構特征
聚乙炔的分子鍊呈現全反式或全順式構型,單雙鍵交替排列形成共轭π電子體系,這種結構為電荷傳輸提供了通道。其化學式可表示為:
$$
text{(C}_2text{H}_2text{)}_n
$$
摻雜鹵素(如I₂)或金屬後,電導率可從10⁻⁹ S/cm提升至10³ S/cm量級。
導電機制
通過摻雜引入電荷載流子(如孤子、極化子),使原本絕緣的聚合物轉變為半導體或導體。這一特性使其成為“合成金屬”的代表材料。
白川英樹、艾倫·黑格和艾倫·馬克迪爾米德因對導電聚合物的研究(含聚乙炔)獲2000年諾貝爾化學獎,奠定了有機電子學基礎。
參考來源:諾貝爾獎官網(nobelprize.org)、國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)、美國化學會(ACS Publications)、ScienceDirect數據庫、《Advanced Materials》期刊。
聚乙炔是乙炔的聚合物,化學式為$(C_2H_2)_n$,屬于共轭高分子材料。以下是其核心特性的分點說明:
基本性質
聚乙炔呈銀白色或黑色固體,具有不溶不熔的特性,對氧氣敏感。它分為順式和反式兩種立體異構體,其中反式結構因分子鍊排列更規則,導電性顯著優于順式結構。
導電特性
未摻雜時,聚乙炔是半導體(電導率$<10^{-9} , text{S/cm}$),但通過摻雜鹵素(如$I_2$)或氧化劑(如$AsF_5$),其電導率可提升至金屬水平($10 , text{S/cm}$)。這一特性使其成為首個被廣泛研究的導電高分子材料,被稱為“合成金屬”。
結構與電子特性
其分子鍊由交替的碳碳單鍵($C-C$)和雙鍵($C=C$)構成,形成共轭π電子體系。順式結構因分子鍊扭曲阻礙電子離域,而反式結構更利于電子遷移。這種結構特性也使其在有機電子學和光電器件中具有潛力。
應用領域
主要用于能源存儲(如電池電極)、柔性電子器件、隱身材料和生物醫學傳感器等領域。例如,摻雜後的聚乙炔薄膜可用于制備輕質導電材料。
其他特性
作為高分子化合物,其相對分子質量不固定,通常為數千至數萬。合成方法包括熱解法和高壓聚合法。
如需更完整的制備工藝或具體應用案例,可參考、3、6等來源。
【别人正在浏覽】