baza de date cu proprietăți polimerice
polimeri Conductori
majoritatea polimerilor organici sunt izolatori prin natură. Cu toate acestea, există câțiva polimeri conductori intrinseci (ICP) care au legături simple și duble alternante de-a lungul coloanei vertebrale a polimerului (legături conjugate) sau care sunt compuse din inele aromatice precum fenilenă, naftalină, antracen, pirol, și tiofen care sunt conectate între ele prin legături unice carbon-carbon.
primul polimer cu conductivitate semnificativă sintetizat a fost poliacetilena (polietina). Conductivitatea sa electrică a fost descoperită de Hideki Shirakawa, Alan Heeger și Alan MacDiarmid care au primit Premiul Nobel pentru Chimie în 2000 pentru această descoperire. Ei au sintetizat acest polimer pentru prima dată în anul 1974 când au preparat poliacetilena ca film argintiu din acetilenă, folosind un catalizator Ziegler-Natta. În ciuda aspectului său metalic, prima încercare nu a dat un polimer foarte conductiv. Cu toate acestea, trei ani mai târziu, au descoperit că oxidarea cu vapori de halogen produce un film mult mai conductiv de poliacetilenă.1 conductivitatea sa a fost semnificativ mai mare decât orice alt polimer conductiv cunoscut anterior. Această descoperire a început dezvoltarea multor alți polimeri organici conductivi.
conductivitatea polimerilor conjugați nedopați, cum ar fi poliacetilena, se datorează existenței unei benzi conductoare similare unui metal. Într-un polimer conjugat, trei dintre cei patru electroni de valență formează legături puternice de tip centi prin hibridizarea sp2, unde elctronii sunt puternic localizați. Electronul rămas nepereche al fiecărui atom de carbon rămâne într-un orbital pz. Se suprapune cu un orbital PZ vecin pentru a forma o legătură cu un sfert. Electronii optimi ai acestor orbitali PZ conjugați se suprapun pentru a forma un sistem orbital PZ extins prin care electronii se pot mișca liber (delocalizarea electronilor optimi). Cu toate acestea, polimerii nedopați au o conductivitate destul de scăzută. Numai atunci când un electron este îndepărtat din banda de valență prin oxidare (dopaj p) sau este adăugat la banda conductoare prin reducere (dopaj n), polimerul devine foarte conductiv. Cele patru metode principale de dopaj sunt
-
Redox p-doping: Unele dintre legaturile de oxid sunt oxidate prin tratarea polimerului cu un agent oxidant, cum ar fi iod, clor, pentafluorura de arsen etc.
-
Redox n-doping2: unele dintre legaturile de la centi sunt reduse prin tratarea polimerului cu un agent reducator, cum ar fi litiul si naftalina de sodiu.
-
dopajul electrochimic P și n: dopajul se realizează prin reducere catodică (p) sau prin oxidare anodică (n)
-
dopaj foto-Indus: polimerul este expus la radiații de mare energie care permite electronilor să sară la banda de conducere. În acest caz, sarcinile pozitive și negative sunt localizate pe câteva legături.
dopajul crește conductivitatea cu multe ordine de mărime. Au fost raportate valori de până la 102 – 104 S/M. O altă metodă de creștere a conductivității este alinierea mecanică a lanțurilor polimerice. În cazul poliacetilenei, s-au găsit conductivități de până la 105 S/m, care sunt încă cu câteva magnitudini mai mici decât conductivitatea argintului și a cuprului (108 S/m), dar mai mult decât suficiente pentru aplicații electronice, cum ar fi tranzistoare pe bază de polimeri, diode emițătoare de lumină și lasere.
tabelul de mai jos enumeră conductivitățile tipice ale unor polimeri conjugați comuni și ale unităților lor repetate. Conductivitatea reală depinde nu numai de structura și morfologia polimerului, ci și de tipul de dopant și de concentrația acestuia.
| compus | unitate repetitivă | conductivitate (s cm-1) |
| trans-Poliacetilenă |  |
103 – 105 |
| Politiofen |  |
103 |
| polipirol |  |
102 – 7.5 · 103 |
| Poli (p-fenilenă) |  |
102 – 103 |
| Polianilină |  |
2 · 102 |
| Poli (p-fenilen vinilen) |  |
2 · 104 |
