Polimeros conductores
Páginas: 43 (10547 palabras)
Publicado: 7 de abril de 2010
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 polimérica permite procesaral 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. La conductividad es unapropiedad 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 polímeros conductores son:
1
1. Porsíntesis 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 al potencial 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 un disolvente y una sal. Esta permite elpaso 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 un polímero 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 10-104 S.cm-1. Cuando en la literatura se habla de polímerosconductores, 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
.
Z
bipolarón
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Revista Iberoamericana de Polímeros Fernández
Volumen 4(4), Diciembre de 2003 Polímeros conductores……….….
AZ Z Z
A-
+
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 conductividad varía progresivamente con el grado de oxidación. Un solo material cubre,...
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 polimérica permite procesaral 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. La conductividad es unapropiedad 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 polímeros conductores son:
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1. Porsíntesis 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 al potencial 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 un disolvente y una sal. Esta permite elpaso 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 un polímero 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 10-104 S.cm-1. Cuando en la literatura se habla de polímerosconductores, 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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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 conductividad varía progresivamente con el grado de oxidación. Un solo material cubre,...
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