POLIMERY PRZEWODZĄCE Paulina Lubelczyk klasa 1LOd

Co to jest polimer? Związek wielkocząsteczkowy. W najprostszym przypadku polimer jest liniową cząsteczką zawierającą od kilkuset do kilkuset tysięcy atomów, która powstaje w wyniku kolejnego przyłączania takiego samego „motywu” zwanego jednostką powtarzalną (merem). Własności tworzyw wielkocząsteczkowych zależą nie tylko od wielkości makrocząsteczek, ale od ich wzajemnego ułożenia, czyli struktury nadcząsteczkowej.

Polimery i tworzywa o zwiększonym przewodnictwie elektrycznym. Polimery są w zasadzie złymi przewodnikami prądu elektrycznego i dobrymi izolatorami. Dzięki temu znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle elektrochemicznym jako izolacje kabli i przewodów elektrycznych, izolacje urządzeń i zespołów elektrochemicznych i elektronicznych oraz różnego rodzaju obudowy sprzętu, maszyn.

Telefon z gumy? Podstawową wadą materiałów w elektronice jest ich ciężar i niewystarczające własności mechaniczne. Z urządzeniami elektronicznymi należy obchodzić się ostrożnie. Upuszczenie telefonu na podłogę powoduje zniszczenie, natomiast nie grozi to niczym gumowej piłce. Rozwiązaniem problemu mogą być wielkocząsteczkowe przewodniki i półprzewodniki, inaczej zwane polimerami przewodzącymi, za których odkrycie przyznano Nagrodę Nobla w 2000r.

Zastosowania odbiegają od wyobrażeń. Na razie nie sprawdziły się przewidywania o zastosowaniu polimerów przewodzących w bateriach. Konstrukcje nie zapewniały lepszej wydajności niż stosowane baterie litowe. Trwałość układów nie była zadowalająca. Plastikowe tranzystory nie zastąpiły materiałów wykonanych z typowych półprzewodników. Okazały się powolne z punktu widzenia wymagań dzisiejszej techniki komputerowej. Jednak prace nad stworzeniem szybkich układów elektronicznych wykorzystujących polimery są kontynuowane, ponieważ sukces oznaczałby praktyczną realizację koncepcji elektroniki molekularnej, czyli dziedziny dotyczącej układów elektronicznych tworzonych przez pojedyncze cząsteczki.

Otrzymywanie polimerów przewodzących. Otrzymanie polimerów przewodzących wymaga syntezy i polimeryzacji odpowiedniego monomeru oraz domieszkowania polimeru. Polimeryzacja przeprowadzana jest za pomocą jednej z metod powszechnie stosowanej w chemii polimerów, np. za pomocą katalizatorów Zieglera -Natty, Friedela - Kraftsa, czy podstawienia nukleofilowego. Bardzo ważnym czynnikiem decydującym o użyteczności danej metody jest to, w jakiej postaci otrzymywany jest polimer i jaka jest jego krystaliczność.

Ważniejsze polimery przewodzące. Poliacetylen – najprostszy modelowy polimer z układem sprzężonych wiązań typu pi Polianilina – interesujący polimer przewodzący ze względu na rozmaitość form i przemian Polipirol – odznacza się wysoką trwałością i odpornością na warunki atmosferyczne Politiofeny - posiadają wysokie przewodnictwo po domieszkowaniu, niezłą trwałość oraz rozpuszczalność Polifenyleny Polidiacetyleny

Realne zastosowania polimerów przewodzących. Pokrycia antystatyczne Osłony przeciwradarowe w samolotach wojskowych i osłony przed promieniowaniem podczerwonym Pokrycia antykorozyjne Materiały łączące elementy elektroniczne z płytką montażową w układach elektronicznych Diody elektroluminescencyjne (light emitting diodes, LED)

„Organiczne przewodzi” Elementy elektroniczne zbudowane są z materiałów nieorganicznych: metale, półprzewodniki krzemowe lub inne. Substancje organiczne: tworzywa sztuczne, stosowane są jedynie jako izolatory lub dielektryki. Taki kierunek rozwoju wynikał z utrzymującego się przez lata przeświadczenia, że substancje organiczne nie są zdolne do przewodzenia prądu elektrycznego, a ich własności półprzewodnikowe są gorsze niż np. monokrystalicznego krzemu.

Szczególna postać chemiczna. W cząsteczkach polimerów przewodzących muszą występować naprzemiennie wiązania pojedyncze i podwójne, określamy to mianem "układu sprzężonych wiązań podwójnych".

Podwójne wiązanie. Układ sprzężonych wiązań podwójnych nadaje interesujące własności elektronowe polimerom, ale ma również pewne negatywne konsekwencje takie jak: polimer staje się nierozpuszczalny i nietopliwy, a więc nieprzetwarzalny w technologicznie użytecznej formie. Na szczęście współczesna chemia polimerów dysponuje wieloma narzędziami pozwalającymi rozwiązać ten problem.

Jak ułatwić rozpuszczanie polimeru? Dołączenie giętkich grup bocznych do łańcucha głównego (czyli takich, w których są tylko wiązania pojedyncze ) powoduje, że polimer staje się rozpuszczalny, nie tracąc własności półprzewodnikowych.

Wprowadzamy grupy. Rozpuszczalny polimerowy metal organiczny można otrzymać, wprowadzając grupy solubilizujące (ułatwiające rozpuszczanie)

Procedura. Na przykładzie polianiliny domieszkowanej anionem kwasu dodecylobenzenosulfonowego (kolorem niebieskim oznaczono łańcuch polianiliny, natomiast kolorem czerwonym oznaczono dołączany łańcuch). Nierozpuszczalna polianilina „staje się” rozpuszczalnym metalem polimerowym.

Cóż za wygoda. Polimery przewodzące niebawem zapoczątkują erę elektroniki molekularnej.Pojawią się laptopy, które można będzie zwinąć w rulon i „upchnąć” kolanem w plecaku bez ryzyka ich uszkodzenia.

Najtrwalszy polimer przewodzący. Poli(3,4-etylenodioksytiofen) - jeden z najtrwalszych polimerów przewodzących przykład jego zastosowania to: najnowocześniejsze kondensatory