Polimeros condutores

Polímeros Condutores

Basicamente, polímeros são cadeias longas formadas pela repetição de unidades mais simples, podendo ser naturais (carboidratos, lipídeos e proteínas) ou sintéticos (adição, condensação e rearranjo), possuem bastante aplicações no cotidiano, já que estão presentes em embalagens, eletrodomésticos, automóveis, fibras, roupas, tintas, espumas, tubos, antiaderente entre outros, e dispõe também de várias vantagens, visto que sua produção é de baixo custo, tem peso reduzido, alta resistência à corrosão, baixa temperatura de processamento e com muitas possibilidades de seu uso na fabricação de peças nas mais variadas formas, tamanhos e cores.

A partir dos anos 60, com a possibilidade de aplicação dos polímeros em casos especiais e a busca constante por novos materiais, iniciaram as pesquisas para obtenção de polímeros capazes de conduzir eletricidade sem a incorporação de cargas condutoras. Em 1977, ao repetir uma síntese do poliacetileno, um estudante de Shirakawa, produziu um filme flexível com brilho metálico e revisando a metodologia percebeu que por engano  adicionou uma quantidade de catalisador 1000 vezes maior que o necessário, a partir disto na década de 1980, os pesquisadores Naarmann e Theophilou da BASF AG, em Ludwingshafen, Alemanha, conseguiram aperfeiçoar as características condutoras do poliacetileno e utilizando um novo catalisador e orientando o filme por estiramento, conseguiram, após dopagem, condutividade semelhante à do cobre metálico, a dopagem é um processo que modifica as redes poliméricas, provocando grades alterações nas características físicas do material, que geralmente é realizada por métodos químicos ou simplesmente expondo os agentes de transferência de carga ao polímeros condutores.

Os polímeros intrinsecamente condutores são materiais isolantes que podem ser dopados ao reagir com fortes agentes oxidantes ou redutores, ou por tratamento com ácidos fortes, estes polímeros podem combinar as propriedades mecânicas e processabilidade dos polímeros convencionais com um comportamento elétrico, óptico e magnético semelhante ao dos metais, por isso podem ser chamados de “metais sintéticos”, uma nomenclatura mais adequada seria “polímeros conjugados”, pois são constituídos por cadeias contendo duplas ligações C=C conjugadas, além das sequências de átomos de carbono ligados a átomos de hidrogênio e também entre si por ligações simples, as ligações duplas mostram que cada átomo de carbono possui um orbital não hibrido do tipo p, estes orbitais formam a segunda ligação formando uma dupla ligação entre os carbonos vizinhos. Assim o elétron deste orbital pode se deslocar ao longo da molécula, colaborando desta forma para a corrente elétrica.

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Figura 1. Estrutura do Polímero Poliacetileno

Alguns Polímeros Condutores:

Com a necessidade de aperfeiçoar as tecnologias existentes, a aplicação destes tipos de polímeros aumenta continuamente, assim, tem-se:

•  A polianilina, (PAni) é o polímero condutor muito vantajoso pela sua estabilidade química em condições ambientais, processabilidade, facilidade de polimerização e de dopagem, baixo custo e suas propriedade condutoras. Pode ser usada em cabos coaxiais, em baterias recarregáveis, na forma de lâminas (filmes) finas e em telas de televisores e monitores de computador.[pic 2]

Figura 2. Estrutura da polianilina

• O polipirrol é um polímero condutor bastante eficiente e contém átomos de nitrogênio contribuindo para a condutividade, é utilizado em janelas eletrocrômicas, que mudam de cor quando são energizados por uma corrente elétrica, a janela escurece ao adicionar voltagem sobre ela e há transparência quando nenhuma voltagem é aplicada. O polipirrol não reflete microondas e por isso é usado em roupas de camuflagem para evitar a detecção por radares.

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Figura 3. Estrutura do polipirrol

• O poli-p-fenilenovinileno, PPV, emitem luz quando expostos de um campo elétrico, é usado em mostradores como LED's .[pic 4]

Figura 4. Estrutura do PPV

A síntese destes polímeros ocorre através de três métodos de polimerização: química, eletroquímica e fotoeletroquímica. A polimerização química é a mais empregada industrialmente, uma vez que é mais favorável por proporcionar a produção em grandes quantidades do material. Em escala piloto o processo para a produção do PPV, polipirrol e polianilina, é relativamente simples, enquanto os polímeros polifenilenos e politiofenos tornam-se mais complexos, pois requerem ambientes isentos de umidade.

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