ensayos
Páginas: 39 (9689 palabras)
Publicado: 11 de abril de 2013
Revista Iberoamericana de Polímeros
Fernández
Volumen 4(4), Diciembre de 2003
Polímeros conductores……….….
POLIMEROS CONDUCTORES: SINTESIS, PROPIEDADES Y
APLICACIONES ELECTROQUIMICAS
Toribio Fernández Otero
Cartagena. España
INTRODUCCION
El desarrollo científico y tecnológico ha dado lugar a dos tipos de materiales conductores electrónicos
con matriz polimérica: los conductoresextrínsecos y los intrínsecos. Los conductores extrínsecos con matriz
polimérica con materiales compuestos formados por un polímero, generalmente termoplástico, y una carga:
negro de humo, polvo metálico, hilos metálicos, etc. Por encima de la concentración de percolación los caminos
conductores existentes a lo largo del material le confieren conductividad electrónica. La matriz poliméricapermite procesar al material en operaciones industriales para conseguir distintos tipos de productos y acabados.
Cuando el umbral de percolación requiere concentraciones elevadas de carga, las propiedades del compuesto
pueden estar muy alejadas de las del material termoplástico.
Los conductores intrínsecos son materiales poliméricos cuyas moléculas son capaces de conducir la
electricidad. Laconductividad es una propiedad intrínseca del material, Los polímeros conductores más
comunes poseen una distribución de dobles enlaces C = C alternándose con enlaces carbono-carbono sencillos a
lo largo de la cadena: poliacetileno, polipirrol, politiofeno, polianilina,...
Poliacetileno
Polipirrol
N
N
N
N
N
Métodos de síntesis. Los métodos de síntesis más habituales de polímerosconductores son:
1
1. Por síntesis directa (el método fue desarrollado por Sirakawa en 1971). La pared interna de un
recipiente de vidrio se recubre con un catalizador Ziegler-Natta. El paso de una corriente de acetileno da lugar a
una película brillante de poliacetileno.
2. Por oxidación química del monómero. En una disolución monomérica se añade un oxidante cuyo
potencial corresponda alpotencial de oxidación del monómero: sales de Fe3+ en disoluciones de pirrol. Se
forma un precipitado negro de polipirrol. La presencia de otras sales mejora las propiedades del polímero al
favorecer su oxidación reversible.
3. Por oxidación electroquímica: Análoga a la oxidación química. Ahora el proceso es heterogéneo y
se produce sobre el ánodo de una célula electroquímica que contiene undisolvente y una sal. Esta permite el
paso de corriente y favorece la oxidación del polímero.
4. Por oxidación en plasma: La generación de un plasma inicia la polimerización en la superficie
sobre la que se proyecta.
5. A partir de precursores: Un polímero precursor, generalmente soluble, es aplicado en la superficie
deseada. Por calentamiento se descompone dando una molécula gaseosa y unpolímero conductor insoluble.
6. Otros métodos: Pirólisis parcial de polímeros no conductores, polimerizaciones fotoiniciadas,
polimerizaciones por condensación, etc.
Conductividad. La conductividad, determinada por el método de las cuatro puntas, de un polímero
neutro es baja (10-7-10-5 S.cm-1). Al ser oxidado la conductividad del material aumenta progresivamente hasta
alcanzar 10-104S.cm-1. Cuando en la literatura se habla de polímeros conductores, en realidad se trata de
polímeros oxidados. La oxidación supone la generación de radical-cationes o dicationes a lo largo de la cadena
polimérica (polarones ó bipolarones en la nomenclatura física).
Polarón
AZ
Z
Z
+
.
Z
Z
bipolarón
37
Z
Revista Iberoamericana de Polímeros
Fernández
Volumen 4(4),Diciembre de 2003
Polímeros conductores……….….
A-
A-
Z
Z
Z
+
+
Z
Z
Z
El principio de electroneutralidad de la materia se mantiene por incorporación de contraiones (aniones)
(A-). La oxidación es un proceso progresivo (y reversible, como se verá en la parte electroquímica) que da lugar
a la formación de un compuesto polímero-contraión de estequiometría variable. La...
Fernández
Volumen 4(4), Diciembre de 2003
Polímeros conductores……….….
POLIMEROS CONDUCTORES: SINTESIS, PROPIEDADES Y
APLICACIONES ELECTROQUIMICAS
Toribio Fernández Otero
Cartagena. España
INTRODUCCION
El desarrollo científico y tecnológico ha dado lugar a dos tipos de materiales conductores electrónicos
con matriz polimérica: los conductoresextrínsecos y los intrínsecos. Los conductores extrínsecos con matriz
polimérica con materiales compuestos formados por un polímero, generalmente termoplástico, y una carga:
negro de humo, polvo metálico, hilos metálicos, etc. Por encima de la concentración de percolación los caminos
conductores existentes a lo largo del material le confieren conductividad electrónica. La matriz poliméricapermite procesar al material en operaciones industriales para conseguir distintos tipos de productos y acabados.
Cuando el umbral de percolación requiere concentraciones elevadas de carga, las propiedades del compuesto
pueden estar muy alejadas de las del material termoplástico.
Los conductores intrínsecos son materiales poliméricos cuyas moléculas son capaces de conducir la
electricidad. Laconductividad es una propiedad intrínseca del material, Los polímeros conductores más
comunes poseen una distribución de dobles enlaces C = C alternándose con enlaces carbono-carbono sencillos a
lo largo de la cadena: poliacetileno, polipirrol, politiofeno, polianilina,...
Poliacetileno
Polipirrol
N
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Métodos de síntesis. Los métodos de síntesis más habituales de polímerosconductores son:
1
1. Por síntesis directa (el método fue desarrollado por Sirakawa en 1971). La pared interna de un
recipiente de vidrio se recubre con un catalizador Ziegler-Natta. El paso de una corriente de acetileno da lugar a
una película brillante de poliacetileno.
2. Por oxidación química del monómero. En una disolución monomérica se añade un oxidante cuyo
potencial corresponda alpotencial de oxidación del monómero: sales de Fe3+ en disoluciones de pirrol. Se
forma un precipitado negro de polipirrol. La presencia de otras sales mejora las propiedades del polímero al
favorecer su oxidación reversible.
3. Por oxidación electroquímica: Análoga a la oxidación química. Ahora el proceso es heterogéneo y
se produce sobre el ánodo de una célula electroquímica que contiene undisolvente y una sal. Esta permite el
paso de corriente y favorece la oxidación del polímero.
4. Por oxidación en plasma: La generación de un plasma inicia la polimerización en la superficie
sobre la que se proyecta.
5. A partir de precursores: Un polímero precursor, generalmente soluble, es aplicado en la superficie
deseada. Por calentamiento se descompone dando una molécula gaseosa y unpolímero conductor insoluble.
6. Otros métodos: Pirólisis parcial de polímeros no conductores, polimerizaciones fotoiniciadas,
polimerizaciones por condensación, etc.
Conductividad. La conductividad, determinada por el método de las cuatro puntas, de un polímero
neutro es baja (10-7-10-5 S.cm-1). Al ser oxidado la conductividad del material aumenta progresivamente hasta
alcanzar 10-104S.cm-1. Cuando en la literatura se habla de polímeros conductores, en realidad se trata de
polímeros oxidados. La oxidación supone la generación de radical-cationes o dicationes a lo largo de la cadena
polimérica (polarones ó bipolarones en la nomenclatura física).
Polarón
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Revista Iberoamericana de Polímeros
Fernández
Volumen 4(4),Diciembre de 2003
Polímeros conductores……….….
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El principio de electroneutralidad de la materia se mantiene por incorporación de contraiones (aniones)
(A-). La oxidación es un proceso progresivo (y reversible, como se verá en la parte electroquímica) que da lugar
a la formación de un compuesto polímero-contraión de estequiometría variable. La...
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