淺談導電聚合物傳感器的應用

李小奇

（山東師范大學附屬中學 250100）

淺談導電聚合物傳感器的應用

李小奇

（山東師范大學附屬中學 250100）

導電聚合物在各個領域都有著廣泛的應用，導電聚合物決定著傳感器的線性度、靈敏度、穩定性，起著關鍵的作用。本文主要就導電聚合物傳感器的應用進行分析。

導電聚合物傳感器；組成；應用

1 引言

人類社會已由工業化時代向信息化時代加速邁進，新技術革命的三大支柱也逐漸變成了材料、信息和能源。而傳感器是捕捉和轉換信息的器件，鑒于其重要意義，傳感器已被廣泛應用在航空航天、國防、能源、交通運輸、機械、電力、紡織、化工、環保、生物醫學等多種領域。在現代社會科學技術中占據著相當重要的地位。

2 傳感器的定義及組成

傳感器是能夠感受規定的被測量信號并且能夠按照一定的規律將其轉換成可測量信號的裝置或器件。它的組成成分主要有轉換元件、敏感元件和檢測器件。傳感器件的核心是敏感元件，敏感元件決定著傳感器的選擇性、線性度、靈敏度、穩定性等等。因此好的傳感器必須要有好的靈敏原件。導電聚合物出現在70年代末，以其優異的物理化學性質和特殊的性能讓各個領域的科學工作者倍加關注。導電聚合物在光電子器件、能源、分子導線、傳感器、分子器件、電磁屏蔽、隱身技術和電磁防腐上都有著廣泛的應用前景。而將導電聚合物的材料應用在傳感器的敏感材料中的研究開始于80年代末期。

3 傳導電聚合物作為傳感器的敏感材料的優勢

20世紀70年代末期，聚乙炔用導電聚合物的方法誕生，以其特殊的結構和物理化學性能，使導電聚合物的研究和應用取得了許多成果。

（1）導電聚合物在導電性能上是無可挑剔的，可以用作“分子導線”讓電子在生物活性物質與電級間直接傳遞，在生物傳感器的響應特性上得到了顯著性的提高，第三代生物傳感器由此應運而生。

（2）以電聚合方法合成的導電聚合物，操作相對簡單，過程相比之下易于控制，并且能夠通過電聚合的條件和電聚合的參數制成同一個厚度的導電膜。這種方式大大的提高了傳感器的性能。

（3）導電聚合物具有去摻雜/摻雜的可逆性過程，在其合成過程中，不同種類的陰離子會摻雜在里面，因為導電聚合物可以用于檢測不同類型的對象，所以擴大了它在分析過程中的檢測范圍。

（4）在一定程度上，用化學來修飾改善是可以改變導電聚合物的化學性能的，讓它們可以和酶等試劑直接進行共價結合，這可以進一步擴大分析的對象。

4 導電聚合物的結構特征和基本性能

導電聚合物結構的最突出的特點就是共軛聚合物的鏈式結構，共軛聚合物的本征態處于半導態或者是絕緣態。近紅外吸收的光譜是能夠判斷導電聚合物摻雜狀態的有效手段，摻雜導電態在近紅外區有較強吸收的能力，脫摻雜后的本征態則近紅外區吸收消失。

導電聚合物最重要的性質是它的導電性，有以下特點：①導電聚合物的室溫電導率是可以變化的，導電率高的情況下，可以滿足金屬的導電率要求，而相對較低時，它的導電率相當于導體、半導體，而它的改變是可以通過控制摻雜度來完成的；②導電聚合物可拉伸取向，沿著拉伸的方向導電率可隨著拉伸的長度而增加，而在垂直與拉伸方向的導電率基本不變；③盡管導電高聚物的室溫電導率可以達到金屬態。但是在有些方面導電聚合物是達不到金屬特性的，例如在電導率和溫度依賴性等方面；④導電聚合物的載流子是用極化子、雙極化子的概念來描述的，它是不同于金屬的自由電子和半導體的空穴和電子；⑤導電高聚物還會伴隨著顏色的變化而產生變化，還具有高的三階非線性光學效應等特點。

5 導電聚合物的研究進展及其應用

用導電聚合物導電是一種本征導電，它的形成是一個分子合的過程，銅的導電系數是非常高的，而導電聚合物的導電系數與銅相比是非常接近的。在國民經濟與國民安全方面，導電聚合物起著很大的作用，并且在日常生活和工業生產等領域更是有著強大的應用價值，在這些領域中導電聚合物是一種非常有用的材料。不過導電聚合物的研究在理論上并沒有得到完善，無機半導體理論是大部分導電聚合物應用的概念，因此導電聚合物的性能并沒有達到金屬態，要從分子設計的角度實現合成金屬的途徑。而在分子水平上，導電聚合物的自組裝分子器件、自構筑的研究存在著很多的問題。

導電聚合物在生物傳感器中的應用是很廣泛的，例如在葡萄糖生物傳感器構建中的應用、在膽固醇生物傳感器構建中的應用、還有一些在其他生物傳感器構建中的應用。

6 結束語

導電聚合物材料是傳感器的設計與制作中新的突破，導電聚合物的應用前景非常廣闊，尤其是在以氣體為媒介的傳感器和生物傳感器中。鑒于導電聚合物的應用前景廣泛，必須加大開發和利用該種物質的力度，并且使之逐漸優化。

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1004-7344（2016）35-0302-01

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