材料科學的課外問題


聚合物相對低的耐熱性可以從熱化學穩定性和熱自持(即熱機械穩定性)來說。

熱化學穩定性差來自於分子中化學鍵相對不穩定,畢竟還是有機物為絕對主體(不考慮無機高分子),共價鍵在熱作用下容易形成自由基,也容易和主鏈上的活性基團(最典型的是PVC上的氯代和α位質子的氯化氫消除)發生作用。即便在自由基反應角度看來比較穩定的材料,其主鏈基本結構C-C鍵鍵能不算高這一事實本身也是材料的大限,溫度高了至少會熱裂解。

熱自持差是因為除去熱固性聚合物外,其他聚合物在分子層面用來維持宏觀力學強度的機制是依靠分子間由於熵作用的纏結,而不像其他無機物或小分子那樣具有自己的離子晶體或者分子晶體結構。由於溫度增加,外界能量的輸入導致分子鏈的平均內能增加,鏈段活性增強,勢必會導致分子鏈之間的活動性(流動性)增強;在宏觀上即體現為整塊材料與溫度相關的粘-彈性的連續變化,以及玻璃化轉變溫度和脆韌轉變溫度這兩個代表溫度。

導電性差本來我是想拿能級說的,不過考慮到既然是一整套分子,而且還是聚合物這種帶分子量分布的分子,還是拿能帶理論來套更合適一些。畢竟是有機物,不能電離也沒有摻雜,想導電得找載流子,既然不能電離也沒有摻雜,那載流子只能靠電子活化來提供,但聚合物本身一般禁帶寬度都很大,不是隨隨便便能導電的(強行擊穿另說)。

浮光掠影地說了說,

以上。


耐熱性:你可以從官能團的角度出發,討論溫度高低對不同官能團的影響

導電性:你可以從單體聚合時是否有提供電子自由移動的諸如雙鍵軌道,討論電子是否可以自由移動。


聚合物的主要元素還是C和H,太高溫肯定不行,一定高溫下分子鏈也會移動,改變聚合物內部構造。

導電性的話首先要有能夠自由移動的電子,然後需要可流通的結構,類似共軛。這樣的聚合物挺多,聚乙炔,聚吡咯,聚苯胺,聚噻吩等。


跟誰比?跟金屬比導電性是差。它就是個這麼個玩意。


耐熱性看鍵能

導電性看自由電子


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