在20世纪70年代，经过 I2 掺杂的聚乙炔呈现出金属特征和独特的光、电、 磁、热等特性，这一导电聚合物的发现对于高分子物理和高分子化学的理论研究是一划时代事件。与传统的电绝缘体聚合物不同，导电聚合物既具有聚合物特征又具有导电体特征。导电聚合物和金属的导电机理不同。导电聚合物为分子导 电物质，而金属为晶体导电物质。因此，导电聚合物与金属在结构和导电方式上 有巨大差别。导电聚合物根据材料的组成可以分为复合型导电聚合物和本征型聚 合物。复合型导电聚合物由导电体与绝缘体复合而成。本征型导电聚合物为本身 具有导电能力的高分子。如图1所示，常见的导电聚合物有聚乙炔、聚对苯撑、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯乙炔，其中聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯和聚苯胺是研究最多、应用前景最广的四种导电聚合物。导电聚合物的出现不仅为低维 电子学的形成奠定了基础，也使得光电子器件、能源、信息存储传输和处理、传感器、电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术等方面得到进一步的发展。

图1 常见导电聚合物的分子结构

聚苯胺是具有悠久历史的聚合物。早在180年前，Runge在氯化铜、苯胺、 硝酸混合物的反应中发现了聚苯胺。在20世纪60年代，Josefowicz等人利用过硫酸铵为引发剂制备出电导率为10 S/cm的聚苯胺，发现聚苯胺具有质子交换、 氧化还原可逆性和吸附水蒸气等性质。聚苯胺具有高电导率、独特的掺杂机制、 优良的物理性能、良好的稳定性、简便的合成方法、原料价格低廉等优点。聚苯 胺是一种具有共轭电子结构的本征型导电聚合物和最容易实现工业应用的导电聚合物。

根据MacDiarmind等人提出的结构模型，聚苯胺的分子结构是一种头尾连 接的线性高分子，本征态的聚苯胺由还原单元（苯式结构）和氧化单元（醌式结构）构成（如图2所示）。

图 2 本征态聚苯胺的分子结构

如图2所示的分子结构图，聚苯胺由还原单元和氧化单元两部分组成，y （0≥y≥1）表示聚苯胺的氧化还原程度，n为结构单元数（聚合度）。从本征态聚苯胺的分子结构可知：聚苯胺链结构中的还原单元为“苯-苯”连接，氧化单元为 “苯醌”交替连接。聚苯胺可以看成是由苯二胺单元和醌二亚胺单元聚合而成。但是不同于一般共聚物，聚苯胺的两个单元结构之间可以通过氧化还原反应相互转化。

聚苯胺的电导率取决于两个因素：氧化程度和质子化程度。氧化程度会影响聚苯胺分子链的共轭情况。聚苯胺的分子链包含单键和双键的交替排列，即共轭结构。在这种结构中，碳原子以sp3或sp杂化轨道成键。p轨道的定域性比较弱，p电子不能被固定在特定区域内，有离域化倾向，电子能够跃迁导电。电导率与质子化程度密切相关，随着质子化程度的增大，电导率升高。载流子的迁移包括单一共轭体系的迁移和共轭体系之间的迁移。在共轭体系中，载流子的迁移受到的阻力很小，而在共轭体系之间载流子迁移受到的阻力却很大。

聚苯胺的合成方法主要有化学氧化聚合法和电化学氧化聚合法。化学氧化聚合法是指使用氧化剂为引发剂直接加入到苯胺溶液中，使苯胺发生氧化聚合反应，生成粉末状的聚苯胺。常见的氧化剂有过硫酸铵、过氧化氢、 氯化铁、过氧化苯甲酰、重铬酸钾、碘酸钾等。化学氧化聚合法具有操作简单、反应条件容易控制和易于工业化等优点。研究较多的化学氧化聚合法主要有溶液聚合、乳液聚合、微乳液聚合与分散聚合法等。化学氧化聚合法的影响因素：氧化剂浓度、单体的浓度、掺杂酸的浓度、反应温度、反应时间、 溶剂种类等。电化学氧化聚合法是指在苯胺单体的电解质溶液中，采用合适的电化学条件， 苯胺在电解池的阳极上发生氧化聚合反应，在阳极表面沉积聚苯胺。常见的工作电极有不锈钢、铂、石墨、钛、导电玻璃、镍、铝等。电化学氧化聚合法的影响因素：电解液的酸度、苯胺浓度、电极材料、电压、电解时间和温度等。

聚苯胺的主要特性有导电性、氧化还原可逆性、电化学活性、催化活性、防腐蚀性、吸波性，这些特性都有相应的应用价值。与其他的导电聚合物相比，聚苯胺具有原料价格低廉、稳定性好、导电性好、合成简便、容易加工、易于工业化生产等优点，这些优点使聚苯胺在电极材料、电子器件、电磁屏蔽、隐身材料和金属防腐等领域得到应用。