Polimeros

UNIDAD I

PROPIEDAD DE LOS MATERIALES PARA INGENIERIA ELECTRICA

* OBTENCION Y CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALES EN LA NATURALEZA

a) POLIMEROS

Concepto
Un polímero (del griego poly, muchos; meros, parte, segmento) es una sustancia cuyas moléculas son, por lo menos aproximadamente, múltiplos de unidades de peso molecular bajo. La unidad de bajo peso molecular es el monómero. Si elpolímero es rigurosamente uniforme en peso molecular y estructura molecular, su grado de polimerización es indicado por un numeral griego, según el número de unidades de monómero que contiene; así, hablamos de dímeros, trímeros, tetrámero, pentámero y sucesivos. El término polímero designa una combinación de un número no especificado de unidades. De este modo, el trióximetileno, es el trímero delformaldehído.

Propiedades eléctricas
CONDUCTIVIDAD
      Tal y como ocurre con los semiconductores, los polímeros pueden ser dopados mediante la adición de pequeñas cantidades de ciertos átomos que modifican sus propiedades físicas. Se ha empleado el dopaje en diversos polímeros, como las polianilinas, polipirroles y politiofenos, logrando nuevamente un aumento considerable de laconductividad eléctrica.
       La gran mayoría de los polímeros conductores son polímeros p conjugados cuya cadena principal tiene enlaces dobles y sencillos alternados. Los átomos de C en la cadena principal tienen una hibridación sp2. Esta hibridación crea enlaces s covalentes entre los C de la cadena principal y los C de las cadenas ramificadas. La hibridación sp2 deja un orbital p no enlazado; estosorbitales se solapan y forman un enlace p. La flexibilidad de los polímeros les permite rotar  alrededor  de  los  enlaces  y  producir el movimiento de las cadenas.
     La conductividad en los polímeros conductores, aunque puede alcanzar valores metálicos (s >104 S/cm), es diferente de la conductividad metálica. En los polímeros conductores ésta sigue un proceso complejo que depende de lapreparación y el dopado. Varios mecanismos que explican dicha conductividad han sido propuestos a lo largo de los últimos años. En un material conductor el flujo eléctrico proviene del movimiento  de  electrones,  los cuales pueden moverse dentro y a través de estados discretos de energía, conocidos como bandas. Cada banda tiene una capacidad finita de ser ocupada por electrones y las bandas tambiénpueden estar vacías. El movimiento de los electrones ocurre únicamente entre bandas parcialmente llenas; la conducción de electricidad no puede llevarse a cabo ni en bandas completamente llenas ni en bandas vacías, como es el caso de los aislantes o de los semiconductores. Por el contrario, los metales poseen bandas parcialmente llenas. Existen dos tipos de bandas que determinan la conducción deelectricidad en un material. Por un lado, la banda con el mayor grado de ocupación es llamada banda de valencia, mientras que la banda superior a ésta es conocida como banda de conducción. Los polímeros ordinarios se comportan como aislantes, ya que tienen una banda de valencia llena y una banda de conducción vacía. En el caso de los materiales aislantes existe una importante separación energéticaentre estas dos bandas, mientras que en el caso de los semiconductores esta separación es algo menor. Los polímeros conductores difieren de los polímeros aislantes debido, principalmente, a la presencia de agentes dopantes que modifican la cantidad de electrones en las distintas bandas. Los dopantes conocidos como tipo p remueven electrones de la banda de valencia, dejando a la molécula cargadapositivamente.  Los dopantes  tipo  n  agregan electrones a la banda de conducción; de esta manera, la carga de la molécula resultará de signo negativo. Mediante el proceso de dopaje, la carga agregada al polímero (o removida de éste) produce un cambio en la posición de los átomos. Dichos cambios dan como resultado la aparición de “islas” de carga que pueden ser de tres tipos distintos, llamados...