databáze vlastností polymerů
vodivé polymery
většina organických polymerů je od přírody izolátory. Nicméně, několik vnitřně vodivých polymerů (Icp) existují, že mají střídavě jeden a dvojných vazeb podél polymerního páteř (konjugované vazby) nebo které jsou složeny z aromatických kroužky jako fenylen, naftalenu, anthracenu, pyrrolových, a thiofen, které jsou připojeny k sobě prostřednictvím uhlík-uhlík jednoduché vazby.
prvním syntetizovaným polymerem s významnou vodivostí byl polyacetylen (polyethyn). Jeho elektrickou vodivost objevili Hideki Shirakawa, Alan Heeger a Alan MacDiarmid, kteří za tento objev získali v roce 2000 Nobelovu cenu za chemii. Tento polymer poprvé syntetizovali v roce 1974, kdy připravovali polyacetylén jako stříbřitý film z acetylenu za použití katalyzátoru Ziegler-Natta. Přes jeho kovový vzhled, první pokus nepřinesl velmi vodivý polymer. O tři roky později však zjistili, že oxidace halogenovými parami vytváří mnohem vodivější polyacetylenový film.1 jeho vodivost byla významně vyšší než jakýkoli jiný dříve známý vodivý polymer. Tento objev zahájil vývoj mnoha dalších vodivých organických polymerů.
vodivost nedopovaných konjugovaných polymerů, jako je polyacetylén, je způsobena existencí vodivého pásma podobného kovu. V konjugovaném polymeru tvoří tři ze čtyř valenčních elektronů silné vazby σ hybridizací sp2, kde jsou elctrony silně lokalizovány. Zbývající nepárový elektron každého atomu uhlíku zůstává v orbitálu pz. Překrývá se se sousedním Pz orbitalem a vytváří π vazbu. Π elektrony těchto konjugovaných orbitalů pz se překrývají a vytvářejí rozšířený orbitální systém pz, kterým se elektrony mohou volně pohybovat (delokalizace π elektronů). Nedopované polymery však mají poměrně nízkou vodivost. Pouze tehdy, když je elektron odstraněn z valenčního pásma oxidací (p-dopingem) nebo je přidán do vodivého pásma redukcí (n-dopingem), stává se polymer vysoce vodivým. Čtyři hlavní metody dopingu jsou
-
Redox p-doping: Některé z π-vazeb jsou oxidovány zpracováním polymeru oxidačním činidlem, jako je jod, chlor, pentafluorid arsenu atd.
-
Redox n-doping2: některé z π-vazeb jsou redukovány zpracováním polymeru redukčními činidly, jako je lithium, a naftalin sodný.
-
Elektrochemické p – a n-dopingu: Doping je dosaženo tím, že katodická redukce (p) nebo anodická oxidace (n)
-
Foto-Indukované Doping: polymeru je vystaven vysoké energie záření, která umožňuje elektrony přejít na vedení kapely. V tomto případě jsou kladné a záporné náboje lokalizovány přes několik vazeb.
Doping zvyšuje vodivost o mnoho řádů. Byly hlášeny hodnoty až 102-104 S / m. Dalším způsobem zvýšení vodivosti je mechanické vyrovnání polymerních řetězců. V případě polyacetylene, vodivosti stejně vysoká jako 105 S/m byly nalezeny který je stále ještě několik veličin nižší než vodivost stříbra a mědi (108 S/m), ale více než dostatečné pro elektronické aplikace, jako je polymer na bázi tranzistorů, světlo-emitující diody a lasery.
níže uvedená tabulka uvádí typické vodivosti některých běžných konjugovaných polymerů a jejich opakovacích jednotek. Skutečná vodivost závisí nejen na struktuře a morfologii polymeru, ale také na typu příměsi a jeho koncentrace.
| Sloučenina | Opakující se Jednotky | Vodivost (S cm-1) |
| trans-Polyacetylene |  |
103 – 105 |
| Polythiophene |  |
103 |
| Polypyrrole |  |
102 – 7.5 · 103 |
| Poly(p-fenylen) |  |
102 – 103 |
| Polyaniline |  |
2 · 102 |
| Poly(p-fenylen vinylene) |  |
2 · 104 |
