Revisión de los polímeros conductores
Estructuras químicas de algunos polímeros conductores. Desde la parte superior izquierda en el sentido de las agujas del reloj: poliacetileno; polifenileno vinileno; polipirrol (X = NH) y politiofeno (X = S); y polianilina (X = NH) y polisulfuro de fenileno (X = S).
Los polímeros conductores o, más exactamente, los polímeros intrínsecamente conductores (PCI) son polímeros orgánicos que conducen la electricidad[1][2]. La mayor ventaja de los polímeros conductores es su procesabilidad, principalmente por dispersión. Los polímeros conductores no suelen ser termoplásticos, es decir, no son termoformables. Pero, al igual que los polímeros aislantes, son materiales orgánicos. Pueden ofrecer una alta conductividad eléctrica, pero no presentan propiedades mecánicas similares a las de otros polímeros disponibles en el mercado. Las propiedades eléctricas pueden ajustarse con los métodos de síntesis orgánica[3] y con técnicas de dispersión avanzadas[4].
La polianilina fue descrita por primera vez a mediados del siglo XIX por Henry Letheby, que investigó los productos de oxidación electroquímica y química de la anilina en medios ácidos. Observó que la forma reducida era incolora, pero las formas oxidadas eran de color azul intenso[5].
Polímeros biodegradables
Esta entrada presenta los polímeros conductores y explica cómo preparar películas de polímeros conductores. También presenta los métodos más utilizados para la inmovilización de biomoléculas en películas de polímeros conductores para aplicaciones de biosensores.
Los polímeros conductores son una clase importante de materiales funcionales que se han aplicado ampliamente para fabricar biosensores electroquímicos, debido a sus interesantes y sintonizables propiedades químicas, eléctricas y estructurales. Los polímeros conductores también pueden diseñarse mediante el injerto químico de grupos funcionales, nanoestructurarse o asociarse con otros materiales funcionales, como las nanopartículas, para proporcionar enormes mejoras en la sensibilidad, la selectividad, la estabilidad y la reproducibilidad de la respuesta del biosensor a una variedad de bioanalitos. Se espera que estos biosensores desempeñen un papel cada vez más importante en el suministro de información para el diagnóstico y la supervisión de la terapia, ya que presentan ventajas como su bajo coste y su bajo límite de detección.
Los polímeros conductores se han convertido en una clase importante de materiales, ya que combinan algunas propiedades útiles de los polímeros orgánicos (como la resistencia, la plasticidad, la flexibilidad, la dureza o la elasticidad) con propiedades electrónicas [5], ópticas [21][22] y termoeléctricas [23][24] inusuales debido a la movilidad de la carga a lo largo de las cadenas poliméricas de π electrones. Estas propiedades únicas explican el uso de los polímeros conductores en una amplia variedad de aplicaciones, como el almacenamiento de energía con baterías recargables [25][26] y supercondensadores [27][28], la energía fotovoltaica con células solares [29][30][31][32], los diodos emisores de luz [33][34], la electrocatálisis [35], la anticorrosión [36][37] o las aplicaciones electrocrómicas, como las pantallas electrocrómicas [38][39] o los espejos retrovisores y las ventanas inteligentes [40][41].
Polímeros semiconductores
ResumenLa conductividad eléctrica de los polímeros conductores ha ido aumentando progresivamente hasta alcanzar un nivel digno de ser llamado su alias, “metal sintético”. El PEDOT:PSS (poli(3,4-etilendioxitiofeno) dopado con poli(sulfonato de estireno)), como polímero conductor representativo, ha alcanzado recientemente unos 3.000 S cm-1, valor que abre la posibilidad de sustituir a los óxidos conductores transparentes. La principal estrategia para impulsar el aumento de la conductividad es el recocido con disolventes, en el que la solución acuosa de PEDOT:PSS se trata con un disolvente auxiliar como el DMSO (dimetilsulfóxido). Además de la mejora de la conductividad, descubrimos que el rango de potencial en el que el PEDOT:PSS es conductor se amplía hacia una dirección de potencial negativo mediante el recocido con DMSO. Asimismo, se propone que el aumento de la fracción redox-activa de los portadores de carga es responsable de la mejora de la conductividad en el proceso de recocido con disolventes.
Reimpresiones y permisosAcerca de este artículoCite este artículoPark, HS., Ko, SJ., Park, JS. et al. Redox-active charge carriers of conducting polymers as a tuner of conductivity and its potential window.
Aplicaciones de la polianilina
En la segunda etapa, se preparó poli(ácido 4-(tien-3-ilmetoxi)butano-1-sulfónico) (PTMBSA) por polimerización en emulsión. Se disolvió TMBSA (50 mmol) y dodecil sulfato de sodio (SDS, 25 mmol) en agua (30 cm3, 1660 mmol). A continuación, se disolvió peroxodisulfato de potasio (KPS, 50 mmol) en agua (40 cm3, 2213 mmol). La polimerización se inició mediante la adición gota a gota de la solución de KPS en la mezcla de reacción precalentada (70 °C). El proceso se llevó a cabo durante 5 h y luego se terminó vertiendo la emulsión en metanol (500 cm3). El producto se recogió por filtración y se lavó a fondo con metanol (150 cm3) y con agua (150 cm3). El polvo se secó, con un rendimiento del 63% (Fig. 2).
La morfología de las nanopartículas de plataDependiendo de las condiciones de síntesis se pueden obtener nanopartículas de Ag con diversos tamaños y formas. Para investigar la morfología de las partículas se aplicaron sofisticados análisis microscópicos. Las imágenes TEM de las nanopartículas de plata indican que las nanopartículas son más o menos esféricas (Fig. 4) y el diámetro medio oscila entre 15 y 50 nm (Fig. 5). Basándose en las imágenes TEM se ha determinado la distribución del diámetro de las nanopartículas utilizando Aphelion Lab 4.3.2. El gráfico de distribución resultante se muestra en la Fig. 5. Y revela unas características de distribución amplias y sin rasgos. Se encontró que el 53% de las partículas de Ag tienen un diámetro menor o igual a 25 nm, y alrededor del 22% de las nanopartículas tienen un diámetro de aproximadamente 15 nm.