常州工程职院高分子物理教案23六种导电高分子（或绝缘高分子）材料的分析、选择、改性

项目23教学中的必要准备内容项目23《六种导电高分子（或绝缘高分子）材料的分析、选择、改性》具体任务请各组分别为耐辐射塑料制品的生产选择一种高分子材料（各组间不能重复）。导电类塑料的选用1、塑料的导电性能按塑料的导电率和体积电阻率大小不同，可将塑料分为绝缘体、半导体、导体三类。绝缘体，指电导率小于 10 ­9 s/cm；半导体，指电导率介于 2～10 ­9 s/cm；导体，指电导率大于 2s/cm；超导体，指电导率大于 20s/cm。导电性塑料是指体积电阻率小于 10 6 Ω∙cm或电导率大于 2s/cm的一类聚合物。塑料一直以高绝缘性而著称，但自 1977 年日本学者K∙Siakawa 和 Mac∙Diamid首次开发出体积电阻率为 10 3 Ω∙cm的聚乙炔；并于 1986 年将其进行双向拉伸改寻性处理后，导电率可达 10 4 ～10 5 s/cm，接近于金属铜和银的导电率，从此人们才认识到塑料也可用于导电。目前，已开发的导电塑料品种有：聚苯胺 (PAn)的电导率为10～10 2 s/cm ，聚对苯撑 (PPp)，聚乙炔 (Pa) 的电导率为 10 4 s/cm，聚苯基乙炔 (PPv)，聚吡咯 (PPy)，聚噻吩 (PTh)的电导率为 5×10 2 s/cm 。在具体选用塑料为导电材料时，应注意如下凡点。①导电塑料的加工性不好。迄今为止，导电聚合物都不具有可熔的热塑性加工特点，具有可溶性的聚合物品种也不多，目前只有可溶性 PAn和 PTh两种；大多数聚合物都为不溶不熔，难以加工。因此，可溶性导电聚合物只能采用溶液流延方法成型。因此，目前的导电塑料制品还仅限于薄膜类制品，难以加工形状复杂的制品，具体应用范围大受限制。②导电塑料的稳定性不好。导电塑料的热稳定性都不好，难以在高温下使用;有的品种对空气的稳定性也不好。③导电塑料的价格高。导电塑料的价格大都在 100000元/t 以上，由于受价格因素的限制，只能用于一些特殊的领域如高耐腐蚀性场合、要求重量超轻质等场合。2、导电塑料的应用从上述导电塑料的三个缺点可以看出，导电塑料还在开发中，大规模应用条件不十分成熟。建议在非特殊应用场合，能不用导电塑料的尽可能不用，而尽可能用传统的金属导电材料。目前导电塑料主要用于如下领域。①二次电池的电极材料。用导电塑料制成的二次电池特点为尺寸小、重量轻，如锂/导电塑料二次电池用 Li­AI做阴极、用聚苯胺做阳极，是 3V级二次电池，可充放电 1000 次以上，并可长期有效保存，已用于集成电路的备用存储器或同太阳能电池合成无须维护的电源等。②电致变色显示元件。导电塑料通过掺杂和去掺杂会发生金属或绝缘体这两种导电性能极端不同的变化，从而产生电致变色。而且随导电塑料的种类和掺杂量不同可变换多种颜色，如聚噻吩可呈红、蓝色，聚吡咯可呈黄、褐、蓝色，聚苯胺可呈淡黄、绿、蓝、深蓝色等。③电子照相记录。用于有机光导板、拷贝片、幻灯片及微缩片等。④固体显示。场致发光、液晶、电致变色及电泳显示等。⑤光贮存。热塑记录及强电介质秤储。⑥光电变换元件。∙太阳能电池窗口、半导体包封材料及电磁波屏蔽等。⑦面发热器。用于飞机、汽车及冷库的除霜器等。二、相关知识主要见教学课件（第一、二、三、四、五章部分内容）教案本次课标题：项目 23 六种导电高分子（或绝缘高分子）材料的分析、选择、改性复合材料 0611 12周 11月 22日第 3,4节多 B­410 授课班级上课时间周月日第节上课地点教学目的通过对项目 23 所涉及到六种导电高分子（或绝缘高分子）材料的分析、选择、改性的整个实施过程，使学生进一步了解并掌握完成一个完整项目的每个细节，逐步形成实施每个细节过程的能力，最终达到根据产品需要对高分子材料进行合理分析、合理选择、合理改性的总能力；进而结合学生所选择出来的材料从理论上归纳、总结与高分子物理的研究对象直接相关的结构与性能的关系；同时在完成项目过程中对课程整体方案所规定的拓展能力进行初步的锻炼。能力（技能）目标知识目标素质目标教学目标能根据在现有的导电高聚物中合理的选择高分子材料；并能合理的分析所选择材料的结构、性能；如果不能直接选择到合适材料时，能提出合理的改进意见与方案。被选用的高分子材料的主要结构特征、主要性能及应用范围。其中第23个项目重点学习导电性能的知识。初步建立良好的学习方法；资料收集的方法；处理问题的方法；团队合作的意识；用户至上的意识；安全环保意识；表述与合理辩解能力。重点难点及解决方法重点：通过项目 23 六个任务的实施过程，培养并实现能力目标难点：对学生而言是项目 23 六个任务的完整实施过程，进一步熟悉过程的每个细节的能力。解决方案: 利用现代教学手段展示高分子导电高分子材料制品的图片，以增加学生的感性认识；提前向学生提供由指导教师准备好的相关素材，并介绍可以参考的资料及资源；对重点部分内容，先由学生探索、讨论，再找出问题，帮助学生整理思路，提供可参考的处理方法、相关的格式；对难点部分内容，提供可参考的完整过程的环节(或步骤)，进一步思考每环节主要做什么？怎么做？怎么做更好？参考资料教材《高分子物理》侯文顺杨宗伟化学工业出版社 2006 年《高分子物理课程改革素材》(自编材料)侯文顺 2007 年 8 月其他的资料：《高聚物生产技术》侯文顺高等教育出版社（十一五规划教材）2007；《高分子材料分析与测试》潘文群化学工业出版社 2005；《高分子材料改性》戚亚光薛叙明化学工业出版社 2005；《橡胶材料与配方》聂垣凯化学工业出版社 2004；《高聚物结构、性能与测试》焦剑雷渭媛 2003；《塑料材料的选用》王文广化学工业出版社 2002；《高分子材料》高俊刚李源勋化学工业出版社 2002；《塑料材料与配方》桑永化学工业出版社 2001 工具与材料多媒体教学系统；专业专用计算机网络系统；常用导电高分子制品所用树脂原料；性能检测专业仪器设备。步骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知（教学内容、目的）向学生介绍本此课程的教学内容、教学目标及分解后的能力目标、知识目标、素质目标口述多媒体展示自由发言引入（任务项目）建立项目教学情景：与学生班长(复合材料 0611 集团总经理)、各任务组长(各子项目执行经理)签定总项目协议书；对项目 23 的六个任务进行解释，并由班长分配各组具体承担的任务。注：上述两个教学过程，一般利用前一次课程最后的 5～10min完成。口述引导设疑答疑多媒体展示自由发言 5～10 min 操练（掌握初步或基本能力）总经理向项目委托方代表(教师)介绍任务分配情况；并说明完成情况，完成时的一个最大问题(或难点)；同时确定汇报顺序。各子项目执行经理征求最后一次组内人员进行将要汇报结果的改进意见。如没有意见则直接进入汇报环节。第一组汇报人介绍完成情况，最终确定结果，相应的确定依据(资料、标准、实验测试)，完成过程的程序，所选高分子材料的结构与性能，组内人员的各自情况与合作情况(最后合作评价分由任务汇报人确定)。第二组汇报人∙∙∙∙∙∙ 第三组汇报人∙∙∙∙∙∙ 第四组汇报人∙∙∙∙∙∙ 第五组汇报人∙∙∙∙∙∙ 第六组汇报人∙∙∙∙∙∙ 由项目委托方代表对第一个项目中的六个任的完成情况进行逐一评议、考核、打分；同时在每一组中任选一人进行局部核实。指导教师，针对项目 23 中所选择出来的高分子材料主要进行有关增加高分子材料韧性的知识。引导实际查找归纳总结由浅入深由简到繁考评多媒体展示配合多媒体课件配合组内代表发言；组内人员补充发言；学生个别发言 45 min 20min 深化（加深对基本能力的体会）现代原始电池与高分子电池的主要差别？否定设疑多媒体展示提问与讨论 5归纳（知识能力和素质）通过项目 23的实施过程总结的知识为：高分子材料导电性能。能力为任务本身的分析能力，现有成型产品的使用借鉴能力，过程实施能力，各环节的把握技能，项目完成的程序、方法；素质为前文所列。引导归纳多媒体展示学生提问 5 训练巩固拓展检验各任务组内容进行交叉再审核(必要时可以再补充、修改)；引导归纳多媒体展示，板书提问与讨论 5 总结主要总结项目过程存在的问题，并提出个性调整的建议；其次要肯定学生的参与意识；表扬优秀学生。口述 4 作业提交最后的项目(或任务)完成报告(下一次上课前) 口述 1 课后体会