Медицинские приборы, автомобили и многие передовые технологии содержат бесчисленное множество хрупких компонентов, которые удерживаются вместе электропроводящими полимерами, такими как полианилин. В течение нескольких десятилетий синтез полианилина для применения в промышленной электронике сталкивался с серьезным ограничением: какой растворитель наилучшим образом облегчает синтез? Этот абстрактный вопрос важен для минимизации стоимости и сложности производства полианилина и улучшения таких полезных свойств, как придание формы. Возможность использования целого ряда дешевых растворителей с низкой температурой кипения значительно облегчила бы универсальные способы обработки полимеров, такие как струйная печать, но до сих пор оставалась недостижимой.
В исследовании, недавно опубликованном в Полимерно-пластические технологии и материалы Исследователи из Университета Цукубы и сотрудничающие партнеры синтезировали полианилин в различных распространенных растворителях. Эта улучшенная способность синтезировать и перерабатывать полианилин значительно упростит производство и снизит производственные затраты.
"Полианилин является чрезвычайно универсальным полимером в обычных и передовых технологиях, но ограничения на использование растворителей для синтеза долгое время препятствовали этой универсальности", - объясняет профессор Хиромаса Гото, старший автор. "Наше открытие того, как облегчить полимеризацию в различных растворителях, будет полезно в фундаментальных исследованиях и промышленном применении".
Исследователи получили полианилин из сульфата анилина за одну стадию, когда они добавили небольшое количество йода в реакционную смесь. Многие растворители были совместимы с этой процедурой, включая нетоксичный этанол, а также дихлорметан. Обширные инструментальные характеристики показали, что полианилин, полученный этим методом, обладает кристалличностью и электрическими свойствами, как если бы он был получен обычными методами.
"Особенно впечатляющим результатом является простота получения промышленно полезных полимерных сплавов, таких как смеси с полистиролом или производными целлюлозы", - говорит профессор Гото. "Электропроводящая краска, усовершенствованные резиновые смеси и другие материалы теперь легко готовятся, что, как мы ожидаем, облегчит разработку продуктов в различных областях".
Что такого особенного в добавленном йоде, который облегчает производство полианилина? Исследователи предполагают, что йод является электроноакцепторной легирующей добавкой, которая облегчает образование локализованных поляронов, что имеет решающее значение для последующей полимеризации с помощью радикальных цепных реакций.
Результаты этого исследования помогут сделать полианилин более совместимым со струйной печатью и другими полезными технологиями обработки и, таким образом, упростить производство печатных плат и других распространенных компонентов современной электроники. Сосредоточив внимание на довольно абстрактной теме совместимости растворителей, многие обычные и передовые технологии будет проще производить при меньших затратах.
Эта работа была поддержана Японским обществом содействия науке (JSPS, Гранты в помощь научным исследованиям (KAKENHI) [20K05626].
Комментарии