Introducere 3 Structura polimerilor conductivi si natura conductiei electrice 4 Metode de sinteza. Principalele tipuri de polimeri conductivi 5 Poliacetilena si derivati 6 Polianilina 9 Polifenolul 10 Polipirolul 11 Poliftalocianine 11 Polimeri cu conductibilitate electrica ridicata 12 Compozite electroconductoare 15 Aplicatii ale polimerilor conductivi 18 Acumulatori 19 Celule fotovoltaice 20 Dispozitive de afisare 21 Protectia anticoroziva 22 Dispozitive microelectronice 23 Electroliza si pilele de combustie 24 Senzori chimici 25 Bibiliografie .27
Introducere Polimerii conductivi s-au impus in cercetarea stiintifica interdisciplinara privind aspectele moderne ale sintezei organice, electrochimiei, catalizei, fizicii corpului solid si suprafetei cu aplicatii in campul tehnologiilor neconventionale de varf. Cercetarea aplicativa a vizat microelectronica, electrochimia, cataliza, stocarea energiei si a informatiilor, datorita proprietatilor deosebite ale acestor materiale si functiilor pe care le pot realiza: transportul si stocarea de sarcini electrice, activarea proceselor electrochimice, permeabilitatea selectiva si transportul ionilor. Proprietatile conductoare exceptionale ale metalelor sunt datorate completei delocalizari a electronilor de valenta: ionii metalici sunt imersati intr-un nor electronic care acopera intreaga retea. Prin analogie, grafitul este un metal bidimensional: conductia este datorata retelei plane de legaturi conjugate, in care electronii sunt de asemenea delocalizati. Polimerii conductivi sunt un caz limita: ei reprezinta metalul monodimensional, conductia realizandu-se prin lanturile filiforme de duble legaturi conjugate. In majoritatea cazurilor polimerul ca atare prezinta un comportament de tip semiconductor (conductivitatea sub 10-10 S.cm-1 ); el este doar un precursor al materialului conductor care se obtine printr-un dopaj corespunzator. Proprietatile electrice pot fi modificate pana la obtinerea unei conductivitati superioare metalelor. Doparea este favorizata de existenta unor defecte de tip radical, foarte mobile, care se oxideaza si se reduc usor. Initial neutri, acestia se incarca pozitiv sau negativ in prezenta unor dopanti acceptori, respectiv donori. Dopajul se poate realiza chimic sau electrochimic, dupa cum pentru oxidare sau reducere se folosesc substante chimice in solutie sau curentul electric. Materialele organice conductoare si semiconductoare pot fi molecule mici sau polimeri. Acestia din urma, la randul lor, pot fi polimeri preconjugati, polimeri cu grupe functionale electrochimic active sau polimeri neconductivi in amestec cu materiale conductoare (grafit, metale). Polimerii avand o retea puternic dezvoltata de duble legaturi conjugate, care pot fi dopati pana la atingerea unei stari avansate de conductie, sunt: poliacetilena, polipirolul, polianilina, politiofenul si derivatii lor. Proprietati conductoare pot fi intalnite si la compusi organici cu mase moleculare mici (porfirinele si metal-ftalocianinele) care se remarca prin proprietatile lor redox. Daca se grefeaza grupe functionale electrochimic active, cum ar fi ftalocianine, viologen sau ferocen pe lanturile polimerice de tip polietena, polistiren, policarbonat, se obtin proprietatile conductoare ale grupelor functionale intr-o structura de tip polimer. Proprietatile mecanice specifice ale polimerilor se mentin, pastrandu-se avantajul facilitatii de prelucrare. Densitatea mai mica a acestor materiale fata de metale permite obtinerea de acumulatori cu capacitate masica de cateva ori mai mare decat a celor clasici. Structura polimerilor conductivi si natura conductiei electrice Polimerii conductivi au aceste proprietati electrice deosebite datorita prezentei unor structuri tipice cum ar fi: lant de duble legaturi conjugate (poliacetilena) (fig.1), lant de nuclee aromatice necondensate (polifenilena) (fig.2), lant de heterocicluri (polipirol, politiofen) (fig.3), lant de nuclee aromatice in alternanta cu heteroatomi (polianilina) (fig.4), nuclee aromatice condensate (violantren) (fig.5). Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 5 Acesti polimeri au caracter semiconductor conform valorii conductivitatii (10-9 - 10-5 S.cm-1) si a coeficientului de variatie a acesteia cu temperatura. Conductibilitatea intrinseca este rezultatul prezentei unor defecte in lantul polimeric , asa cum apare de exemplu un defect de alternanta in poliacetilena, a carei delocalizare se poate extinde pana la 25 de atomi de carbon. Aceste defecte au mobilitate mare; pot aparea chiar spontan prin ruperea unei legaturi, formandu-se un diradical (fig. 6). Fig. 6 Acest tip de defecte sunt numite solitoni. Acestia pot fi nu numai radicali, ci si anioni sau cationi care se pot obtine prin reducere, respectiv oxidare, neutralitatea compusului este asigurata prin inglobarea in reteaua polimerului a unor impuritati de tip donor (D), respectiv acceptor (A) (fig. 7).
1. Teodora Badea, Maria Nicola, Danut Ionel Vaireanu, Ioana Maior, Anca Cojocaru "Electrochimie si coroziune", Editura Matrix, Bucuresti 2005 2. Gheorghe Hubca, Margareta Tomescu, Iuliana Nita, Cristian Parvu, "Polimeri utilizati in electronica, electrotehnica si in tehnica de calcul", Editura SemnE, Bucuresti 2006
Plătește în siguranță cu cardul și beneficiezi de garanția 200% din partea Proiecte.ro.
Simplu și rapid în doar 2 pași: completezi datele tale și plătești.
