تحقیق درباره پلیمر های رسانا

تحقیق درباره پلیمر های رسانا

پلیمرهای رسانا (پلیمرهای هادی)

فهرست مطالب

چکیده
پلیمرهای رسانا (پلیمرهای هادی)
رسانایی الکتریکی چیست؟
چه چیزی یک ماده را رسانا می کند؟
پلیمرهای هادی / رسانا- گزارش
کاربردهای پلیمرهای رسانا
ساخت و فرآوری
مکانیزم ضریب هدایت پلیمر ـ نقش تغلیظ
الکترون مولکولی ـ تئوری انتقال
پلیمرهای Electroluminescent ـ نسل دوم پلیمرهای رسانا
از فیزیک های سیلیکون تا الکترونیک های مولکولی

چکیده
ما از پلیمرها استفاده می¬کردیم ـ که پلاستیک است ـ که به نحوی در نقش مخالف فلزات ظاهرشوند. این پلیمرها با عایق مجزا شده و الکتریسیته راهدایت نمی کنند. سیم های الکتریکی با پلیمرها پوشش داده می شوند تا آنها ـ و ما را ـ از اتصال کوتاه حفظ کنند.

تحقیق درباره پلیمر های رسانا
پیش از این، در سال 1974 در نتیجه تهیه یک فیلم نقره فام توسط Shirakawa و Co-workers از استیلن، با استفاده از یک کاتالیست Ziegler-Natta، پلی استیلن به عنوان یک پودر سیاه شناخته شده بود (K.Ziegler and G.Natta برنده جایزه نوبل در شیمی 1966). اما با وجود ظاهر فلزی¬اش یک هادی نبود. به هر حال، در 1977، Shirakawa، MacDiarmid و Heeger کشف کردند که اکسیداسیون فیلم¬های پلی استیلن با کلر، برم یا بخار ید؛ این فیلم ها را 109 برابر رساناتر از حالت معمول¬شان می سازد.

پلیمرهای رسانا (پلیمرهای هادی)
«Conductive Polymers»
آکادمی علوم Royal Swedish تصمیم گرفت تا جایزه نوبل شیمی سال 2000 به سه دانشمندی بدهد که برای پیشرفت پلیمرهای رسانای الکتریکی انقلاب کرده¬اند:
پروفسور Alan J. Heeger: دانشگاه کالیفرنیا در سانتاباربارا، USA
پروفسور Alan G. macDiarmid: دانشگاه پنسیلوانیا، USA
پروفسور Shirakawa: دانشگاه Tsukuba، ژاپن
این افراد «برای کشف و توسعه پلیمرهای رسانای الکتریکی» این جایزه ارزشمند را بردند. این انتخاب به واسطه موقعیت علمی مهم آن و همچنین کاربردهای عملی و توسعه رشته های مختلف علمی بین شیمی و فیزیک صورت گرفت.
پلیمرهای رسانا ـ یک کشف غافلگیرانه
ما از پلیمرها استفاده می¬کردیم ـ که پلاستیک است ـ که به نحوی در نقش مخالف فلزات ظاهرشوند. این پلیمرها با عایق مجزا شده و الکتریسیته راهدایت نمی کنند. سیم های الکتریکی با پلیمرها پوشش داده می شوند تا آنها ـ و ما را ـ از اتصال کوتاه حفظ کنند.
با این حال Alan J. Heeger و Alan G.MacDiarmid این نظریه را با کشفشان تغییر داده‌اند که یک پلیمر پلی استیلن می تواند تقریباً همانند یک فلز رسانا باشد.

تحقیق درباره پلیمر های رسانا
پیش از این، در سال 1974 در نتیجه تهیه یک فیلم نقره فام توسط Shirakawa و Co-workers از استیلن، با استفاده از یک کاتالیست Ziegler-Natta، پلی استیلن به عنوان یک پودر سیاه شناخته شده بود (K.Ziegler and G.Natta برنده جایزه نوبل در شیمی 1966). اما با وجود ظاهر فلزی¬اش یک هادی نبود. به هر حال، در 1977، Shirakawa، MacDiarmid و Heeger کشف کردند که اکسیداسیون فیلم¬های پلی استیلن با کلر، برم یا بخار ید؛ این فیلم ها را 109 برابر رساناتر از حالت معمول¬شان می سازد.
عملیات با هالوژن در مقایسه با تغلیظ نیمه هادی¬ها «doping (تغلیظ)» نامیده شد. شکل «deped» از پلی‌استیلن رسانایی 105 زیمنس برمتر دارد، که از هر رسانایی پلیمر شناخته شده قبلی بیشتر بود. به عنوان مقایسه، تفلون رسانایی 10-16sm-1 و نقره و مس 108sm-1 دارند.
یک خصوصیت کلیدی پلیمر رسانا حضور زنجیرهای دوتایی درهم آمیخته در امتداد چارچوب پلیمر است. در پیوستگی، زنجیرهای بین اتم¬های کربن به طور یک در میان، تکی و دوتایی هستند. هر زنجیر یک «سیگمای» (Sigma-) موضعی را شامل می‌شود که اتصال شیمیایی قوی را شکل می دهد. علاوه بر این، هر اتصال دوتایی نیز یک اتصال «پی» (Pi-) موضعی کمتر قوی شده را دربرمی¬گیرد که ضعیف¬تر است. در هر صورت، پیوستگی برای ساختن پلیمر به عنوان ماده رسانا کافی نیست و این همان چیزی است که dopant انجام می دهد.
حامل های بار به شکل الکترون های اضافی یا حفره های (holes) اجباری درون مواد تزریق می شوند. یک حفره مکانی است که یک الکترون مفقود است. وقتی چنین حفره ای توسط پرش الکترون از موقعیت همسایه پر می‌شود، یک حفره جدید به وجود می¬آید و به همین ترتیب، بار مجاز فاصله طولانی را مهاجرت می کند.

تحقیق درباره پلیمر های رسانا
امروزه از پلاستیک¬های رسانا برای کاربدهای مختلفی استفده می شوند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد: بازدارنده های خوردگی، خازن های فشرده، پوشش آنتی استاتیک حفاظت الکترومغناطیسی کامپیوترها و در پنجره های هوشمند (smart) که می توانند مقدار مجاز نور عبوری را تغییر دهند و غیره. نسل دوم پلیمرهای الکتریکی نیز ظهور یافته اند (زیر را ببینید) به عنوان مثال در ترانزیستورها، دیودهای ساتع کننده نور، لیزرها با کاربردهای اضافی، مثلاً در صفحات تلویزیون تخت سلول های خورشیدی و غیره. پلیمرها مزایای پنهان (بالقوه ای) از نظر هزینه دارند و میتوانند مثلاً به صورت فیلم فرآوری شوند. شاید به زودی پلاستیک های electroluminescent کاغذی شده را روی دیوارها برای چراغانی ببینیم.

رسانایی الکتریکی چیست؟
رسانایی (هدایت) با قانون اهم تعریف می شود: (1) U=RI
که I جریان درون مقاومت (آمپر) و U افت پتانسیل سرتاسر آن (ولت) است. ثابت تناسب R مقاومت نامیده می شود و با اهم  اندازه¬گیری می شود. R از طریق به کاربردن یک ولتاژ شناخته شده از درون مقاومت و اندازه¬گیری جریان درون آن اندازه گرفتند.
عکس مقاومت (R-1) رسانایی (هدایت) نامیده شده است. قانون اهم یک قانون تجربی وابسته به ترمودینامیک های برگشت ناپذیر است (Ilya Prigogine برنده جایزه نوبل شیمی 1977)، جریان I به عنوان نتیجه گرادیان در پتانسیل به انرژی پراکنده شده سوق می دهد (RI2 Joule s-1)
همه مواد از قانون اهم پیروی نمی کنند. تخلیه¬های گاز (Gas discharges)، تیوب های خلاء، نیمه رسانا و مواردی که رساناهای یک بعدی نامیده شدند (همانند یک رشته polyene خطی) عموماً از قانون اهم منحرف می شوند.
در مواد اهمی مقاومت نسبت مستقیم با طول نمونه L و نسبت عکس با سطح مقطع نمونه A دارد:
R= fL/A (2)
F مقاومت ویژه اندازه گیری شده در cm (در سیستم SI، m) است. معکوس آن U=f-1 ضریب هدایت است. واحد میزان هدایت زیمنس می باشد. (S=-1) واحد

تحقیق درباره پلیمر های رسانا

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر