전도성 고분자란?
전도성 고분자는 금속 전도체와 같은 전기 전도율을 갖는 고분자입니다. 일반적인 유기 폴리머와 달리 금속이나 반도체의 전기적, 자기적, 광학적 특성을 가진 폴리머입니다.
전도성 고분자적 기초
몇 개의 고분자가 전도되는 것은 여러 과정의 결과입니다. 예를 들어, 폴리탈렌과 같은 전통적인 중합체에서는 원자 전자가 혼합 공유 sp3 결합으로 존재합니다. 이러한 시그마 결합 전자는 이동성이 낮으며 물질의 전기 분해에 기여하지 않습니다. 그러나 혼란스러운 물질의 경우 상황은 완전히 다릅니다. 전도성 고분자는 sp2 하이브리드 탄소 중심에 인접한 골격 구조를 가지고 있습니다. 각 중심의 원자 전자는 다른 세 개의 시그마 결합에 수직인 pz 궤도에 존재합니다. 모든 pz 세포는 결합하여 분자를 형성하는데, 그 분자는 대부분 무질서합니다. 이러한 편향되지 않은 궤도에 존재하는 전자는 산화에 의해 도핑될 때 높은 이동성을 가집니다. 결과적으로, 합류 궤도는 1차원 전도성 밴드를 형성하며 그 안에 있는 전자는 밴드가 부분적으로 비어 있을 때 움직일 수 있습니다. 전도성 고분자의 밴드 구조는 광결합 모델에 의해 쉽게 계산할 수 있습니다. 이러한 유형의 물질은 이론적으로 전자가 덜 채워진 밴드에 채워지는 도핑을 줄일 수 있습니다. 그러나, 일반적으로 유기 전도체는 산화적으로 도핑되어 p형 물질을 만듭니다. 유기 전도체의 산화 도핑은 실리콘 반도체의 도핑과 유사하며, 이는 소량의 실리콘 원자를 가진 전자가 풍부한(예: P, 인) 또는 전자가 부족한(예: B, 붕소) 반응기로 대체됩니다. 도핑되지 않은 합류 중합체는 반도체 또는 절연체입니다. 일부 재료의 갭 에너지가 2eV보다 크며, 이는 열로 작동되는 전기에 비해 너무 큽니다. 따라서 폴리티오펜, 폴리아세틸렌과 같은 도핑되지 않은 고분자는 10-10 ~ 10-8S/cm의 더 낮은 전해값을 보입니다. 현재까지 발표된 가장 큰 디자인 값은 스트레치 지향 폴리아세틸렌 80kS/cm입니다. 폴리아세틸렌 전자는 사슬을 따라 무질서하지만 순수한 폴리아세틸렌은 금속이 아니다. 폴리아세틸렌은 단일 1.44 et 결합과 이중 1.36 son 결합이 교대로 이루어지는 구조를 가지고 있습니다.도핑 프리 설계를 증가시키기 위해서는 전계 효과 트랜지스터(유기 FET 또는 OFET) 또는 광 조사가 필요합니다. 일부 물질은 무기 비결정 반도체와 유사한 음의 차동 저항과 전압 "변화"를 보입니다. 일반적으로, 설계가 결정적이고 체인이 정렬될수록 더 높은 것으로 알려져 있습니다. 그러나 이는 폴리아닐린에는 해당되지 않으며 결정성이 매우 높은 PEDOT에 대해서는 최근에야 확인되었습니다.
전하 운반자의 운반 모델
전도성 고분자에서 전하 경력은 결함 영역뿐만 아니라 체인 사이의 격차에서도 이동할 수 있습니다. Mott는 전기 설계가 온도와 농도에 따라 달라지며, 온도에서의 설계 의존성은 일부 모델에 의해 설명될 수 있다고 설명했습니다.
Mott 모델
Mott 모델은 비결정 물질과 유기 고분자의 설계 메커니즘을 설명하고 설계 온도의 의존성을 설명하는 데 사용됩니다. 이 모델에서, Mott는 꼬인 시스템에서의 온도 거동을 설명하려고 노력했고 전하 경력이 포론 에너지의 흡수로 다른 에너지 상태로 이동하는 것을 관찰했습니다.
Schaefer Siebert Roth 모델
이 모델은 Mott 모델과 약간 다릅니다. Mott 모델은 가지치기 길이와 홉 거리가 고려되면 Schaefer-Sievert-Roth 모델은 공유 길이를 갖는 가지치기 길이를 고려합니다. 폴리아세틸렌이 도펀트 또는 엔도 펀드로 도핑 되면, α γ γ-최고 결합이 깨지고 폴리론, 바이폴리론 등의 전하 담지체가 나타나게 되며, 이러한 전하 담지체의 모습은 골격 구조 내에서와는 다른 공유 길이를 형성하게 됩니다.
전도성 고분자의 성질
전도성 고분자는 정전기 방지 물질에서 유망하며 상용 디스플레이와 배터리에 사용됐습니다. 문헌에 따르면, 그들은 유기 태양 전지, 인쇄된 전자 회로, 액추에이터, 일렉트로크로미즘, 슈퍼 커패시터, 화학 센서, 바이오 센서, 유연한 투명 스크린, 전자파 방패 및 인기 있는 투명(산화주석)을 대체할 가능성에서도 유망합니다. 또 다른 용도는 마이크로파 흡수 코팅, 특히 스텔스 항공기의 레이더 흡수 코팅입니다. 전도성 고분자는 우수한 전기적 및 물리적 특성과 저렴한 비용으로 점점 더 조작이 쉬워지고 있으며, 새로운 응용 분야에서 빠르게 인기를 얻고 있습니다. 특히, 전도성 고분자의 새로운 나노 구조 형태는 높은 표면적과 더 나은 분산으로 이 영역을 강화합니다. 연구 보고서를 보면 나노 섬유와 나노 스펀지 나노구조 중합체는 비나 노구 조 중합체에 비해 전기 용량이 크게 향상되었습니다.안정적이고 재현 가능한 분산의 가능성으로, PEROT과 폴리아닐린은 몇 가지 대규모 응용 프로그램을 개발했습니다. 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)는 주로 PSDOT(SPS=폴리스티렌) 설폰산의 형태로 투명한 디자인 층으로 사용됩니다. 폴리아닐린은 구리를 부식으로부터 보호하고 납땜이 최종 마감에 사용되는 것을 방지하기 위해 인쇄 회로 기판의 제조에 널리 사용됩니다.또한 폴리 돌은 경쟁 제품인 폴리아닐린 및 폴리 피롤에 비해 산화 활성, 열적 안정성 및 느린 분해 특성 때문에 다양한 응용 분야에서 주목받기 시작하고 있습니다.
광학적 성질
전도성 고분자는 전기 발광 특성이 있을 수 있습니다. 전기 발광은 전류에 의해 자극되는 빛입니다. 유기 화합물의 일렉트로루미네센스는 1950년대 초 베르나노스와 동료가 크리스틴 오렌지와 퀴나크린의 결정성 박막으로부터 일렉트로루미네센스를 처음 만들었을 때 알려졌습니다. 1960년, 다우 화학의 연구원들은 도핑을 사용하여 대체 작용 전기 발광 세포를 개발했습니다. 전압이 전도성 유기 고분자 필름의 얇은 층에 인가될 때 유사한 발광 현상이 관찰될 수 있습니다. 원래, 전기 발광이 가장 학문적인 관심사였지만, 현대의 전도성 고분자는 저전압 장치를 통해 충분한 에너지를 공급함으로써 실질적인 양의 빛을 생산할 수 있을 만큼 충분히 전도성이 있었습니다. 이러한 특성 때문에 유기 LED, 태양 전지판 및 광학 증폭기를 이용한 평면 패널 디스플레이가 개발되었습니다. 전기 발광은 각 전극의 전자와 구멍을 펌프질하는 것을 필요로 하고 이 두 개는 엑시톤을 형성하기 위해 재결합합니다. 이것은 여기자의 방사성 붕괴가 나타날 때입니다. 전도성 고분자의 전기 발광은 폴리(p-페닐렌 비닐엔)에서 처음 발견되었습니다. 폴리(p-페닐렌 비닐엔)의 밴드 격차는 약 2.5eV로 에너지값 --**으로 녹색-황색 빛을 방출합니다. 전도성 고분자는 또한 형광 또는 인광을 생성할 수 있으며 도핑 시 더 강한 광학 특성이 있습니다. 전도성 고분자의 광학 특성 변화는 고분자에 적용되는 화학 반응 또는 기차 효과와 같은 외부 요인에 의해 발생할 수 있습니다. 광학적 특성에 영향을 미치는 물리화학적 인자는 들뜸, 이온화 불순물, 재결합, 엑시톤 및 항력 인자와 같이 다양합니다. 이방성, 공유 결합 길이 및 위상 변색 반응의 정도는 광학 특성에 영향을 미치는 특징적인 화학적 요인입니다. 토폴러지 화학 반응은 UV 조사, 감마선 및 X선에 의해 발생하며 용매 유형에도 의해 발생합니다. 이러한 유형의 반응이 일어나려면 이량체 입체화학은 가장 가까운 이웃 이중 결합의 기하학에 따라 결정되어야 하며 인접한 단량체들 사이의 거리는 4A μs pour θ보다 작아야 합니다. 위상 화학적 반응은 폴리아세틸렌 또는 폴리아닐린과 같은 공유 시스템과의 중합에서 발생합니다. 방사선은 중합체와 헤드 그룹 사이에 수소 결합을 일으킵니다. 수소 결합 때문에 고분자의 골격 구조가 구부러집니다.
