Polímeros Conductores

POLÍMEROS CONDUCTORES COMO ALTERNATIVA TECNOLÓGICA EN LA PROTECCIÓN DE NUESTRO AMBIENTE

Marisela Choy M. Laboratorio de Electroquímica, Departamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Los Andes, Mérida 5101, Venezuela. E-mail : marisela @ciens.ula.ve

RESUMEN Numerosas investigaciones sobre polímeros orgánicos conductores se basan en el desarrollo de nuevos polímerosconjugados, los cuales son aplicados en baterías recargables, capacitores electrolíticos, ventanas ópticas, celdas a combustibles, etc. Los tópicos en este trabajo describen los principales parámetros considerados en el diseño y síntesis de estos nuevos materiales, especialmente en los procesos de electropolimerización. Algunos ejemplos de polímeros conductores, su caracterización y aplicaciones sondiscutidos. INTRODUCCIÓN

En esta última década, el desarrollo de una nueva clase de polímeros orgánicos, llamados metales sintéticos, con la remarcable capacidad de conducir corriente eléctrica presenta un alto potencial para sus aplicaciones tanto a nivel científico como tecnológico. Este concepto nuevo sobre los polímeros, ha concertado a científicos de diferentes áreas, tales como la química,física, ingeniería eléctrica, ciencia de los materiales, a trabajar

hacía un objetivo común: controlar las propiedades eléctricas y mecánicas de estos materiales, resultando el campo de los polímeros conductores altamente interdisciplinario.

Este importante logro, se inicia como parte de las investigaciones de los conductores eléctricos orgánicos. En 1970, uno de los descubrimientos claves en eldesarrollo de esta área lo constituye la alta conductividad del polisulfunitruro (SN) x , un polímero inorgánico explosivo, el cual se transforma superconductor a 0,3 K. En 1974, Shirakawa (2) preparaba el poliacetileno usando un catalizador de polimerización tipo Ziegler – Nata, y un fortuito accidente causado por el paso del gas acetileno a través de una solución de n-heptano y el catalizadorZiegler Ti(OC4H9)4 /Al (C2H5)3, el cual estaba altamente en exceso en relación a la cantidad normalmente usada, dio lugar a una película policristalina, flexible, aislante y lustrosa comparada al polvo que usualmente se obtenía. Posteriormente en 1977, Shirakawa (Instituto de Tecnología de Tokio, Japón), A. MacDiarmid (Universidad de Pensilvania) y A. Heeger (Universidad de California)

descubrenque la oxidación parcial con yodo u otros reactivos transforman la película de poliacetileno a 109 veces más conductor que el original. Este proceso de transformación se denomina dopaje, por analogía al dopaje en semiconductores. Dicha designación es correcta en que el aumento en conductividad se observa cuando el material toma muy pequeñas cantidades de ciertas especies químicas, sin embargo, unmejor entendimiento de la naturaleza de los procesos de dopaje en (CH) x (en los polímeros) ha indicado que este concepto es diferente en relación al dopaje de un semiconductor clásico. El p-dopaje de un polímero se refiere a la oxidación parcial del polímero, por ejemplo: (CH)x --à [(CHy+]x + (xy)e(1)

El proceso puede obtenerse química o electroquímicamente. En orden de preservar laelectroneutralidad en el sistema se debe aportar un contra – anión, A-:

[(CHy+)]x + (xy) A- --à [(CHy+)Ay- ]x

(2)

Por ejemplo, cuando (CH) x es p-dopado con iodo, la reacción puede considerarse que ocurre según las siguientes etapas:

(CH) x +xy /2 I2 --à (xy) I- + (xy)I2 --à

(CHy+)x + (xy) I(xy)I3 -

(3) (4) (5)

(CHy+ + (xy) I3- -à [(CHy+) (I3-)y]

Análogamente, n-dopado se refiere ala reducción parcial del polímero conductor: (CH) x + (xy) eà [(CHy- )]x (6)

Igualmente, para mantener la electroneutralidad, un catión, M+ debe ser suministrado

[( CHy-)]x + (xy)M+ --à [(My + (CHy- )]x

(7)

En la forma dopada, la cadena del polímero puede ser tanto positiva o negativamente cargada y los contraiones “dopantes” tales como I3– o Na+, actúan neutralizando la carga....