Plastics_11_2013

w w w . p l a s t i c s . r u 49 СПЕЦТЕМА/ СПЕЦИАЛЬНЫЕ ПЛАСТМАССЫ П Л А С Т И К С № 1 1 ( 1 2 9 ) 2 0 1 3 Первым проводящим полимером, с ко- торого началось развитие исследований в данном направлении, был полиацетилен. В виде твердых серебристых пленок его впервые синтезировал из ацетилена Хи- деки Ширакава в Токийском технологи- ческом институте в 1974 году. В 1977 году он же одновременно с учеными из США установил, что частичное окисление по- лиацетилена молекулярным йодом или другими реагентами резко увеличивает его проводимость. Хорошо изучены такие классы органических проводящих полиме- ров, как полисульфид-p-фенилен, а также полипарафениленвинилен (ППВ). ППВ и его растворимые производные появились в качестве прототипа электролюминес- центных полупроводниковых полимеров. В настоящее время поли-3-алкитиофен яв- ляется материалом для солнечных батарей и транзисторов. Не так хорошо изучены другие проводящие полимеры: полииндол, полипирен, поликарбазол, полиазулен, по- лиазерин, полифлуорен и полинафталин. Чтобы полимер мог проводить электри- чество, его молекула должна состоять из атомов углерода, соединенных по очере- ди одинарными и двойными химически- ми связями. Еще в ней должны быть так называемые «потенциально заряженные группы». Если внедрить в такую молекулу функциональную группу, легко отдающую электрон, то в полимерном материале будут образовываться многочисленные свобод- ные носители электрического заряда. По- лимер становится проводящим: электриче- ский ток течет через него так же легко, как через традиционно используемые для этих целей металлы. Проводящие полимеры, полученные Хи- деки Ширакавой на основе полиацетилена, имели удельную проводимость порядка 0,001-0,01 Ом·см, что приблизительно соот- ветствует полупроводникам. В дальнейшем были синтезированы материалы с уровнем удельной проводимости 10 тыс. Ом·см, ко- торые уже можно условно назвать прово- дниками. Первый синтезированный полиацетилен оказался непригодным для последующей переработки и нестабильным на воздухе, поэтому интерес ученых обратился к другим полимерам с внутренней проводимостью, таким как поли(п-фенилен), полипиррол, политиофен, полианилин и их произво- дным. Они демонстрировали подобное по- лиацетилену поведение, но во многих слу- чаях были стабильными, и их можно было перерабатывать, комбинировать с другими полимерными материалами для получения соединения с требуемой проводимостью. Например, докторЮ-Лин Лу из Универ- ситета Техаса в Остине (США) модифици- ровала полианилин таким образом, что его проводимость может «настраиваться» непо- средственно в процессе производства, при этом изменение соотношения полианилин/ электронодонорные добавки позволяет уве- личить проводимость материала в 1,5-10 раз в зависимости от типа присадки. Конечно, проводимость полианилина пока еще не может соперничать с электро- проводимостью меди, серебра или золота, использующихся в электронных схемах, но увеличение проводимости органическогома- териала на порядок, до уровня проводника, позволяет говорить о близком наступлении эры более дешевых органических проводов и электрических контактов. Кроме того, хи- мически модифицированный полианилин имеет ряд преимуществ в ценовом отноше- нии по сравнению с обычно используемыми металлами. Несколько иной способ получения про- водящих полимеров — электрохимическое окисление мономеров на поверхности инертного электрода. Большинство прово- дящих полимеров изготавливается путем окисления связи моноциклического пред- шественника. Такая реакция влечет за собой дегидрирование: n H-[X]-H → H-[X] n -H + +2(n-1)H + +2(n-1) e - . Проводящие полимеры имеют низкую растворимость в органических растворите- лях, что снижает их технологичность. Кроме того, заряженная органическая полимерная Фото BASF