聚硅烷的奇异特性及其应用

聚硅烷的奇异特性及其应用

楚增勇!

（国防科技大学航天与材料工程学院重点实验室，长沙!"##$%

）摘要：综述了聚硅烷的光学特性、电学特性、光敏特性、热分解转化特性及功能化改性等多种奇异特性，并分别阐述了其在相应领域的应用现状及发展前景。

关键词：聚硅烷，共轭聚合物，&’(纤维，光致抗蚀剂

收稿日期：)###*#%*"+

。作者简介：楚增勇（",$!*），男，博士研究生，师从冯春祥教授，主攻&’(陶瓷纤维。

聚硅烷是主链完全由&’—&’!键组成的一类特殊的聚合物。&’—&’!键电子沿主链广泛离域所产生的独特光电特性使其在电子光谱、热致变色、光谱烧孔、光电导性、场致发光、导电性、非线性光学、光敏、亚微米光刻以及热分解转化制备陶瓷等领域都具有独特的应用价值。

对聚硅烷的研究曾因其不溶不熔而在低谷徘徊了近+#年，直到$#年代末合成出可溶的高摩尔质量聚硅烷后才重新引起人们的广泛关

注［"!%］，聚硅烷的奇异特性也随着大量聚硅烷

衍生物的出现而得以认识和应用。国内南京大学、四川大学、国防科技大学、山东大学、南开大学、湖南大学等单位都进行了不少努力；国防科技大学最近在深圳建成了月产吨级聚二甲基硅烷的生产线，这对我国聚硅烷的研究与应用必将是一个有力的促进。

国内就聚硅烷的合成、光电特性及应用已有

不少综述发表

［!!,］，但这些论文都是从不同的侧面介绍了聚硅烷某一方面的特性，本文试图就聚硅烷的综合性能及应用研究进展作一论述。关于聚硅烷的合成，大致有-./01合成法、均相脱氢偶合法、开环聚合法、电化学法、声化学合成

法等，2’334/已就此进行了详尽报道［"

#］

，本文不再述及。

虽然碳与硅同属一族，都能形成主链由一种元素组成的链状大分子，但碳链的!键属定域键，要使其电子由基态跃迁到激发态需要很高的能量；而硅链聚合物因主链上原子半径增大而使键易极化，硅原子又具有%!电子空轨道，所以

电子能在主链广泛离域，易于发生!*!!跃迁，

从而强烈地影响了其光电特性，使得聚硅烷成为一类新颖的光电材料。

由此可见，聚硅烷奇异特性的本质在于其!键的广泛离域性，故又称之为!共轭聚合物。正是基于这一思想，人们又开发出了性能与聚硅烷相似的聚锗烷、聚锡烷聚合物。至于通过功能化改性以使其具有其它特殊性能则是利用了其取代基相应的官能性。

"光学特性

"5"紫外吸收特性

聚硅烷及其衍生物即使不含共轭双键或芳基取代基，在近紫外区也普遍存在很强的吸收峰，

这是聚硅烷引起人们兴趣的重要原因之一［"#］。

研究表明，影响聚硅烷紫外吸收特性的因素

有三［""］：取代基的种类、取代基的空间位阻和

聚硅烷的聚合度。一般烷基取代硅烷的"678位于%##!%)+96间，芳基取代时则有)+!%+96红

移；空间位阻越大，"678越高，且随聚硅烷聚合度增大而红移，聚合度达到+#左右时停止迁移。"5)荧光与磷光特性

聚硅烷能够产生荧光及磷光［+］。与聚硅烷在近紫外区的强烈吸收相对应，当硅烷电子发生跃迁后，会自发降落到较低能级上，从而在近紫外区或可见光区产生荧光；该荧光的特点是发射光谱很窄，缺乏振动精细结构，且相对较稳定，不易受温度等外界条件的影响。一般来说，聚硅

综述?专论

有机硅材料，)###，"!（!）：)+!):

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