聚苯硫醚及其衍生物的第一性原理研究

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聚苯硫醚(PPS)作为导电聚合物,由于具有稳定的共轭π电子结构,具有较强的非局域和极化特性,从而使这类材料在电、磁、光等方面成为一种重要的材料,例如发光二极管(LEDs),场效应晶体管(FETs),非线性光学器件。而且,由于分子链结构的刚性使得聚苯硫醚等衍生物都具有优良的耐高温、耐腐蚀、阻燃、均衡的力学性质和极好的尺寸稳定性以及优良的电性能等特点,使得它们被广泛作为结构性高分子材料使用。 本文是采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法来研究聚苯硫醚(PPS)孤立分子和晶态的结构以及电子性质,首先,对PPS的基态结构发现采用GGA近似得出的结果与实验符合的很好;从计算出的PPS孤立分子的电子结构可以看出虽然在苯环之间引入S原子,但π电子的离域性还相当程度的存在,而能带结构与其它理论结果符合的很好,但是计算出的带隙比实验值要偏小,这是由于LDA在计算材料特别是半导体时,所出现的共性;对晶态PPS,我们与孤立的PPS分子比较,发现晶态PPS的两条分子链之间的相互作用对能带结构和态密度产生明显的影响。其次,我们给出了其它几种聚芳硫醚(PAS)的基态空间构型,计算了聚芳硫醚(PAS)的力学性质——杨氏模量,但得出的数值都比实验值偏大,这是因为实验值都是在室温下测得的,而我们的计算是在0K下,而且温度越高,杨氏模量越低,这正与我们得出的数值偏大一致。最后,我们比较了PPS和PPS经P-型掺杂得到的PBT的电子性质,发现PBT的导电性要比PPS的导电性强。
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