Często uważa się, że tworzywa sztuczne mają bardzo słabą przewodność elektryczną, dlatego wykorzystuje się je do wykonywania osłon izolacyjnych kabli. Jednakże, Naukowcy odkryli, że przewodniki z tworzyw sztucznych można wytwarzać poprzez zmieszanie tworzyw sztucznych o wysokim stężeniu włóknistej sadzy i a związek koksujący. Przewodniki z tworzyw sztucznych są najważniejszą klasą przewodzących materiałów polimerowych.
Przewodniki z tworzywa sztucznego łączą w sobie przewodnictwo elektryczne metali z różnorodnymi właściwościami tworzyw sztucznych. Aby nadać polimerowi przewodność elektryczną, należy wprowadzić układ sprzężony z π, aby utworzyć polimer z nakładającymi się układami π-elektronów. Ponadto, Niezbędna jest regularna struktura polimeru i można w tym celu zastosować domieszkę. Zatem, pierwszym warunkiem, aby tworzywo sztuczne przewodziło prąd elektryczny, jest posiadanie układu elektronów sprzężonych z π. Drugim warunkiem jest domieszkowanie chemiczne lub elektrochemiczne. To jest, łańcuchy polimerowe zyskują lub tracą elektrony w procesie redoks.
Przewodniki z tworzyw sztucznych dzieli się zwykle na dwie główne grupy:
Konstrukcyjne przewodniki z tworzyw sztucznych
Strukturalne przewodniki z tworzyw sztucznych to tworzywa sztuczne, które same w sobie są przewodzące. Nośniki przewodzące (elektrony lub jony) zapewnia struktura polimeru. Po wymieszaniu, przewodność tych tworzyw sztucznych może znacznie wzrosnąć. Niektóre mogą nawet osiągnąć przewodność metali (przewodniki metalowe). Istnieją dwa główne typy domieszek: domieszka chemiczna i domieszka fizyczna. Domieszki mają akceptor elektronów, donor elektronów i domieszki elektrochemiczne. Typowym przykładem jest domieszkowany poliacetylen. Po dodaniu jodu lub pięciofluorku arsenu i innych akceptorów elektronów, jego przewodność może wzrosnąć do 104Ω-1-cm-1. Strukturalne przewodzące tworzywa sztuczne można wykorzystać do produkcji akumulatorów plastikowych o dużej mocy, kondensatory o dużej gęstości energii, materiały pochłaniające mikrofale, itp.
Kompozytowe przewodniki z tworzywa sztucznego
W kompozytowych przewodnikach z tworzyw sztucznych, sam plastik nie przewodzi prądu elektrycznego. Pełni jedynie funkcję spoiwa. Przewodność uzyskuje się przez zmieszanie substancji przewodzących, takich jak sadza i proszki metali. Te substancje przewodzące (substancje przewodzące) nazywane są ładunkami przewodzącymi. Najczęściej stosowane są srebro w proszku i sadza. Odgrywają rolę w zapewnianiu nośników w kompozytowym przewodniku z tworzywa sztucznego. Kompozytowe przewodniki z tworzyw sztucznych są łatwe w przygotowaniu i charakteryzują się wysokim stopniem praktyczności. Materiały te są często stosowane w przełącznikach, elementy wrażliwe na nacisk, złącza, ekranowanie elektromagnetyczne, rezystory i ogniwa słoneczne.
Zastosowanie przewodnika z tworzywa sztucznego w zastosowaniach takich jak dodatki antystatyczne, antyelektromagnetyczne ekrany komputerowe i inteligentne okna szybko się rozwinęły. Istnieje również szeroki zakres obiecujących zastosowań diod elektroluminescencyjnych, ogniwa słoneczne, telefony komórkowe, miniaturowe ekrany telewizyjne, a nawet badania z zakresu nauk przyrodniczych. Ponadto, połączenie przewodników z tworzyw sztucznych i nanotechnologii pomoże również w promowaniu szybkiego rozwoju elektroniki molekularnej. W przyszłości, ludzie będą w stanie nie tylko znacznie zwiększyć prędkość komputerów, ale także zmniejszyć ich rozmiar. W rezultacie, przewidywano, że laptop przyszłości będzie mógł zmieścić się w zegarku.
