未來我國材料學科領域發展趨勢

中國產業信息網訊：

       內容提示：高分子材料代替金屬材料是今后材料學科領域的發展趨勢。

       導電塑料是將樹脂和導電物質混合，用塑料的加工方式進行加工的功能型高分子材料。主要應用于電子、集成電路包裝、電磁波屏蔽等領域。

       導電塑料不僅在抗靜電添加劑、計算機抗電磁屏幕和智能窗等方面的應用已快速的發展，而且在發光二極管、太陽能電池、移動電話、微型電視屏幕乃至生命科學研究等領域也有廣泛的應用前景。此外，導電塑料和納米技術的結合，還將對分子電子學的迅速發展起到推動作用。將來，人類不僅可以大大提高計算機的運算速度，而且還能縮小計算機的體積。因此，有人預言，未來的筆記本電腦可以裝進手表中。

       一、導電塑料的主要用途

       (1)在電子、電器領域中作集成電路、晶片、傳感器護套等精密電子元件生產過程中使用的防靜電周轉箱、IC及LCD托盤、IC封裝、晶片載體、薄膜袋等。

       (2)防爆產品的外殼及結構件，如：煤礦、油船、油田、粉塵及可燃氣體等場合中使用的電器產品外殼及結構件。

       (3)中、高壓電纜中使用的半導電屏蔽料。

       (4)電訊、電腦，自動化系統、工業用電子產品、消費用電子產品、汽車用電子產品等領域中的電器產品EMI屏蔽外殼。

       二、導電塑料的國內外發展狀況

       1、抗靜電劑填充型

       抗靜電劑填充型產品的優點是制品著色不受限制，其中低分子型抗靜電劑對產品性能影響不大，其表面電阻率為1010-1013Ω。但低分子抗靜電劑填充型產品的電性能會隨著時間的推移而逐漸喪失。

       國外目前的主要開發動向是研制生產高分子型抗靜電劑，高分子型抗靜電劑亦可稱為永久性抗靜電劑，它不會像低分子型抗靜電劑那樣水洗后或長時間使用后便喪失其導電性。高分子型抗靜電劑的主要品種有：聚醚型、季氨鹽型、磺酸型、酸的接枝共聚物、離子型。主要生產廠家有日本的三洋化成、住友精化、住友科學工業、第一工業制藥，瑞士的汽巴精化、科萊恩，美國的威科、大湖等。高分子型抗靜電劑的添加量是低分子型抗靜電劑的5-15倍，同時還要考慮其與樹脂的相容性從而選擇適用的相容劑，因受到成本的制約使其應用受到一定限制。國內目前主要是低分子型抗靜電劑，代表性的廠家有杭州塑料研究所、北京市化工研究院等。

       2、碳系填充型

       這一系列的填充物主要是導電炭黑、石墨和碳纖維，制成品的體積電阻率為102-109Ω•cm。其中炭黑填充是主流，炭黑填充型導電聚合物之所以被廣泛采用，其一是因為導電炭黑價格較為低廉；其二是因為炭黑能根據不同的導電性需求有較大的選擇余地，它的制成品的電阻值可在102-109Ω之間的寬廣范圍內變化；其三是導電性持久、穩定；因此是理想的抗靜電材料。但是它的制成品僅限于黑色，并對材料性能影響較大，需要配套改性技術。

        2010-2015年中國碳纖維市場運行態勢分析及投資前景預測報告

       在國外，碳系填充型導電塑料已經形成為一個十分成熟的市場，較大的生產廠商有美國的卡伯特公司、原聯碳公司、GE公司、3M公司等，日本的東芝化學、住友酚醛塑料是主要廠商，還有東麗、東洋油墨制造、東京油墨、日本合成橡膠、神戶制鋼所等，芬蘭的PREMIX，韓國的LG公司。

       3、金屬填充型

       這類導電塑料主要用于電磁波屏蔽場合。近年來由于集成電路和大規模集成電路技術的發展，數字化電子機器已從工業用向民用品發展。為了提高處理能力，使用的電子線路和元件越來越集成微型化、高速化，其信號水平減小，這使從外部侵入的電磁波與控制信號相接近。此外，電子設備也向外放射電磁波，因此很容易造成電子機器的誤動作、圖象和聲音干擾。進入80年代，電子機器的殼體大多采用塑料材料代替金屬。這是由于塑料作為殼體具有質輕且強度高、耐腐蝕、易加工、生產效率高、總成本低等優點。但是，塑料是絕緣體，對于電磁波來說，完全可以透過。因此，賦予塑料殼體電磁波屏蔽能力就成為一個有待研究的十分迫切的課題。

       近年來，導電塑料法引起了人們的興趣，這方面的研究報道很多，這是由于導電塑料法具有3個顯著的優點：①無需二次加工；②屏蔽性與成型制品一次完成(省力、經濟)；③在長期使用過程中(如震動、濕熱環境因素下)安全、可靠，不會像表面法那樣產生剝離和脫落現象。

       三、發展展望

       高分子材料代替金屬材料是今后材料學科領域的發展趨勢。由此帶來導電性聚合物的市場需求日益增長，其應用領域逐步擴大，這就必然對導電性聚合物提出更高的要求。對于結構型導電性聚合物來說，要想進一步實用化，必須解決目前存在的下述主要問題：

       (1)穩定性欠缺 導電性高分子中的氧原子對水是極不穩定的，這是防礙其實用化的最大問題。

       (2)摻雜劑多是有毒的 如AsF5、I2、Br2等。

       (3)成型困難 導電聚合物主鏈中的共軛結構使分子鏈僵硬，不溶不融，從而給自由地成形加工帶來困難。

       (4)經濟性差 其價格比金屬及普通塑料高，難以實用化。