Voivatko muovit olla johtimia? Mitä ovat muovijohtimet?

plastic conductors with carbon black

Muoveilla katsotaan usein olevan erittäin huono sähkönjohtavuus, Siksi niitä käytetään kaapelien eristysvaippojen valmistukseen. Kuitenkin, tutkijat ovat havainneet, että muovijohtimia voidaan valmistaa sekoittamalla muoveja, joissa on korkea säiemainen hiilimustaa ja koksiyhdiste. Muovijohtimet ovat tärkein johtavien polymeerimateriaalien luokka.

Muovijohtimet yhdistävät metallien sähkönjohtavuus muovin monipuolisilla ominaisuuksilla. Sähkönjohtavuuden lisääminen polymeerille, π-konjugoitu järjestelmä on lisättävä polymeerin muodostamiseksi, jossa on päällekkäisiä π-elektronijärjestelmiä. Lisäksi, polymeerin säännöllinen rakenne on välttämätön ja lisäainetta voidaan käyttää tähän tarkoitukseen. Siten, ensimmäinen ehto muovimateriaalin sähköä johtavalle on, että siinä on π-konjugoitu elektronijärjestelmä. Toinen ehto on, että se on kemiallisesti tai sähkökemiallisesti seostettu. Se on, polymeeriketjut saavat tai menettävät elektroneja redox-prosessin kautta.

muovijohdin hiilimustalla

Muovijohtimet jaetaan yleensä kahteen pääryhmään:

Muoviset rakenteelliset johtimet

Rakenteelliset muovijohtimet ovat muoveja, jotka ovat luonnostaan johtavia itsessään. Johtavat kantolaitteet (elektroneja tai ioneja) ne tarjoavat polymeerirakenteen. Sekoituksen jälkeen, näiden muovien johtavuus voi kasvaa merkittävästi. Jotkut voivat saavuttaa jopa metallien johtavuuden (metallijohtimet). Seostusaineita on kahta päätyyppiä: kemiallinen seostusaine ja fyysinen lisäaine. Dopanteilla on elektronin vastaanottaja, elektronin luovuttaja ja sähkökemialliset lisäaineet. Seostettu polyasetyleeni on tyypillinen esimerkki. Jodin tai arseenipentafluoridin ja muiden elektronien vastaanottajien lisäämisen jälkeen, sen johtavuus voi kasvaa jopa 104Ω-1-cm-1. Rakenteellisia johtavia muoveja voidaan käyttää suuritehoisten muoviakkujen valmistukseen, korkean energiatiheyden kondensaattorit, mikroaaltouunia imeviä materiaaleja, jne.

Komposiittimuovijohtimet

Komposiittimuovijohtimissa, muovi itsessään ei johda sähköä. Se toimii vain sideaineena. Johtavuus saadaan sekoittamalla johtavia aineita, kuten hiilimustaa ja metallijauheita. Nämä johtavat aineet (johtavia aineita) tunnetaan johtavina varauksina. Hopeajauhe ja nokimusta ovat yleisimmin käytettyjä. Niillä on rooli kantoaaltojen tarjoajana komposiittimuovijohtimissa. Komposiittimuovijohtimet on helppo valmistaa ja ne ovat erittäin käytännöllisiä. Näitä materiaaleja käytetään usein kytkimissä, paineherkät komponentit, liittimet, sähkömagneettinen suojaus, vastukset ja aurinkokennot.

Muovijohtimen käyttö sovelluksissa, kuten antistaattisissa lisäaineissa, antisähkömagneettiset tietokonenäytöt ja älykkäät ikkunat ovat kehittyneet nopeasti. Ja valodiodeissa on myös laaja valikoima lupaavia sovelluksia, aurinkokennoja, matkapuhelimia, pienoistelevisioita ja jopa biotieteitä. Lisäksi, muovijohtimien ja nanoteknologian yhdistelmä edistää myös molekyylielektroniikan nopeaa kehitystä. Tulevaisuudessa, ihmiset eivät vain pysty lisäämään tietokoneiden nopeutta huomattavasti, mutta myös pienentää niiden kokoa. Seurauksena, On ennustettu, että tulevaisuuden kannettava tietokone voisi mahtua kelloon.

zmswacables