Chemia i Biznes

W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia Państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Państwa urządzeniu końcowym. Mogą Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej "Polityce prywatności Cookies"

Rozumiem i zgadzam się

Konfiguracja makiety

Polimery przewodzące – branża z przyszłością

2011-06-08

Według BCC Research, wartość popytu na polimery i polimery przewodzące w przemyśle elektronicznym będzie rosnąć z 1,9 mld dol. w 2010 r. do ok. 5,9 mld dol. w 2015 r. Potwierdza to również raport Global Industry Analysts, Inc, (zapotrzebowanie na amerykańskim rynku wyniesie 240,5 tys. t w 2015 r.). Oprócz komponentów dla sektora elektrotechnicznego i elektronicznego rosnącym zainteresowaniem będą się cieszyły baterie litowo-polimerowe w przemyśle samochodowym oraz opakowania antystatyczne.

Badania naukowe nad polimerami przewodzącymi rozpoczęły się na przełomie lat 60 i 70. XX w. W 2000 r. ich odkrywcom (Hideki Shirakawa, Alan G. MacDiarmid i Alan J. Heeger) przyznano nagrodę Nobla. Naukowcy prowadzili badania nad poliacetylenem, który w czystej postaci jest półprzewodnikiem o niskim przewodnictwie właściwym, znacznie mniejszym niż powszechnie stosowanego w elektronice krzemu (dla którego przewodnictwo właściwe wynosi ok. 10-3 S/m). Wykazali oni, że poddanie poliacetylenu działaniu par bromu lub jodu powoduje bardzo duży wzrost jego przewodnictwa elektrycznego. Proces ten został nazwany domieszkowaniem. Obecnie znanych jest już wiele innych polimerów przewodzących. Do czterech najważniejszych zaliczyć należy poliacetylen, polianilinę, polipirol, politiofen, a także poli(3-alkilotiofen), polifenylowinylen, poli(tienylowinylen), poli(parafenylen), poli(izo-tionaftalen), polifuran, poli(benzenotiol).
Biorąc pod uwagę mechanizm przewodzenia, wśród polimerów przewodzących można wyróżnić trzy grupy, a mianowicie polimery przewodzące:
■ "po głównym łańcuchu" – nazywane są polimerami skoniugowanymi lub polimerami metalicznymi. Należą do nich m.in. poliacetylen, polianilina, polipirol, politiofen oraz ich odmiany,
■ poprzez mechanizm kompleksowania z przeniesieniem ładunku,
■ jonowo (polielektrolity), w których jony są transportowane przez kanały występujące między łańcuchami polimerów.
Polimery przewodzące są lekkie, mają znakomite własności mechaniczne, nie podlegają korozji, a jeśli doda się do nich odpowiednie stabilizatory czy antyutleniacze to utrzymują swoje własności przez wiele lat. Można je rozpuścić bez zmiany ich stanu chemicznego, czego nie można zrobić z metalami i krzemem. Polimerowy półprzewodnik łatwo można nanieść na ogromną płaszczyznę.
Naukowcy najwięcej uwagi poświęcają polianilinie (PANI) ze względu na jej szerokie możliwości technologiczne. Produkcja tego polimeru jest niedroga i mało skomplikowana, a proces domieszkowania prosty w realizacji. Jedną z jej głównych wad jest słaba lub ograniczona rozpuszczalność. Jednak odpowiednio przygotowana umożliwia otrzymanie kompozytów przewodzących z różnymi polimerami. Polianilinę otrzymano po raz pierwszy w Polsce na Wydziale Chemii Uniwersytetu A. Mickiewicza w Poznaniu (1975 r.). Do najbardziej znaczących osiągnięć prof. Pronia (inicjatora badań nad polimerami przewodzącymi w Polsce) i jego zespołu należy otrzymanie przewodzącej polianiliny, przetwarzalnej zarówno z roztworu, jak i na drodze termicznej.
Badania nad rozwiązaniem problemu ograniczonej rozpuszczalności PANI prowadzili naukowcy z Politechniki Warszawskiej i Rzeszowskiej. W dofinansowanej ze środków unijnych pracy wykazali, że oligomery aniliny po domieszkowaniu wykazują zadowalające przewodnictwo elektryczne i lepiej rozpuszczają się w rozpuszczalnikach organicznych niż PANI. Z polimerami konstrukcyjnymi czy powłokotwórczymi (polimetakrylanem metylu, żywicą epoksydową) mogą tworzyć jednorodne układy wykorzystywane np. w lotnictwie.
Producentami polianiliny są m.in. takie firmy, jak Panipol, Eeonyx, Fibron Technologies, Crosslink i Enthone.

 

 

 

Zastosowanie
Polimery przewodzące, ze względu na swoje właściwości, budzą ogromne zainteresowanie naukowców i inżynierów. Połączenie dużej elastyczności tworzyw sztucznych z przezroczystością i dobrą przewodnością elektryczną czyni je znakomitymi zamiennikami metali. Dzięki tym cechom można je stosować do wytwarzania niełamliwych przewodów, membran i przezroczystych elektrod w przenośnych komputerach i świecących wskaźnikach.
Polimery przewodzące są używane do produkcji kompozytów chroniących przed nagromadzeniem się ładunków elektrostatycznych (Electrostatic Dissipation Charge – ESD) i przed elektromagnetyczną interferencją. Według RTP Company, straty wywołane tymi niekorzystnymi zjawiskami sięgają w skali globalnej 40 mld dol. rocznie. Warstwa ochronna składa się z kompozytu, np. domieszkowanej polianiliny i ABS. Kompozyty ekranujące stosowane są w telekomunikacji, medycynie, elektronice samochodowej i domowego użytku oraz w innych dziedzinach.
Dobra przewodność wpływa również na to, że polimery silnie pochłaniają promieniowanie radarowe i podczerwone. Dzięki tym właściwościom są używane np. w samolotach niewidzialnych przez radary czy w tkaninach maskujących żołnierzy przed noktowizorami.
Z polimerów przewodzących (polianiliny, polipirolu) lub kompozytów są wytwarzane powłoki antystatyczne. Zaletą powłok antystatycznych jest przezroczystość, brak reakcji z pokrywanym materiałem oraz utrzymanie antystatycznych właściwości niezależne od temperatury otoczenia i wilgotności. Polipirol wykorzystywany jest także do produkcji powłok na tkaninach, które dobrze dopasowują się do kształtów ludzkiego ciała i funkcjonują jako sensory biomechaniczne, monitorujące ruchy człowieka.
Zjawisko emisji światła pod wpływem przyłożenia napięcia elektrycznego w polimerach przewodzących zostało wykorzystane w budowie organicznych diod elektroluminescencyjnych OLED (Organic Light Emitting Diodes). Pierwszym polimerem, w którym zauważono to zjawisko był polifenylenowinylen (prace prowadzone na Uniwersytecie w Cambridge). Pierwszą działającą diodę OLED zbudowali naukowcy pracujący dla firmy Eastman Kodak, a pierwszym seryjnie produkowanym urządzeniem wyposażonym w wyświetlacz OLED był palmtop firmy Sony. Diody OLED znalazły zastosowanie jako ekrany w telefonach komórkowych, odtwarzaczach MP3 i MP4, radiach samochodowych, kamerach cyfrowych i innych. Wyświetlacze OLED są znacznie bardziej energooszczędne, dają lepszy kontrast obrazu i większą jasność niż tradycyjne. Diody organiczne umożliwiają wytwarzanie zwijanych wyświetlaczy, ekranów wszytych w odzież oraz lżejszych komputerów. Pierwsze telewizory OLED pojawiły się w 2007 r. Według prognoz firmy badawczej DisplaySearch, światowa wartość rynku telewizorów OLED wzrośnie z 2 mln dol. w 2009 r. do 2371 mln dol. w 2016 r.


CAŁY ARTYKUŁ ZNAJDĄ PAŃSTWO W NR 3/2011 "CHEMII I BIZNESU". ZAPRASZAMY.



tworzywa sztucznepolimery przewodząceprzemysł elektroniczny

Podoba Ci się ten artykuł? Udostępnij!

Oddaj swój głos  

Ten artykuł nie został jeszcze oceniony.

Dodaj komentarz

Redakcja Portalu Chemia i Biznes zastrzega sobie prawo usuwania komentarzy obraźliwych dla innych osób, zawierających słowa wulgarne lub nie odnoszących się merytorycznie do tematu. Twój komentarz wyświetli się zaraz po tym, jak zostanie zatwierdzony przez moderatora. Dziękujemy i zapraszamy do dyskusji!


WięcejNajnowsze

Więcej aktualności





WięcejNajpopularniejsze

Więcej aktualności (192)



WięcejPolecane

Więcej aktualności (97)





WięcejSonda

Czy fake newsy w branży chemicznej to problem?

Zobacz wyniki

WięcejW obiektywie