导电聚吡咯的电化学性能研究*

张腾腾，王湘江

(南华大学 机械工程学院，湖南 衡阳 421001)

0 引 言

导电聚吡咯(PPy)作为新型智能材料，其制备方法主要有化学氧化聚合法和电化学氧化聚合法。化学氧化法合成简单，但通常不溶不熔，力学性能较差；而电化学氧化法具有柔韧性好，能在液体介质和空气中工作等优点，可以应用于传感器、超级电容器、二次电池等材料[1-3]。为使PPy真正应用于实际系统，需对其物理-化学性能有深入的认识。在聚偏二氟乙烯(PVDF膜)表面通过磁控溅射技术镀金，铂等金属形成“三明治”型材料，之后结合电化学沉积在其表面形成PPy[4-6]，在PPy上施加低电压(小于3 V)可产生弯曲变形，其变形机理源于薄膜内部水合阳离子迁移现象[7-8]。MADDEN[9]开发了一个弹性扩散金属模型描述了导电聚合物驱动器的阻抗，该模型已经延伸到三层聚合物驱动器；FANG等[10-11]研究了离子扩散阻抗和执行器的电容因素，并将离子扩散—机械弹性变形的数学模型运用于3层导电聚合物；KHALILI N等[12]结合聚合物传感器建立了具有电化学参数的等效RC电路模型，并进行优化和实验验证。但以上均未对PPy的电化学性能进行研究[13-14]，建立的机电耦合机理和响应模型缺乏理论分析和实验测试。

本文将选用镀铜的PVDF膜做基底采用计时电位法制备PPy，通过施加直流电压得到循环伏安曲线研究PPy工作的内在机理，采用在交流偏置电压上叠加小的正弦信号来分析阻抗谱，结合恒电位阶跃测试分析电流响应，以获得高比电容、高电导率的PPy膜材料，为建立PPy膜运动的综合物理模型提供依据。……