Tiểu Luận Tìm Hiểu Vật Liệu Polymer Dẫn Điện Là Gì, Polymer Dẫn Điện Là Gì

Như được nhắc trong một nội dung bài viết trước <1>, tính thuận nghịch doping/dedoping(oxid hóa/khử) hay là việc "hợp ly" thân polymer …MMMMMMM…., cùng dopant A -đưa mang lại chuyển hoándẫn điện/cách điện,

......MMMMMMMMMMM..... (dạng 1)+ A -

doping E dedoping

...MMM +A -MMMM +A -MMMM +A -MMM.... (dạng 2)

Dạng 1 là dạng biện pháp điện cùng dạng 2 là dạng dẫn điện. Sự chuyểnhoán nầy ko những tương quan đếnviệc đổi khác điện tính nhiều hơn làm biến hóa từ tính, quang đãng tính,hình dạng và size của vật tư polymer dẫn điện.Tính thuận nghịch doping/dedoping, hoàn toàn có thể tiến hành thuận tiện trong phòng thí nghiệm. Sự dễ dàng dàngtrong việcbiến thay đổi thuận nghịch củacác đặc tính quan trọngnầykích thíchnhững ứng dụng thực tiễn thú vị.Thí dụ, năng lực doping/dedoping rất có thể áp dụng làm pin nạp điện (rechageable battery). Sự thích hợp ly thân polymer với dopant dẫn mang lại việcthiết kế cơ bắp tự tạo biết giãn nở dựa trên sự thay đổi kích thước của vật tư <2>.

Bạn đang xem: Polymer dẫn điện là gì

Tóm lại, khả năngáp dụng của polymer dẫn điện bao gồm6phạm vi sau:

(1) sử dụngnhư kim loại,

(2) áp dụng như chất cung cấp dẫn,

(3) tận dụng tính gửi hoán dẫn điện/cách điện,

(4) tận dụng tính thuận nghịch doping/dedoping

(5) tận dụng sự hấp thụ năng lượng sóng sinh sống vùng vi bố (microwave), tiahồng ngoại, ánh nắng thấy được, tia tử ngoại,và

(6) lợi dụng tính chất của nối liên hợp. Các áp dụng có thể thuộc một phạm vi hay các hơn. Chẳng hạn như hiện tượng "eletrochromism" (thay chuyển màu sắc khi thay đổi chiều dòng điện) nằm trong phạm vi (4) và (5). Sự vạc quang điện học (electroluminescence) ở trong phạm vi (2) và (5). Hầu hết trang cầm (device) năng lượng điện như pin hấp thụ điện, tụ điện dùng polymer dẫn điện đã xuất hiện thêm trên yêu quý trường. Polymer dẫn điện còn tồn tại thể chạm màn hình được những loại sóng điện từ có độ lâu năm sóng dài ra hơn tia mặt trời như vi bố và sóng radio. Nó đang được dùng để làm chắn những phản xạ điện trường đoản cú của sóng radio hay kêt nạp vi ba. Kĩ năng hấp thụ vi ba đưa tới một áp dụng quan trọng trong quân sự là " vật tư tàng hình ".

Có hơn 50 kiến nghị áp dụng mang lại polymer dẫn điệnvà từ trên đầu thập niên 90 của vắt kỷ trước đã có hơn 30 thương phẩm dùng vật tư nầy cho các ứng dụng khác nhau <3>.

Cụ thể hơn, phần đông trang cụ, trang bị dụng làm cho từ polymer dẫn điệnlà:

(1) hóa học dẫn điện,

(2) biến đổi trở,

(3) Tụ điện,

(4) linh phụ kiện điện tử (đèn diode, transistor),

(5) linh phụ kiện phát quang đãng (đèn diode, light emitting diode: LED) còn được gọi là phát quang năng lượng điện học (electroluminescence),

(6) Pin,

(7) bật (switch) chuyển màu sắc (electrochromism: chuyển màu điện học),

(8) Bộ cảm ứng (sensor),

(9)Vật liệu chắn sóng năng lượng điện từ

(10) vật tư tàng hình,

(11) vật liệu chống tĩnh điện,

(12) vật tư điện cực,

(13) đồ vật phát nhiệt,

(14) Cơ bắp nhân tạo.

Ngoài những áp dụng bình thường, những nhà khoa học còn mang trong mình một tham vọng xây cất các các loại polymer dẫn điện sử dụng trong công nghệ cao như vi năng lượng điện tử (microelectronics), quang điện tử (optoelectronics), pin mặt trời, những vận dụng mà bây chừ silicon và các chất chào bán dẫn khác đang là những vật tư chủ lực; hay biến chuyển chế thành vật liệu thông minh biết ứng xử bởi những tác nhân tuyệt kích thích bên phía ngoài (thí dụ: cơ bắp nhân tạo, nhảy đổi màu) <1-2>. Như vậy, tiềm năng vận dụng của polymer dẫn điện rất rộng lớn lớn và bao hàm những địa hạt ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống bé người. Trước lúc đi vào phần đông thí dụ của vài áp dụng cụ thể, bọn họ hãy tham khảo thêm bản hóa học và cách thức tổng thích hợp của polymer dẫn điện.

2. Phương pháptổng hợppolymer dẫn điện

Trải qua cha thập niên kể từ lúc phát hiện vào năm 1977, đã có hàng ngàn báo cáo khoa học vàbằng phát minh mô tả về hầu hết các phương pháp tổng hợp của những loại polymer dẫn điện. Để giản lược nhữngrườm rà, phức tạp mang tính hàn lâm, phương giải pháp tổng hợp có thể phân ra làm cho hai loại:

(1) phương pháp điện hóa và

(2) phương pháp hóa học.

Phương pháp (1) cho polymer sinh sống dạng phim cùng (2) dạng bột. đều polymer dẫn điện thông dụng như polypyrrole (PPy), polyaniline (PAn) cùng polythiophene (PT) gồm thểđược tổng hợp bởi cả nhì phương pháp.

Với phương thức điện hóa, phim polymer được thành hình trong một bình năng lượng điện giải dễ dàng (Hình 1), trong những số ấy chất điện giải là monomer (thí dụ: pyrrole, aniline hay thiophene) vàdopant được hài hòa trong nước hay là một dung môi ham mê hợp. Tại rất dương monomer bị oxít hóa kết hợp dopantvà đồng thời trùng hợp thành phim.Trong phương pháp hóa học, monomer,dopant và chất oxidhóa (thí dụ: Fe
Cl 3)được kết hợp trong nước hoặc dung môi. Phản bội ứng trùng hợp xẩy ra cho polymer làm việc dạng bột.Dưới sự lãnh đạo của bạn hướng dẫn, sv năm thứ nhất hoặc học sinh lớp 12 có thể thực hiện thuận lợi hai phương pháp nầy.

Dopant tất cả một tác động cực kỳ quan trọng đặc biệt đến hầu hết tính chất bao hàm vật tính (physical properties), hóa tính, cơ tính,quang tính, năng lượng điện tínhvà tínhbền nhiệtcủa polymer được hình thành. Bởi vì vậy, sự lựa chọn dopant cần thích nghi đến mỗiứng dụng không giống nhau.

Từ lúc polyacetylene (PA) dẫn năng lượng điện được tổng hợp (năm 1977) và đến đầu thập niên 80 của gắng kỷ trước, những loại polymer dẫn điệnphần mập không hoặc hòa tan siêu ít trong dung môi.Điều nầy có tác dụng cản trởkhông ít câu hỏi biến chế các vật liệu nầyvàonhững ápdụng thực tiễn, vị trong quá trình chế tạo những chính sách hay linh phụ kiện các vật liệu phải được hòa tantrong dung môi kể cả nước. Không chỉ có thế đểtránh độc hại môi trường, polymer phải hòa rã được nội địa hoặc dung môi không mang độc tính. Trong khoảng 10 năm qua, gần như nỗ lực của các nhà hóa học đã gặt hái được những thành công lớn, đổi mới những polymer dẫn điện không tổ hợp trở đề nghị hòa tan bằng phương pháp thay đổi đk tổng thích hợp hay gắn gần như nhóm biên (side group) mê thích nước tốt dung môi vào monomer tạo ra những polymer dẫn xuất (derivative).

3. Điện tính

Lý thuyết cùng thực nghiệm đã cho biết rằng polaron và bipolaron là lý do của sự truyền năng lượng điện trong polymer dẫn năng lượng điện <4>.Ở thang vi mô, vật liệu polymer được sinh sản thành từ hầu hết mảng vị nhiều polymer tập tích lại. Độ dẫn điện của vật tư không những phụ thuộc vào vào độ đậm đặc của polaron/bipolaron (phần tử cài điện) nhưng còn dựa vào vàosựdi động của điện tử trong mạch polymer, giữanhững mạch polymer cùng giữa nhữngmảngdo nhiều polymer khiến cho (Hình 2).Nói một phương pháp định lượng hơn, độ dẫn điệnsđược diễn tảbằng một công thứcnhư sau,

s = n m e(1)

nlà mật độ của hạt sở hữu điện,mlà độ di động, elà điện lượng của điện tử (1,602 x 10 -19C).

Người ta hoàn toàn có thể tổng hợp các loại polymer dẫn điện có mạch phân tử cùng hướng về một chiều để gia công tăng sự di dộng của năng lượng điện tử. Một dòng xe khá chạy cấp tốc hơn trên phố thẳng hơn là trên tuyến đường ngoằn ngoèo vô định hướng. Để triển khai điều nầy, những nhà chất hóa học tổng vừa lòng polymer có khá nhiều tinh thể (crystallite), hoặc trên một bề mặtmang một riêng lẻ tự sẵn có, vào từ trường xuất xắc kéo dàiphim polymer. Năm 1987, tiến sĩ Naarman (công ty BASF, Đức) kéo phim polyacetylene (PA) dài gần 7 lần mẫu mã phim nguyên thủy, làm tăng cường mức độ dẫn điện mang đến 1,7 x 10 5S/cm (độ dẫn điện của đồng là 10 6S/cm). Độ dẫn điện nầytrở thành kỷlục cao nhất trong vật liệu polymer. Hình 3 so sánh độ dẫn điện của polymer dẫn năng lượng điện với những vật liệu khác.

4. Tínhbền

Tính bền môi trường xung quanh (environmental stability) và tính bền nhiệt (thermal stablity) là hồ hết yêu cầu khác trong những ứng dụng. Vật liệu phải bềnđể không có sự suy thoái và khủng hoảng của độ dẫn điện. PA lập cập trở thành một vật dụng liệu mang tính hàn lâm vày polymer nầyphản ứng cùng với oxygen trong không gian và thậm chí là tự suy thoái trong chân không.May thay, phần lớn những polymer dẫn điện khác ví như PPy, PAn với PT bền hơn PA không tự suy thoái như PA, vì vậy là ứng viên tốt cho nhiều ứng dụng.

Polymer có những đặc tính nuốm hữu như nhẹ cân, dễ dàng gia công nhưng cũngcónhững điểm bất lợi mà ta thường thấy ở những loại polymer (plastic) gia dụng là không sức chịu nóng cao (> 100 °C), bị lão hóa giỏi phân diệt trong ánh nắng mặt trời. Polymer dẫn điệncũng khôngngoài đầy đủ ngoại lệ nầy. Sự suy thoái và khủng hoảng hóa học, oxi hóa dẫn mang lại sự suy thoái và khủng hoảng cơtính (trở nêngiòn)và điện tính(giảm độ dẫn điện). Đã bao gồm nhiềucông trình tìm hiểu và duy trình tính bền của polymer dẫn điện.Dopant cũng có ảnh hưởng trực kế tiếp tính ổn định của polymer; bao hàm loại dopant làm cho chậmhoặc xúc tiến sự suy thoái. Mặc dù nhiên,vì là 1 trong những đặc tính cầm cố hữu, sự suy sút độ dẫn điện trong môi trường nóng và độ ẩm polymer dẫn điện là 1 trong những việc tất yêu tránh khỏi về lâu về dài. Để duy trình tính năng, các trang cụ dùng polymer dẫn điện bạn ta bao phủ một lớp epoxy bảo đảm lên polymer và liên tục thay bắt đầu vật liệu.

5.Áp dụng

5.1 Tụ điện

Tụ năng lượng điện (condenser/capacitor) là một linh kiện điện học dùng để làm tíchđiện cùng phóng điện khi đề nghị thiết. Tụ điện tính năng như một các loại pin nạp điện (rechargeable battery) nhưng gồm độ phóng điện hết sức nhanh, mật độ điện năng cao (power density).Tụ điện còn tồn tại thểphân biệtcác tín hiệu có tần số cao cùng tần sốthấp nên có thể dùng nhằm triệt tiêu các tín hiệu tạp (noise), làm bình ổn nguồn điện, bởi vậy nói một cách khác là lọc năng lượng điện tử (electronic filter).Cấu chế tác của một tụ điện bao gồm hai điện rất vàđiện môi (dielectric) ở giữa. Tùy vào những ứng dụng khác nhau, điện môi là chất phương pháp điện gồm thểlà chân không, không khí, giấy, dầu, plastic, mica, parafine, oxide (alumina, titanum oxide, tantalum oxide).

Đặc tính của tụ điện đượcdiễn tả bởi điện dung Cvà bao gồm công thức như sau,

C = εA/d(2)

trong đó εlà hằng số điện môi, Alà diện tích của điện rất và dlà khoảng cách giữa hai điện cực. Bởi vậy, để điện rất có thể "tụ" ở mật độ cao (điện dung Ccao), εphải to, Arộng với dhẹp. Ta hoàn toàn có thể làm một tụ điện 1-1 giản bằng cách dùng nhị miếng nhôm mỏng manh làm điện cựcvà một lớp giấy mỏng manh kẹp ở giữa.

Ta thử làm cho một bé tính trường hợp ta nạp điện cho một tụ điện xuất phát điểm từ một cục pin AA (1,5 V). Cục pin AA hoàn toàn có thể tạo một cái điện có cường độ 2,8 A trong 1 giờ. Ta bao hàm công thức cơ bạn dạng như sau,

Q = It(3)

Q(Coulomb):điện lượng, I(Ampere):cường độ mẫu điện, t(giây): thời gian;

C = Q/V(4)

V(Volt): điện áp của mối cung cấp điện.

Sau khi được nạp năng lượng điện từ viên pin AA trong thời hạn 1 tiếng (3600 giây), tụ điện sẽ có được điện dung là:

C= (2,8 x 3600)/1,5 = 6720 Farahs (5)

Một tụ điện thông thườngmang dung lượng 1 Farahcó form size từ một hộp sữa đến một chai rượu. Để bao gồm C= 6720 Farahs, tụ năng lượng điện phảivài ngàn lần to hơn! do vậy, bạn ta không sử dụng tụ năng lượng điện đểcung cấp điện mà sử dụng pin thuận tiện hơn, trừ khi ta buộc phải phóng điện tại một điện áp thật cao.Tuy nhiên, sựra đời của polymer dẫn năng lượng điện làm biến đổi cụcdiện. Polypyrrole có mật độ tụ năng lượng điện là 100 Farahs/g (1 gram PPy cóđiện dung 100 Farahs)cho một kỹ năng thu nhỏ tụ năng lượng điện với dung tích tối đa. Fan ta gọi đây là siêu tụ điện (supercapacitor).

Trong trong thời hạn gần đây, công nghệ điện tử cách tân và phát triển ở nút độ chống mặt với hầu như máy móc, phương pháp điện tử gồm có yêu ước như sự thu nhỏ, năng suất cao, ứng đáp nhanh, ít tiêu tốn năng lượng.Nhữngđòi hỏi nầy mang lại cách mạng hóacủacác linh phụ kiện điện tử trong những số đó có tụ điện. Hình 4 cho thấy kết cấu của một tụ điện với điện cực là nhôm cùng PPy. Oxide nhôm (Al 2O 3) là chất điện môi. Một một số loại thông dụng khác là tụ điện có điện cực tantalum - một sắt kẽm kim loại chuyển tiếp (transition metal) - với PPy cùng với tantalum oxide (Ta 2O 5) là chất điện môi. Trước PPy, manganese dioxide (Mn
O 2) được dùng làm điện cực. Ngoài tỷ lệ tụ năng lượng điện cao như sẽ đề cập sinh hoạt trên, PPy gồm độ dẫn điện cao hơn nữa Mn
O 2từ 10 cho 100 lần. Lúc có chập nguồn điện trong tụ điện, PPy sẽ tự động dedoping, nhả dopant để thay đổi vật cách điện. Nhờ vào vậy, tụ năng lượng điện sẽ tránh khỏi sựbốc khói với phát cháy, độ an toàn gia tăng.

Kể từ thời điểm năm 1991, công ty Nhật phiên bản như
NEC, Matsushita Electric Industrial (công ty của chữ tín Panasonic), Nippon Denkisản xuất một nhiều loại tụ điện có điện rất là PPy, phần lớn dùng mang lại máy vi tính, laptop,notebook, máy hình ảnh kỹ thuật số,điện thoại di động. Cho tới năm 2005, chỉ riêng biệt Nhật phiên bản số lượng sản xuất đã tăng 200 lần với lệch giá 1,5 tỷ USD, tạo ra việc khiến cho hàng chục ngàn người. Các doanh nhân dự kiến thu nhập đã tăng 20% thường niên vì hồ hết siêu tụ điện PPykhông số đông là linh kiệnquan trọng cho những áp dụng hiện bao gồm mà còndùngtrong những vận dụng mới phụ thuộc sự thu nhỏ dại và điện dung cao.

5.2 Pin hấp thụ điện

Pin nạp năng lượng điện (rechargeable battery) hay là pin thứ cấp cho (secondary battery) là một trong loại pin hoàn toàn có thể dùng đi cần sử dụng lại những lần bằng phương pháp nạp điện dựa vào sự làm phản ứng điện hóathuận nghịch trong quá trình nạp điện cùng phóng điện. Ngược lại,pin sơ cấp (primary battery) là nhiều loại pin sử dụng một lần rồi bỏ. Bình năng lượng điện xe hơi là một trong những loại sạc nạp điện xưa nhấtđược sáng tạo từ nuốm kỷ sản phẩm công nghệ 19. Ngày nay, các loại pin nạp điện cỡ đồng xulà một thành phần không thể thiếu được trong luật điện tử thu nhỏ, sản phẩm vi tính, smartphone di động, máy ảnh v.v...

Sự hòa hợp lygiữa polymer dẫn điện với ion bằng quá trình doping/dedoping cho polymer dẫn năng lượng điện một công dụng làm điện cực trong pin nạp điện.Polymer dẫn điện được sử dụng trong sạc pin lithium. Trong loại pin nầy lithium là rất âm với polymer dẫn năng lượng điện là rất dương. Ý tưởng chế tạo pin lithium/polymer dẫn điện được phát khởi trường đoản cú nhóm nghiên cứu và phân tích của gs Mac
Diarmid vào thời điểm năm 1981.Nhóm nầy cần sử dụng polyacetylene (PA) (ký hiệu hóa học: n) làm cho cực dương, lithium có tác dụng cực âm, lithium perchorate (Li
Cl
O 4) tổ hợp trong dung môi propylene carbonate (PC) làm chất điện giải. Kết cấu của pin được viết vắn tắt là Li/Li
Cl
O 4- PC/PA. Pin nầy tất cả khi phóng điện cho 1 điện áp là 3,7 V cao hơn những loại sạc gia dụng thường thì (1,5 V). Lúc phóng điện, dedoping xẩy ra ở PA và khi nạp điện doping xảy ra. Tại cực dương bội phản ứng thuận nghịch năng lượng điện hóa trong pin sạc là,

hấp thụ điện

n+ nm(Cl
O 4-) – nm e -D O 4-) m> n(6)

phóng điện

tại rất âm là,

hấp thụ điện

nm
Li ++ nm e - D nm
Li (7)

phóng điện

Dù PA là 1 polymer không bền nhưng vật tư nầy cho thấy thêm khả năng cần sử dụng polymer dẫn điện làm cho điện cực pin lần thứ nhất tiên. Theo đó, các loại polymer dẫn điện khác ví như PAn, PPy với PT được phân tích và ảnh hưởng các loạidopant, chất điện giảicũng được tối ưu hóa. Năm 1987,cộng tác nghiên cứu và phân tích giữa hai công ty Nhật Bản, Bridgestone và Seiko, đã sảnxuất và xuất kho thị trường nhiều loại pin hấp thụ điện nhỏ cỡ đồng xu cần sử dụng điện cực hợp kimlithium/nhômvà PAn. Sạc pin có 2 lần bán kính 20 mm với độ dày khoảng chừng 2 mm. Cấu tạo của pin sạc là Li-Al (cực âm)/Li
BF 4- PC (chất năng lượng điện giải)/ PAn (cực dương). Sạc nầy có điện áp 3 V với năng lực nạp năng lượng điện 1000lần, được sử dụng cho laptop cầm tay, đồng hồ, thứ fax. Công ty BASF (Đức) sản xuấtloại sạc hình trụdùng điện rất Li với PPy nhưng mà không gặt hái nhiều thành công trên thị trường.

Lithium là 1 trong loại sắt kẽm kim loại nhẹ những hoạt tính mang lại điện áp phóng năng lượng điện caonhưng cũngdễ bị làm mòn (corrosion). Mặc dù nhiên, làm phản ứng thuận nghịch doping/dedoping (công thức 6) ở cực dương polymergiữ được sự thăng bằng Li/Li +(công thức 7) ở rất âm bớt thiểu sự ăn mòn gây ra bởikim nhiều loại Li bị oxid hóasinh ra Li +trong vượt trìnhăn mòn. Tuy nhiên, sạc pin Li/polymer bao hàm khuyết điểm làm sút tính cạnh tranh trên thương trường. Trong quy trình nạp điện (công thức 6), polymer"nhả" dopant quay trở về dạng bí quyết điện. Hệ quả là do sự sút thiểu độ dẫn điện của điện rất polymer,sự phóng điệnkhông mang lại một hiệu năng lớn.

Một trở trinh nữ khác củapolymer dẫn điện lànồng độ dopantcó thể phối hợp vào mạch polymer chỉ có thể đạt mang đến mực về tối đa là 33 %cho PPy cùng 50 % mang đến PAn. Hệ trái là lượng năng lượng điện tử dịch chuyển bị số lượng giới hạn (tích số nm trong phương pháp 6 nhỏ) làm giảm kĩ năng nạp/phóng điện. Một hệ quả không giống là để polymer có thể kết vừa lòng dopant ở mức tối đa,dung dịch năng lượng điện giải vào pin nên chứa dopant ở một nồng độ gần như là bảo hòa.Trong vận dụng pin, polymer dẫn năng lượng điện không thành công xuất sắc như áp dụng tụ điện. Tuy nhiên có các thànhquả khách quan ởnhững năm đầu, Bridgestone - Seiko bắtbuộc phải xong sản xuất pin sạc Li/polymer vày những lý do kỹ thuật nêu bên trên và bởi sự cạnh tranh của các loại điện rất khác cóhiệu năngtốt hơn.

5.3 vật liệu chống làm mòn

Ăn mòn (corrosion) vào kim loại là một hiện tượng thịnh hành trong tất cả những cấu tạo kim loại. Nếu không tồn tại những phương án thích ứng chống ăn uống mòn, những tai nạn ngoài ý muốn thảm khốc hoàn toàn có thể xảy ra vì chưng cầu gãy, đơn vị sập, rớt máy bay, nổ lò hơi nước, chưa kể đến những mất non to to về đồ vật tưgây ra bởi nạp năng lượng mòn. Tuy nhiên đã gồm nhiều chi tiêu vào việc chống ăn mòn, nhưng phí tổn gây nên một bí quyết trực tiếp hay gián tiếp bởi ăn uống mòn vẫn tồn tại ở mức 3% mang lại 5% tổng sản lượng nước nhà tại các nước phân phát triển. Chỉ riêng tại Mỹ, số tiền nầy hơn 100 tỷ USD vào khoảng thời gian 2000.

Ăn mòn là một quá trình tự nhiên theo như đúng qui dụng cụ của nhiệt đụng học. Đó là quá trình biến sắt kẽm kim loại thành oxide của bao gồm nó. Tín đồ ta nói một cách khác ăn mòn là quy trình luyện kim ngược, vày luyện kim là biến chuyển oxidekim các loại từ quặng mỏ thành kim loại.Vì là một quá trình không thể tránh khỏi theo định hình thức tự nhiên, ta không thể làm cái gi hơn là bắt buộc chấp nhậnnhư làmột thực trên vàtập trung vào việc kìm hãm ăn mònbằng bí quyết làm chậm trễ lại vận tốc hay biến đổi cơ chế ăn uống mòn. Tại sao chính của sự ăn mòn là oxygen và hơi nước trong không khí.Phản ứng bào mòn kim loại, M, có thể được bộc lộ bằng bí quyết sau đây,

Tổng cùng hai phương pháp trên, ta có

Như vậy, trong một môi trường thiên nhiên có oxygen M bị oxid hóa đã tạo ra oxide MO x/2.

Cónhiều cách để chế ngựăn mòn.Cách đơn giản dễ dàng và thường thì nhất là phủ lên kim nhiều loại một lớp sơn tốt nhựa epoxy để chống chận sự xâm nhập của nước và không khí.Đây là mộtphương pháp ngắn hạn,vìlâu ngày nước và oxygen cũng sẽtừ trường đoản cú khuếch tán chiếu thẳng qua lớp phủ hoặctrực tiếp ngấm vào qua những vết nứt haylỗ rất nhỏ. Bí quyết thứ nhị là tráng lên mặt sắt kẽm kim loại một lớpkim loạidễ bị làm mòn hơn sắt kẽm kim loại bị tráng. Fe tráng kẽm là 1 thí dụ. Giải pháp thứ bố là một phương thức hóa họcdùng chromate (Cr 2O 7). Đây là một phương thức thông dụng, ít tốt kém và hết sức hữu hiệu. Chromate được dùng cho sắt, nhôm, magnesiumvà một số trong những kim một số loại khác. Chế độ chống ăn mòn của chromate là biến mặt phẳng của kim loại thành một lớp oxide kim loại. Lớp oxide nầy và chromate chế tác thành một tường ngăn hóa học tập chắn sự tấn công của ăn mòn. Chromate là một trong những hóa chất tuyệt đối hoàn hảo chống bào mòn được áp dụng rộng khắp trong tương đối nhiều năm qua.Tiếc rằng chromate là một trong độc tố tạo ungthư và phần đông các nước trên thế giới đã dần dần loại quăng quật chromate và dùnghóa hóa học khác (thí dụ:phosphate). Mặc dù nhiên, cho đến bây giờ chưa có hóa chất sửa chữa nào hữu hiệu bởi hay rộng chromate. Trong toàn cảnh nầy, polymer dẫn điện dùng làm chống ăn mòn xuất hiện.

Trong một cuộc hội thảo khoa học tập của Hội Hóa Học
Mỹ (American Chemical Society) vào khoảng thời gian 1994, Wrobleski và cộng sự thuộc viện nghiên cứu Los Alamos National Laboratory với NASA(Mỹ ) trước tiên tiênphát biểu một bàibáo cáo chống ăn mòn dùng PAn, gây rất nhiều sự chú ýđến các nhà khoahọc trong nghành nghề dịch vụ điện hóa, chống ăn mòn và polymer <6>.Họ tủ lên mặt phẳng của sắtmột lớp PAn mỏng. Kế tiếp họ dùng dao lam gạch men một đườngdài trên lớp lấp để lộsắt cùng đặt mẫu mã thí nghiệm nầy vào một môi trường ăn mòn bao gồm hơi hydrochloric acid (HCl). Trong cùng điều kiện thí nghiệm,mẫu ko được phủ vì chưng PAnsinh ra nhiều thành phầm ăn mònmàu đỏ, chứng minh sự hiệndiện của oxide sắt. Ngược lại, mẫu tất cả phủ PAn vẫn tồn tại được bảo toàn.

Cơ chế chống bào mòn của polymer dẫn điện vẫn chưa có một sự đồng thuận và thống tuyệt nhất giữa những nhóm nghiên cứu.Có người sở hữu trương polymer sinh sống dạng doped (kết hợp với dopant) có chức năng chống bào mòn hữu hiệu hơn dạng không doped. Có người chủ trương ngược lại.

Dù ở phe phái nào, phép tắc chống bào mòn cũng không ngoài bốn trường hợp sau:

(1) polymer dẫn điện là một trong màn chắn y như một lớp sơn;

(2) dopant củapolymer dẫn điệnlà nguồn hỗ trợ ion chống ăn uống mòn;

(3) polymer dẫn điện sẽ bị oxid hóa dễ dàng hơn sắt kẽm kim loại nên rất có thể bảo toàn kim loại được phủ, giống như như kẽm của sắt tráng kẽm, và

(4) polymer dẫn năng lượng điện có tính năng tạo ra một lớp bao phủ oxide bị động ngăn lại sự làm mòn giống như tác dụng của chromate.

Trong những khả năng nầy, phân tách của Wrobleski và cộng sự trực tiếp khước từ trường hòa hợp (1). Trường thích hợp (2) cho biết thêm không cần dùng ion mang tính xúc tiến sự ăn uống mòn, cùng cũng mang lại biếttác dụng chống làm mòn sẽ yếu dần dần theo thời gian khi mối cung cấp ion cạn kiệt. Nhị trường hợp sót lại (3) và (4) rất có thể là nhị cơ chếchính ví như polymer dẫn điện có một tính năng chống bào mòn lâu dài.

Thí nghiệm nầy mang đến một loạt nghiên cứu tương tựkéo nhiều năm gần một thập niên của rất nhiều nhóm phân tích khác bên trên toàn nhân loại dùng những một số loại polymer dẫn điện khác nhau như PPy, PT và các polymer dẫn xuất vào vấn đề chống ăn mòn trong sắt, nhôm, đồng, magnesium.Người viết và tập sự lần đầu tiên ra mắt thành trái chống bào mòn trong magnesiumbằng một lớpsơn epoxy trộn với bột PPy <7>. Vào một môi trường xung quanh ăn mòn như nước muối, bột PPy trợ giúp câu hỏi thành hình một lớp magnesiumoxide chặn đứng sự tiến công của ăn mòn. Được biết magnesiumlà một sắt kẽm kim loại rất giàu hoạt tính điện hóa, dễ dàng dàngđưa tới việc ăn mòn.Đặc biệt,magnesiumtrong nướcmuốitức khắc gây nên phản ứng sủi bọt.

Công ty Ormecon (Đức) dưới sự lãnh đạo chuyên môn của tiến sỹ Bernard Wessling cung cấp PAn dưới dạng keo (colloid)chống ăn uống mòncó tên thương hiệu là CORRPASSIV TM. Dựa theokết quả phân tích của Ormecon, CORRPASSIV TMphủ lên sắt, nhôm tuyệt đồng sẽtạo buộc phải oxide (Fe 2O 3, Al 2O 3, Cu
O) chống chậnăn mòn. Trong một lăng xê về sản phẩm chống ăn uống mòn,Ormecon tuyên ba sườn sắt của một kiến trúc thuộcnhà ga Hamamatsu (Nhật Bản) sẽ đượcxử lý chống ăn mòn thành công xuất sắc dùng
CORRPASSIV TM. Thương phẩm CORRPASSIV TMvẫn còn cung cấp trên thương ngôi trường nhưng kết quả chống ăn mòn của vật liệu nầycó giới hạn và còn hèn xa chromate.

Những chuyển động nghiên cứu vãn về công năng chống làm mòn của polymer dẫn điệndiễn rarất sôi nổi trong vòng 1 thập niên kể từ công trình của
Wrobleski và cùng sự(1994). Viện nghệ thuật Nhiệt Đới tại Hà Nội cũng đều có những đóng góp quan trọng.Từ phần đa công trình phân tích hàn lâm nầy, người ta biết rằng những loại polymer với nối liên hợp, dẫn năng lượng điện (trạng thái doped) hay là không dẫn năng lượng điện (trạng thái dedoped), đều phản ứng cùng với kim loại. Sự ảnh hưởng tác động của polymerlên bề mặtkim loại nhờ vào vào mọi đặc tính liên quanđếnđiện tử, hóa học với điện hóa. Vày vậy,hiệu quả củachế ngự ăn uống mònkhông phần đa tùy ở trong vào polymer vàdopant, phương thức phủ lên mặt kim loại,màcòn tùy thuộc vào môi trường xung quanh như sức nóng độ, p
H vàcách xử lý bề mặt củakim loại.Không gì ngạc nhiên khi đã có hàng trăm report xuất hiện trên các tạp chí chuyên ngành trong khoảng một thập niên, nhưng cho đến nay vẫn chưa tồn tại một "cơ chế chung"cho hiện tượng chống ăn mòn của polymer dẫn điện.

Trên góc nhìn áp dụng,polymer dẫn điện gặp gỡ những trở ngại vì chưng đặc tính vậy hữu của polymer; ví dụ như sự thay đổi thoái gây nên bởi tia tử nước ngoài trong ánh nắng mặt trời, oxygen,hơi nước trong ko khí, với sự lão hóado nhiệt.Những sự suy thoái và phá sản hóahọc nầy tất nhiên triệt tiêu tác dụng chống bào mòn khi lớp phủ polymer dẫn điệnbị để trong môi trường thiên nhiên khắc nghiệt, tuyệt nhất là môi trường xung quanh nhiều ánh sáng mặt trời, nóng cùng ẩm. Cầm lại, cho tới lúc này vẫn chưa xuất hiện một vật liệu khả dĩ nào hoàn toàn có thể hoàn toàn thay thế chromate trong vấn đề chống ăn uống mòn.

5.4 cỗ cảm ứng

Trong lúc tính bền là một trong những yêu cầu cho những áp dụng của polymer dẫn điện, yếu điểm không bền trong môi trường xung quanh vì nhiệt, khá nước, hóa chất, không gian lại làđiều kiện buộc phải thiếtcho áp dụng của bộ cảm ứng (sensor/detector).Tuy nhiên, trong áp dụng nầy"nhược điểm" cần phải được điều chỉnh và tối ưu hóa. Kết hợp giữa hóa tính và điện tính của polymer dẫn năng lượng điện có tác động rất to trong việc phát triển và sản xuất loại trang cụcảm ứng (sensing device) mới.

Nguyên lý của bộ chạm màn hình dùng polymer dẫn điện dựa vào sự thay đổi độ dẫn năng lượng điện khi được xúc tiếp với môi trường. Mặt phẳng polymer có thiết kế để rất có thể tácđộngvới hơi nước, ion, ion kim loại, hóa chất và protein.Một trong số những áp dụng đơn giản nhất là phát hiện tại sự hiện hữu của nước xuất xắc hơi nước. Tùy theo thể loại của polymer, lúc tiếp xúc với nước độ dẫn điện hoàn toàn có thể tăng hoặc giảm. PPy được tổng vừa lòng bằng cách thức hóa học cho ra dạng bột. Các loại bột PPy nầykhi xúc tiếp với tương đối nướcsẽ làm cho độ dẫn điện sút rất nhanh, hoàn toàn có thể dùng để làm bộ cảm ứng phát hiện tại nước vào cánh máy cất cánh <8>. Cánh máy bay rỗng làm bởi nhôm.Để xong xuôi cánh thiết bị bay, khía cạnh trên với mặt bên dưới của cánh được dánvào tiện thể xốp nhôm hình tổ ong nhằm gia cường. Tuy nhiên, nếunước thâm nhập vào khu vực dán, nhôm có khả năng sẽ bị ăn mòn và băng keo bị phá hủy. Cánh sẽ ảnh hưởng phân hủy với thảm họa đã xảy ra.Bột PPy hoàn toàn có thể đặt vàonơi dánở đa số nơi hiểm yếu của cánh. Điện trở (độ dẫn điện) của bột sẽ được ghi nhận liên tiếp để phát hiện tại nước trước khi ăn mòn xảy ra. Đây là 1 bộ cảm ứngnước/hơi nước đơn giản, không nhiều tốn kémnhưnglà một trang vắt cảnh báoquan trọng.

Xem thêm: Tác Giả Bài “Quốc Ca” Là Ai? Tìm Hiểu Bài Hát “Tiến Quân Ca”

Khi polymer dẫn năng lượng điện tiếp xúc với hóa chất ở thể lỏng tốt khí, độ dẫn điệnthay đổi. Độ nhạy có thể ở mức phần triệu (ppm) của hơi hóa chất trong môi trường. Cơ chế chạm màn hình là dophản ứnggiữahơi hóa chất với polymer và/hay dopant đưa đến sự biến đổi nồng độ dopant xuất xắc sự chuyển đổi hình dạng (conformation) của mạch polymer. Phần đông sự thay đổi nầy có ảnh hưởng lớn mang đến độ dẫn điện.Sự thay đổi hình dạng mạch polymer sẽ làm cho tăng hoặc giảm độ dẫn điện vì độ di động cầm tay điện tử bị chuyển đổi (công thức 1).Vì vậy, sự lựa chọn mạch polymer cùng dopant phải tương thích cho từngứng dụng khác nhauđể tất cả một độ nhạy tối đa.Người ta call bộ cảm ứng hóa chất là "lỗ mũi"điện tử (electronic nose) để phát hiện tại mùi hôi, hương thơm hương tốt vị nghỉ ngơi nồng độ cực kỳ thấp. NO 2(khí độc do ô nhiễm không khí), H 2S (mùi nước cống), NH 3(mùi khai) là những nhiều loại khí có ảnh hưởng mạnh bên trên độ dẫn điện. Mũi điện tử sử dụng polymer dẫn năng lượng điện đã xuất hiện trên thị phần và được thực hiện nhiều trong technology thực phẩm, rượu, các thức uống. Polymer dẫn điện cũng rất được phủ lêntơ sợicài vào những bộ quân phục phạt hiệnkhí độc kháng vũ khí hóa học.

Polymer dẫn điện gây được nhiềuchú ý trong lĩnh vực cảm ứng sinh học (bio-sensing). Từ năm 2000 cho đến 2005 đã có gần 300 bài báo cáo khoa học tập về bộ cảm ứng sinh học cần sử dụng polymer dẫn điện. Bộ cảm ứng sinh học tập (biosensor) được dùng để làm phân tích cùng định lượng những phân tử sinh học tập (chất phân tích)như con đường glucose, cholesterol, urea, thuốc khử cỏ, thuốc trừ đồ gia dụng hại (pesticide) có ảnh hưởng trực tiếpđến mức độ khoẻ con người. Để phân phát hiện với định lượng số đông phân tử nầy tín đồ ta sử dụng các loại enzyme say đắm nghi cùng kết hợpvới mạch polymer dẫn điện. Enzyme rất có thể kết phù hợp với polymer dẫn điện ở dạng dopant, giỏi được phủ lên bề mặt của polymer. Enzyme đang phản ứng với hóa học phân tích tạo ra nhữnghợp chất làm chuyển đổi độ dẫn năng lượng điện củalớp phim polymer. Hiện tại nay,PPy, PAn với poly(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT) là ba loại polymer thịnh hành trongbộ cảm ứng sinh học.

6. Lời kết

Áp dụng tụ điện là 1 trong thành công lớn, tuy nhiên pin nạp năng lượng điện lại là 1 trong thất bại. Áp dụng chống làm mòn xuất pháttừ số tổn thất kếch xù do nạp năng lượng mòn gây ra hằng năm vàtừáp lực công chúng là phải sửa chữa thay thế độc chất chromatetránh ô nhiễm và độc hại môi sinh.Nhiều phân tích hoạt tính năng lượng điện hóa của polymer dẫn điện xác định đặc tínhchống bào mòn của vật liệu nầy.Thương phẩm CORRPASSIV TMxuất hiện nhưng năng lực chống làm mòn có giới hạn, giới tiêu thụ ko mặn màvì sản phẩm vẫn còn kém đồ liệu truyền thống – chromate. Áp dụngcủa bộ chạm màn hình có cải tiến và phát triển khả quan trong nghành sinh học.Một số công ty lớn đã thêm vào bộ chạm màn hình sinh học sử dụng polymer dẫn điện mang lại y khoa,công nghệ chế tao thực phẩm và dược liệu đểbảo vệ mức bình yên của thực phẩm, dược liệu,chế ngự độc hại môi trườngvàkiểm soát vũ khí sinh hóa học.

Khả năngáp dụng của polymer dẫn năng lượng điện còn nhiều hơn những thí dụ vừa mới được nêu trên đây. Trên ý kiến thực dụng, nói theo một cách khác rằng chưa có một vật liệu nào hiến đâng nhiều áp dụng đa ngành bao hàm hóa học, vật lý, năng lượng điện hóa, điện học, sinh học tập như polymer dẫn điện. Nhưngđiều nầy không có nghĩa là tất cả những áp dụng sẽ trở thànhsản phẩm.Từ một mày mò trong phòng thí nghiệm mang đến một yêu thương phẩm bán ra thị ngôi trường là một quá trình dài với gay go. Những vật tư mới được áp dụng vào những áp dụng cũphải đối đầu với những vật liệu hiện gồm cần phải chứng tỏ sự ưu việt về phẩm chất tương tự như trong quá trình chế tạo. Theo tầm nhìn của doanh nhân, vật tư mới nên nhiều lần giỏi hơn và những lần rẻhơn vật liệu cũ thì mới có thể tạo ra một thương phẩm mang nhiều lợi nhuận đến nhàsản xuấtvà được gật đầu đồng ý rộng rãitrên thị trường.Dù sao, vật tư nầy quả thật là mộtbiểu hiện tại sự thành công của công nghệ áp dụng.

Khi cao trào nghiên cứu và phân tích polymer dẫn điện đang lên vào những năm đầu thập niên 90 của thay kỷ trước, một nhà nghiên cứu đã lạc quan đưa ra một danh sách vận dụng của polymer dẫn điện mang lại nhà ở:

1. Mái nhà sẽ được phủ polymer dẫn năng lượng điện để biến hóa hoán năng lượng mặt trời thành điện.

2. Tường nhà sẽ được phủ polymer dẫn năng lượng điện làm nóng nhà bằng bơm nhiệt năng lượng điện hóa (electrochemical heat pump).

3. Tua quang học tập (optical fibres) được phủ polymer dẫn điện cần sử dụng làm bộ cảm ứng.

4. Sơn hoặc vẹc-ni phòng tĩnh điện nhằm tránh bụi bám.

5. Hành lang cửa số "thông minh".

6. Màn hình tivi vừa to, nhẹ, mỏng hoàn toàn có thể dán tường.

7.Ăng-tennhận tín hiệu từ vệ tinh.

8. Tơ sợiphát nhiệt độ (cho mền, khăn trải giường).

9. Loa phóng thanh.

10. Polymer dẫn điện ốp lại tường chocác ứng dụng dẫn điện.

11. Đèn diode phạt quang cho những bộ chạm màn hình trong nhà.

Khả năng áp dụngpolymer dẫn điện hoàn toàn theo kịch bạn dạng trên sẽ tương đối hiếm vị những giảm bớt khách quan, giá cả và đòi hỏi của nhu cầu,nhưng chắn chắn sẽ có được vài vận dụng thích hợp. Chẳng hạn, nhà ở sẽ được thiết kế theo phong cách dùng cửa sổ "thông minh". Màn hình tivi/videocực mỏngcó thể dán lên tường vừa làm màn hình hiển thị vừa sửa chữa tranh vẽ. Một ngày nào kia trong tương lai, ta có thể dùng đĩa cứng CD để hiển thị tuy thế tranh vẽ trên màn hình polymer dẫn điện, gia chủ hoàn toàn có thể vừa nhâm nhi ly cà phê vừa bấm nút bộ tinh chỉnh từ xa, từ từ thưởng thức lúc thì tranh thủy mặc, thời điểm thì tranh tô dầu Picasso, Van Gogh, hoặc cứ nhằm yên bức tranh để trang trí nội thất. Cùng đây chưa hẳn là chuyện khoa học viễn tưởng.

Như được kể trong một nội dung bài viết trước , tính thuận nghịch doping/dedoping(oxid hóa/khử) hay là sự việc "hợp ly" giữa polymer …MMMMMMM…., và dopant A -đưa đến chuyển hoándẫn điện/cách điện,

......MMMMMMMMMMM..... (dạng 1)+ A -

doping E dedoping

2. Phương pháptổng hợppolymer dẫn điện

Trải qua bố thập niên kể từ thời điểm phát hiện vào thời điểm năm 1977, đã có hàng ngàn báo cáo khoa học vàbằng phát minh sáng tạo mô tả về phần nhiều các cách thức tổng hợp của các loại polymer dẫn điện. Để giản lược nhữngrườm rà, phức tạp mang tính hàn lâm, phương phương pháp tổng hợp hoàn toàn có thể phân ra làm hai loại:

(1) cách thức điện hóa và

(2) phương pháp hóa học.

Phương pháp (1) mang đến polymer sinh sống dạng phim với (2) dạng bột. Phần đông polymer dẫn điện thông dụng như polypyrrole (PPy), polyaniline (PAn) và polythiophene (PT) bao gồm thểđược tổng hợp bằng cả nhì phương pháp.

Với cách thức điện hóa, phim polymer được thành hình trong một bình năng lượng điện giải dễ dàng (Hình 1), trong đó chất điện giải là monomer (thí dụ: pyrrole, aniline giỏi thiophene) vàdopant được kết hợp trong nước hay là một dung môi phù hợp hợp. Tại rất dương monomer bị oxít hóa phối hợp dopantvà mặt khác trùng hợp thành phim.Trong phương thức hóa học, monomer,dopant và chất oxidhóa (thí dụ: Fe
Cl 3)được hòa hợp trong nước hoặc dung môi. Làm phản ứng trùng hợp xảy ra cho polymer làm việc dạng bột.Dưới sự chỉ huy của fan hướng dẫn, sv năm thứ nhất hoặc học viên lớp 12 có thể thực hiện dễ dãi hai cách thức nầy.

Dopant tất cả một ảnh hưởng cực kỳ đặc biệt đến đông đảo tính chất bao gồm vật tính (physical properties), hóa tính, cơ tính,quang tính, điện tínhvà tínhbền nhiệtcủa polymer được hình thành. Do vậy, sự lựa chọn dopant bắt buộc thích nghi mang lại mỗiứng dụng không giống nhau.

Từ khi polyacetylene (PA) dẫn năng lượng điện được tổng đúng theo (năm 1977) và cho đầu những năm 80 của nuốm kỷ trước, những loại polymer dẫn điệnphần phệ không hoặc hòa tan siêu ít trong dung môi.Điều nầy làm cản trởkhông ít câu hỏi biến chế những vật liệu nầyvàonhững ápdụng thực tiễn, bởi vì trong quá trình chế tạo những biện pháp hay linh kiện các vật liệu phải được hòa tantrong dung môi bao gồm cả nước. Hơn thế nữa đểtránh ô nhiễm và độc hại môi trường, polymer đề nghị hòa tung được nội địa hoặc dung môi không mang độc tính. Trong vòng 10 năm qua, hầu hết nỗ lực của những nhà hóa học sẽ gặt hái được những thành công lớn, biến những polymer dẫn điện không tổng hợp trở cần hòa tan bằng phương pháp thay đổi đk tổng hợp hay gắn phần đa nhóm biên (side group) say đắm nước hay dung môi vào monomer tạo nên những polymer dẫn xuất (derivative).

3. Điện tính

Lý thuyết với thực nghiệm đã cho thấy thêm rằng polaron và bipolaron là vì sao của sự truyền năng lượng điện trong polymer dẫn điện .Ở thang vi mô, vật liệu polymer được tạo thành thành từ phần lớn mảng vày nhiều polymer tập tích lại. Độ dẫn năng lượng điện của vật liệu không những phụ thuộc vào nồng độ của polaron/bipolaron (phần tử mua điện) mà lại còn dựa vào vàosựdi động của điện tử vào mạch polymer, giữanhững mạch polymer và giữa nhữngmảngdo nhiều polymer tạo cho (Hình 2).Nói một bí quyết định lượng hơn, độ dẫn điệnsđược diễn tảbằng một công thứcnhư sau,

s = n m e(1)

nlà mật độ của hạt sở hữu điện,mlà độ di động, elà năng lượng điện lượng của năng lượng điện tử (1,602 x 10 -19C).

Người ta có thể tổng hợp những loại polymer dẫn điện tất cả mạch phân tử cùng nhắm tới một chiều để triển khai tăng sự di dộng của năng lượng điện tử. Một chiếc xe hơi chạy cấp tốc hơn trê tuyến phố thẳng rộng là trên tuyến đường ngoằn ngoèo vô định hướng. Để thực hiện điều nầy, các nhà chất hóa học tổng hợp polymer có khá nhiều tinh thể (crystallite), hoặc trên một bề mặtmang một chơ vơ tự sẵn có, vào từ trường tốt kéo dàiphim polymer. Năm 1987, tiến sĩ Naarman (công ty BASF, Đức) kéo phim polyacetylene (PA) nhiều năm gần 7 lần chủng loại phim nguyên thủy, làm tăng cường độ dẫn điện mang lại 1,7 x 10 5S/cm (độ dẫn năng lượng điện của đồng là 10 6S/cm). Độ dẫn năng lượng điện nầytrở thành kỷlục cao nhất trong vật tư polymer. Hình 3 đối chiếu độ dẫn năng lượng điện của polymer dẫn điện với các vật liệu khác.

4. Tínhbền

Tính bền môi trường thiên nhiên (environmental stability) với tính bền sức nóng (thermal stablity) là đầy đủ yêu cầu khác trong số ứng dụng. Vật liệu phải bềnđể không có sự suy thoái và phá sản của độ dẫn điện. PA nhanh chóng trở thành một thiết bị liệu mang ý nghĩa hàn lâm bởi vì polymer nầyphản ứng với oxygen trong bầu không khí và thậm chí còn tự suy thoái trong chân không.May thay, phần nhiều những polymer dẫn điện khác ví như PPy, PAn cùng PT bền hơn PA ko tự suy thoái như PA, bởi vậy là ứng viên xuất sắc cho nhiều ứng dụng.

Polymer bao hàm đặc tính gắng hữu như vơi cân, dễ ợt gia công tuy vậy cũngcónhững điểm bất lợi mà ta thường nhìn thấy ở các loại polymer (plastic) gia dụng là không độ chịu nhiệt cao (> 100 °C), bị lão hóa hay phân diệt trong ánh sáng mặt trời. Polymer dẫn điệncũng khôngngoài đông đảo ngoại lệ nầy. Sự suy thoái và khủng hoảng hóa học, thoái hóa dẫn mang đến sự suy thoái cơtính (trở nêngiòn)và năng lượng điện tính(giảm độ dẫn điện). Đã gồm nhiềucông trình tò mò và duy trình tính bền của polymer dẫn điện.Dopant cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến tính bình ổn của polymer; bao hàm loại dopant làm chậmhoặc xúc tiến sự suy thoái. Mặc dù nhiên,vì là 1 trong những đặc tính vậy hữu, sự suy bớt độ dẫn năng lượng điện trong môi trường xung quanh nóng và độ ẩm polymer dẫn điện là 1 trong những việc chẳng thể tránh khỏi về thọ về dài. Để duy trình tính năng, các trang thế dùng polymer dẫn điện tín đồ ta phủ một lớp epoxy bảo đảm an toàn lên polymer và liên tiếp thay new vật liệu.

5.Áp dụng

5.1 Tụ điện

Tụ điện (condenser/capacitor) là một linh phụ kiện điện học dùng để tíchđiện với phóng điện khi yêu cầu thiết. Tụ điện chức năng như một các loại pin nạp năng lượng điện (rechargeable battery) nhưng tất cả độ phóng điện vô cùng nhanh, tỷ lệ điện năng cao (power density).Tụ điện còn có thểphân biệtcác tín hiệu bao gồm tần số cao với tần sốthấp nên rất có thể dùng để triệt tiêu các tín hiệu tạp (noise), làm định hình nguồn điện, vì vậy còn gọi là lọc điện tử (electronic filter).Cấu chế tạo ra của một tụ điện tất cả hai điện cực vàđiện môi (dielectric) sống giữa. Tùy vào các ứng dụng khác nhau, điện môi là chất cách điện có thểlà chân không, ko khí, giấy, dầu, plastic, mica, parafine, oxide (alumina, titanum oxide, tantalum oxide).

Đặc tính của tụ điện đượcdiễn tả bởi điện dung Cvà gồm công thức như sau,

C = εA/d(2)

trong đó εlà hằng số năng lượng điện môi, Alà diện tích s của điện rất và dlà khoảng cách giữa hai điện cực. Vì vậy, nhằm điện rất có thể "tụ" ở mật độ cao (điện dung Ccao), εphải to, Arộng cùng dhẹp. Ta rất có thể làm một tụ điện solo giản bằng phương pháp dùng hai miếng nhôm mỏng dính làm điện cựcvà một tấm giấy mỏng mảnh kẹp làm việc giữa.

Ta thử làm cho một bé tính nếu như ta hấp thụ điện cho một tụ điện xuất phát từ 1 cục sạc AA (1,5 V). Cục pin AA rất có thể tạo một chiếc điện tất cả cường độ 2,8 A trong 1 giờ. Ta bao gồm công thức cơ phiên bản như sau,

Q = It(3)

Q(Coulomb):điện lượng, I(Ampere):cường độ loại điện, t(giây): thời gian;

C = Q/V(4)

V(Volt): điện áp của nguồn điện.

Sau khi được nạp năng lượng điện từ viên pin AA trong thời gian 1 giờ đồng hồ (3600 giây), tụ điện sẽ sở hữu được điện dung là:

C= (2,8 x 3600)/1,5 = 6720 Farahs (5)

Một tụ năng lượng điện thông thườngmang dung tích 1 Farahcó form size từ một hộp sữa mang lại một chai rượu. Để có C= 6720 Farahs, tụ điện phảivài ngàn lần khổng lồ hơn! bởi vì vậy, người ta không dùng tụ điện đểcung cấp cho điện mà dùng pin tiện nghi hơn, trừ khi ta bắt buộc phóng điện ở một điện áp thiệt cao.Tuy nhiên, sựra đời của polymer dẫn năng lượng điện làm biến hóa cụcdiện. Polypyrrole có mật độ tụ năng lượng điện là 100 Farahs/g (1 gram PPy cóđiện dung 100 Farahs)cho một kĩ năng thu nhỏ tuổi tụ điện với dung lượng tối đa. Bạn ta gọi đó là siêu tụ điện (supercapacitor).

Trong trong những năm gần đây, công nghệ điện tử cách tân và phát triển ở nút độ chóng mặt với hầu hết máy móc, biện pháp điện tử bao hàm yêu ước như sự thu nhỏ, năng suất cao, ứng đáp nhanh, ít tiêu tốn năng lượng.Nhữngđòi hỏi nầy đưa tới cách mạng hóacủacác linh kiện điện tử trong đó có tụ điện. Hình 4 mang đến thấy cấu tạo của một tụ điện với điện cực là nhôm và PPy. Oxide nhôm (Al 2O 3) là hóa học điện môi. Một một số loại thông dụng không giống là tụ điện có điện cực tantalum - một kim loại chuyển tiếp (transition metal) - và PPy cùng với tantalum oxide (Ta 2O 5) là hóa học điện môi. Trước PPy, manganese dioxide (Mn
O 2) được sử dụng làm điện cực. Ngoài tỷ lệ tụ điện cao như đã đề cập ở trên, PPy bao gồm độ dẫn điện cao hơn Mn
O 2từ 10 cho 100 lần. Lúc có chập điện trong tụ điện, PPy sẽ tự động dedoping, nhả dopant để trở nên vật phương pháp điện. Nhờ vậy, tụ điện sẽ tránh được sựbốc khói với phát cháy, độ bình an gia tăng.

Kể từ thời điểm năm 1991, công ty Nhật bản như
NEC, Matsushita Electric Industrial (công ty của chữ tín Panasonic), Nippon Denkisản xuất một một số loại tụ điện tất cả điện cực là PPy, nhiều phần dùng cho máy vi tính, laptop,notebook, máy ảnh kỹ thuật số,điện thoại di động. Cho tới năm 2005, chỉ riêng rẽ Nhật bạn dạng số lượng sản xuất đã tiếp tục tăng 200 lần với lợi nhuận 1,5 tỷ USD, tạo nên việc làm cho hàng chục ngàn người. Những doanh nhân dự đoán thu nhập đã tăng 20% hàng năm vì đầy đủ siêu tụ năng lượng điện PPykhông mọi là linh kiệnquan trọng cho những áp dụng hiện bao gồm mà còndùngtrong những vận dụng mới dựa vào sự thu bé dại và điện dung cao.

5.2 Pin nạp điện

Pin nạp điện (rechargeable battery) hay là pin sạc thứ cấp (secondary battery) là 1 trong những loại pin rất có thể dùng đi sử dụng lại các lần bằng cách nạp điện phụ thuộc vào sự bội phản ứng điện hóathuận nghịch trong quy trình nạp điện với phóng điện. Ngược lại,pin sơ cấp (primary battery) là loại pin cần sử dụng một lần rồi bỏ. Bình năng lượng điện xe hơi là 1 trong những loại sạc nạp năng lượng điện xưa nhấtđược phát minh từ gắng kỷ đồ vật 19. Ngày nay, những loại pin nạp điện độ lớn đồng xulà một phần tử không thể thiếu hụt được trong chính sách điện tử thu nhỏ, lắp thêm vi tính, điện thoại cảm ứng thông minh di động, máy hình ảnh v.v...

Sự hòa hợp lygiữa polymer dẫn điện với ion bằng quá trình doping/dedoping mang đến polymer dẫn năng lượng điện một tính năng làm điện rất trong pin hấp thụ điện.Polymer dẫn điện được dùng trong sạc pin lithium. Trong nhiều loại pin nầy lithium là cực âm với polymer dẫn điện là cực dương. Ý tưởng chế tạo pin lithium/polymer dẫn điện được vạc khởi trường đoản cú nhóm nghiên cứu và phân tích của giáo sư Mac
Diarmid vào năm 1981.Nhóm nầy dùng polyacetylene (PA) (ký hiệu hóa học: n) có tác dụng cực dương, lithium làm cực âm, lithium perchorate (Li
Cl
O 4) hòa hợp trong dung môi propylene carbonate (PC) làm hóa học điện giải. Cấu tạo của sạc được viết vắn tắt là Li/Li
Cl
O 4- PC/PA. Sạc pin nầy tất cả khi phóng điện cho một điện áp là 3,7 V cao hơn những loại sạc gia dụng thường thì (1,5 V). Lúc phóng