POLÍMEROS CONDUCTORES

concepto

también llamados metales sintéticos La mayoría de polímeros orgánicos producidos

son excelentes aisladores eléctricos Los polímeros conductores, casi todos

orgánicos, presentan enlaces des localizados esta investigación ha dado lugar a muchas

aplicaciones recientes, como los diodos emisores de luz, numerosas pantallas de vídeo, las nuevas marcaciones de los productos en los supermercados, el procesamiento de las películas fotográficas, etc.

descubrimiento

En los años 1970 tres científicos de EE.UU. demostraron

que dopando una película de poliacetileno (en este caso, oxidándola con vapor de yodo), su conductividad eléctrica aumentaba un millar de veces, comparable a la de los metales como el cobre y la plata. Las propiedades ópticas de los materiales también eran modificadas, ya que emitían luz.

generalidades

Química:

Los principales tipos de polímeros conductores orgánicos son los poliacetilenos, los polipirroles, los politiofenos, las polianilinas y el policloruro de paracresol fenileno (PVPP).

Dopaje:

En los semiconductores a base de silicio, algunos átomos de silicio se sustituyen por iones en exceso (por ejemplo de fósforo) o en su defecto (de boro), lo que se llama el tipo N o P.

Los polímeros pueden ser dopados mediante la adición de un reactivo químico que oxida (o reduce) el sistema, lo que hace transitar los electrones de la banda de valencia a la banda de conducción, haciendo que el sistema sea más conductor.

Existen dos principales métodos de dopaje de los polímeros conductores, ambos basados en una oxidación-reducción.

Dopaje químico

El primer método, llamado dopaje químico, presenta el polímero, por ejemplo una película de melanina, a un oxidante (de yodo o bromo) o un reductor (menos frecuente, implica el uso de metales alcalinos ).

Dopaje electroquímico

El segundo método, llamado dopaje electroquímico, utiliza un electrodo recubierto con un polímero y bañados en una solución electrolítica en la cual el polímero es insoluble. La aplicación de un voltaje entre los electrodos provoca un movimiento de la solución de iones y electrones que se fijan entonces sobre el polímero tratado, o escapan. Esto le da un exceso (el dopaje N) o defecto (dopaje P) a los electrones en la banda de conducción de polímero.

Este método es uno de los más eficaces, y el que más se investiga: el dopaje N, que no puede ocurrir en presencia de oxígeno, es más fácil de hacer: puede hacerse un vacío en los contenedores con los medios adecuados.

Debilidad del dopaje N

El dopaje N, que consiste en obtener un exceso de electrones es mucho menos común que el dopaje P, porque la atmósfera de la Tierra es rica en oxígeno, y por tanto se presenta como un medio ambiente oxidante. Un polímero dopado N reacciona entonces con el oxígeno del aire y pierde el exceso de electrones, volviéndose neutro. Por lo tanto, el dopaje N implica que el polímero se debe mantener en un gas inerte (generalmente el argón).

Es por ello que en estos momentos no hay polímero conductor de tipo N en el comercio, la duración es demasiado corta para cualquier uso.

Combinación

La combinación (o hibridación) de un polímero conductor favorece la fluorescencia, lo que permite el desarrollo de los transmisores de luz (o LED DELs, OLEDs) y sistemas fotovoltaicos orgánicos.

Han nacido así pantallas y sensores extremadamente finos (menos de un centímetro) y muy flexibles.

Propiedades

La principal ventaja de los polímeros es su facilidad de producción. Los polímeros conductores están hechos de sencillos plásticos y, por tanto, combinan la flexibilidad, la resistencia, elasticidad de los elastómeros con la conductividad de un metal o de un polímero híbrido dopado.

Tipos de conducción

Los polímeros conductores pueden ser: Compuestos de polímero y un relleno

conductor: El polímero no es conductor por sí mismo, sino que el relleno le proporciona esta propiedad

Polímeros de conducción intrínseca: El polímero es conductor por sí mismo.

Polielectrolitos: El polímero en una solución es capaz de separarse en dos partes y conducir electricidad, tal como el NaCl en agua.

Semiconductores.

Casos de Polímeros Conductores: Poliacetileno. Polipirrol. Polianilina. Politiofeno. Poli(fenilenvinileno). PEDOT. Otros. Polímeros conductores funcionalizados. Copolímeros. Post-modificación covalente. Contraiones funcionalizados. Híbridos.

Aplicaciones

Capas para circuitos electromagnéticos Películas antiestáticas Aparatos de identificación de

radiofrecuencias Protección de Corrosión. Dispositivos

Electrónicos. OLEDS. Antiestática. Escudo electromagnético (Electromagnetic shielding). Sensores. Calentamiento por radiofrecuencia. Electrocrómicos. Actuadores. Tendencias Futuras

ProblemasBaja solubilidadBaja rapidez de respuesta

VentajasProcesamiento rápido y muy baratoFácil y barata impresiónNo se necesita la instalación de

un cuarto limpioFlexibilidad y elasticidadPosibilidad de hacer películas o

cables.Baja densidad

Algunos ejemplos

La melanina, un polímero conductor.

Power plastic: cambiar luz por energía

Investigadores de la empresa estadounidense TDA Research han desarrollado un nuevo plástico que conduce electricidad y que permite acomodar moléculas especializadas para crear nuevos

materiales. Con él podrían construirse pantallas de televisión tan finas como el papel, o ropa “inteligente”.

Producción de estructuras finísimas < 15 µm. Estructuras de sensor en material de bobina

Avance hacia mejores implantes cerebrales con el uso de nanotubos de polímeros conductores

los polímeros conductores y semiconductores CLEVIOS. Con estos

polímeros se pueden fabricar condensadores, circuitos impresos,

paneles solares y un sinfín de componentes electrónicos.

La empresa alemana H.C. Starck produce materiales especiales a

base de molibdeno, niobio, renio, tántalo y tungsteno.

Baterías orgánicas.