پیشینه تحقیق پلیمرهای رسانا و روش های تهیه آن و پلی(آلکیلتیوفن) و پیکربندی آن دارای ۴۱ صفحه می باشد فایل پیشینه تحقیق به صورت ورد  word و قابل ویرایش می باشد. بلافاصله بعد از پرداخت و خرید لینک دنلود فایل نمایش داده می شود و قادر خواهید بود  آن را دانلود و دریافت نمایید . ضمناً لینک دانلود فایل همان لحظه به آدرس ایمیل ثبت شده شما ارسال می گردد.

فهرست مطالب

فصل اول:پلیمرهای رسانا    ۵
۲-۱-تعریف    ۵
پلیمرهای مرکب    ۵
پلیمرهای رسانای یونی    ۵
پلیمرهای اکسایشی و کاهشی    ۵
پلیمرهای رسانای الکتریکی    ۶
۲-۲- تاریخچه    ۶
۲-۳-تقویت پلیمرهای رسانا    ۸
۲-۳-۱- مفهوم تقویت    ۸
۲-۳-۲- ماهیت مواد تقویتکننده    ۹
۲-۳-۳- تقویت شیمیایی    ۱۰
۲-۳-۴- تقویت الکتروشیمیایی    ۱۱
۲-۳-۵- برگشتپذیری    ۱۱
۲-۴- روشهای تهیه پلیمرهای رسانا    ۱۲
۲-۴-۱- پلیمر شدن شیمیایی    ۱۲
۲-۴-۲-پلیمرشدن الکتروشیمیایی    ۱۳
۲-۵- رسانایی پلیمرهای رسانا    ۱۴
۲-۵-۱-نظریه نوار    ۱۶
۲-۵-۲- مکانیزم رسانایی پلیمرهای رسانا    ۱۹
۲-۶-کاربرد پلیمرهای رسانا    ۲۰
۲-۷- مزایا و معایب    ۲۲
فصل دوم:پلی(آلکیلتیوفن)    ۲۴
۳-۱-تیوفن    ۲۴
۳-۲- پلیتیوفن    ۲۵
۳-۳- پیکربندی پلی(آلکیلتیوفنها)    ۲۵
۳-۴- مکانیزم پلیمر شدن    ۲۷
۳- ۴- ۱- روش شیمیایی    ۲۸
۳- ۴- ۱- ۱- روش مککالو    ۲۸
۳- ۴- ۱- ۲- روش ریک    ۲۹
۳- ۴- ۱- ۳- روش پلیمر شدن اکسایشی    ۲۹
۳- ۴- ۲ روش الکتروشیمیایی    ۳۰
۳-۴- ۲- ۱- مکانیزم الکتروپلیمر شدن    ۳۱
۳- ۴- ۲- ۲- اثر عوامل مختلف بر الکتروپلیمرشدن تیوفن    ۳۳
منابع    ۳۶

منابع

[۳] Skotheim T. A. (2002) “Handbook of Conducting Polymers (Conjugated Polymers Processing and Applications”, 3rd Ed, CRC – Press, Boca Raton.

[۴] Bakhshi.A.K. and Bahalla G.(2004) “Electrically conducting polymers: Materials of the twenty first century “, J. Scientific & Industrial Research, 63, pp715.

[۵] اشرفی حبیب آبادی ، ع ،‌(۱۳۸۰)، پایان‌نامه ارشد؛ ” پوشش‌دهی فولاد با پلی پیرول، پلی متیل پیرول و پلی (پیرول – کو متیل پیرول) به روش پلیمر شدن الکتروشیمیایی و بررسی مقاومت خوردگی آن “،‌ دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان.

[۷] Heeger A. J., (2000) ” Semiconductig and Metallic polymers: The fourth Generation of polymeric Materials “Nobel lecture, Chemistry.

[۹] Kumar D., Sharma R. C. (1998)” Advances in conductive Polymers, (Review Article)”, Eur. Polym, 34, 8, pp1053.

[۱۰] Nigrey P. J., MacDiarmid A. G., Heeger A. J. (1979) ” Electro chemistry of poly acetylene, (CH)x : electro chemical doping of (CH)x films to the metallic state ” ,chem.  Commun, 96, 594.

[۱۱]  ارسلانی ن و دادرس مدنی و انتظامی ع، ‌(۱۳۷۱) ” دوپه کردن پلیمرهای رسانای الکتریسیته ” مجله علوم و تکنولوژی پلیمر ، سال پنجم ، شماره سوم ص ۱۶۴٫

[۱۲] Malinauskas A. (2007),”Chemical Deposition of Conducting polymers”, polymer, 42, pp3957.

[۱۳] اشرفی علی،‌۱۳۸۶، پایان نامه دکتری ،‌” بررسی الکتروپلیمرشدن پیرول بر روی فولاد ساده کربنی و ارزیابی رفتار خوردگی آن “، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان.

[۱۴] Rodriguez J. Grande H. J., Otere T.F (1997)”Handbook of Organic Conductive Molecules and Polymers” Nalwa H. S. Ed, John Wiley & Sons, New York , pp475.

[۱۵] Miles M. J., smith W. T., Shapiro J. S. (2000),”Morphological Investigation by Atomic force microscopy and light microscopy of Electro polymerized polypyrrole film”, polymer, 41, pp3349.

فصل اول:پلیمر­های رسانا

 ۲-۱-تعریف

پلیمر­های رسانا به چهار دسته تقسیم­بندی می­شوند که  عبارتند از: پلیمر­های مرکب، پلیمر­های رسانای یونی، پلیمر­های اکسایشی و کاهشی، پلیمر­های رسانای الکتریکی.

پلیمر­های مرکب[۱]

در این دسته از مواد، یک ماده زمینه غیررسانا توسط یک ماده­ی رسانا نظیر یک فلز و یا کربن به اشکال مختلف آن مثل پودر، پولک، الیاف و… به منظور افزایش رسانایی پر می­شود. شرط رسانایی در این پلیمر­ها یکنواختی و تماس مواد رسانا با یکدیگر در کل زمینه­ی نارسانا است. از این پلیمر­ها به عنوان پوشش­های ضد بار ساکن و جایگزین لحیم در خودرو­ها و… استفاده می­شود.

 پلیمر­های رسانای یونی[۲]

این پلیمر­ها از نوع پلیمر­های آلی هستند که در آنها بار الکتریکی توسط یون­ها منتقل می­شود. پلی­(اتیلن­اکساید) مثالی از این دسته پلیمر­ها­­ست. این پلیمر­ها در صنعت باتری اهمیت دارند.

پلیمر­های اکسایشی و کاهشی[۳]

این پلیمر­ها دارای مراکز فعال الکتریکی ثابت[۴] (مراکز اکسنده و کاهنده)[۵] هستند و با این­که این مراکز با یکدیگر در تماس نیستند، الکترون­ها را با مکانیزم پرش[۶] انتقال می­دهند.

پلیمر­های رسانای الکتریکی

این گروه دارای پیوند­های یگانه و دوگانه متناوب هستند. این پیوند­های متناوب یک شبکه π وسیع و گسترده تشکیل می­دهند. جا­به­جایی الکترون در این شبکه π منبع رسانایی است. در     پلیمر­های رسانای الکتریکی، رسانایی در یک زنجیر پلیمری بر اساس ماهیت مزدوج مولکول­های پلیمر و در نتیجه تحرک الکترون­های π است، در حالی­که در پلیمر­های اکسایشی و کاهشی، این رسانایی بر اساس مراکز اکسنده و کاهنده ثابت است[۵].

در بین پلیمر­های رسانای فوق­الذکر، دسته چهارم خواص بهتر و کاربرد­های بیشتری دارند و تحقیقات وسیع­تری به منظور بهینه­سازی خواص وکاربرد­های آنها در مراکز علمی و پژوهشی سراسر جهان صورت گرفته است. در این تحقیق، منظور از پلیمر­های رسانا، پلیمر­های رسانای الکتریکی یا پلیمر­های مزدوج است.

۲-۲- تاریخچه

تاریخچه­ی پلیمر­های رسانای الکتریکی به سال ۱۸۶۲ باز می­گردد. در آن سال لدبای[۷] در کالج بیمارستان لندن با اکسایش آندی آنیلین در اسید سولفوریک ماده رسانایی بدست آورد که شاید  پلی­آنیلین بوده است. در اوایل دهه ۱۸۷۰، مشخص شد که پلیمر غیر آلی قابل انفجار    پلی­نیتریدگوگرد ((SN)_x)  در دماهای بسیار پایین T_c = 0.26˚ K  یک ابر رساناست. اما ماده­ای که باعث تحقیقات فراوان در این زمینه شد، پلی­استیلن است. در سال ۱۹۵۸ ناتا[۸] و همکارانش از پلیمر کردن استیلن در هگزان با استفاده از کاتالیزورEt₃Al/Ti(Opr)₄ (نوعی کاتالیزور زیگلر ناتا[۹] ) یک پودر سیاه رنگ به شدت بلوری و با ساختار منظم، حساس به هوا، غیر قابل ذوب و نامحلول بدست آوردند؛ این ماده پلی استیلن بود[۶].

این پودر سیاه رنگ که فناوری مناسبی برای بهره­برداری از آن وجود نداشت به فراموشی سپرده شد. در اوایل دهه ۱۹۷۰ میلادی شیراکاوا[۱۰] دانشمند ژاپنی پلی­استیلن را به صورت یک فیلم      سیاه­رنگ بدست آورد. اما آنچه امروزه به عنوان پلیمر رسانا شناخته می­شود در اثر یک اتفاق ساده به وجود آمد. ایتو[۱۱] یکی از دانشجویان شیراکاوا در انستیتو تکنولوژی توکیو وقتی می­خواست پلی­استیلن تهیه کند در اثر یک اشتباه مقدار کاتالیزور را خیلی بیشتر از حد معمول استفاده کرد و علاوه بر این فراموش کرد که مخلوط را هم بزند. در نتیجه پلی­استیلن به صورت یک فیلم مسی ­رنگ به دست آمد. این فیلم مسی سیس پلی­استیلن بود و رسانایی در حدود Sm ^{-1 8-}10- ^7-10 داشت. شیراکاوا بعداً ترانس- پلی­استیلن را به صورت یک فیلم نقره­ای رنگ با رسانایی در حدودSm^{-1  ۲-} ۱۰- ^۳-۱۰ بدست آورد[۷].

در سال ۱۹۷۵ هیگر[۱] و مک دایارمید[۲] که در حال مطالعه خواص فلزی یک پلیمر غیر آلی کووالانس یعنی (SN)_x  بودند، شیراکاوا را در توکیو ملاقات کردند و با یکدیگر در دانشگاه پنسیلوانیا روی پلیمر کردن استیلن کار کردند و به اصلاح ترانس- پلی­استیلن توسط اکسایش با ید پرداختند. نتیجه این بود که رسانایی به Sm^–1 3000 برای ایزومر ترانس- پلی­استیلن و ۱۰^۷ برابر پلی­استیلن اولیه رسید. رسانایی ایزومر سیس­- پلی­استیلن نیز پس از تقویت با    AsF₅حدود ۱۰^۱۱ برابر افزایش یافت. این رسانایی قابل ملاحظه که توسط هیگر و مک­دایارمید و شیراکاوا بدست آمد، زمینه تحقیقات گسترده­ای در زمینه پلاستیک­های رسانا شد[۸].

در سال ۲۰۰۰ جایزه نوبل شیمی به پروفسور هیدکی شیراکاوا از دانشگاه تسوکوبا[۳]، پروفسور الان جی هیگر از دانشگاه کالیفرنیا[۴] و الان جی مک دایارمید از دانشگاه پنسیلوانیا[۵] به خاطر کشف و توسعه پلیمر­های رسانای الکتریکی اعطا شد[۸].

از اوایل دهه ۸۰ پلیمر­های دیگری شامل پلی­­پیرول، پلی­تیوفن و پلی­آنیلین مورد مطالعه قرار گرفتند. با این حال پلی­استیلن، پلیمری رسانا با بیشترین درجه بلوری باقی ماند اما به دلیل سهولت اکسایش در هوا و حساسیت به رطوبت کاربرد تجاری نیافت. گرچه رسانایی پلیمر­های رسانا نسبتاً کم و در حدود Sm^–1   ۱۰^۴ است، لیکن این میزان رسانایی برای بسیاری از کاربرد­های عملی کافی است[۵]. امروزه تحقیقات در این زمینه و استفاده از مواد تقویت کننده جدید، استفاده از چندین مونومر و تهیه کوپلیمر و دستیابی به خواص بهینه الکتریکی و مکانیکی همچنان ادامه دارد.

۲-۳-تقویت پلیمر­های رسانا

۲-۳-۱- مفهوم تقویت

از ویژگی­های پلیمر­های رسانا این است که با عمل تقویت می­توان رسانایی آنها را از محدوده عایق تا فلز کنترل کرد. تقویت به معنی افزایش رسانایی پلیمر با استفاده از عناصر اکسنده و کاهنده است. اکسایش پلیمر را تقویت نوع p وکاهش آن را تقویت نوع n می­گویند. تقویت پلیمر­های رسانا ، عبارت از پخش تصادفی عوامل تقویت­کننده در ساختار منظم یک زنجیر پلیمری است[۵]. تقویت باعث تشکیل عیوب مزدوج مثل پلارون[۶]­ها و بای­پلارون[۷]­ها می­شود (که در بخش­های آتی با آن­ها بیشتر آشنا می­شویم) و حضور این عیوب باعث کاهش شکاف نواری پلیمر اولیه شده و امکان انتقال الکترون را افزایش می­دهد. به طور کلی پلیمر­های رسانا را به روش­های شیمیایی و الکتروشیمیایی و تقویت خودی[۸]، تقویت ناشی از تابش[۹] و تقویت ناشی از تبادل یونی می­توان تقویت کرد[۹]. دو روش اول به علت سهولت روش و هزینه کم کاربرد بیشتری دارند. البته تقویت ناشی از هر روش خواص و کاربرد­های مخصوص به خود را دارد. به عنوان مثال کنترل پتانسیل شیمیایی از مزایای روش الکتروشیمیایی است ولی در روش شیمیایی می­توان رسانایی را به نزدیکی رسانایی مس رساند. تقویت الکتروشیمیایی در کاربرد­هایی ­نظیر باتری­های الکتروشیمیایی و پنجره­های الکتروکرومیک و هوشمند و سلول­های الکتروشیمیایی نوردهنده کاربرد دارد و کاربرد تقویت شیمیایی در الکترود­های شفاف و محافظ­های الکترو مغناطیس است. تقویت علاوه بر این­که موجب افزایش رسانایی می­شود، با وارد شدن یون مقابل، تعادل بار را نیز تامین می­کند[۱۰].

۲-۳-۲- ماهیت مواد تقویت­کننده

مواد تقویت­ کننده اساساً عوامل احیاکننده و یا اکسیدکننده قوی هستند. این مواد می­توانند مولکول­های خنثی، ترکیبات و یا نمک­هایی باشند که به راحتی مواد تقویت­کننده یونی، آلی یا پلیمری تشکیل دهند. ماهیت مواد تقویت­کننده نقش مهمی را در پایداری پلیمر رسانا را بر عهده دارد؛ برای مثال پلی­استیلن تقویت­شده با سدیم فلوراید به روش الکتروشیمیایی، این پلیمر را نسبت به اکسیژن بسیار مقاوم ساخته است[۹]. لذا انتخاب ماده تقویت­کننده مناسب تاثیر به­سزایی در خواص و کاربرد پلیمر حاصل خواهد داشت. تقویت کننده­ی خوب ماده­ای است که علاوه بر ایجاد پایداری شیمیایی خوب رسانایی را در حد ممکن بالا ببرد. از جمله مواد تقویت کننده پلیمر­های مزدوج می­توان به برخی مواد پذیرنده­ی الکترون نظیر I₂, AsF_5, FeCl₃  و یا برخی از مواد دهنده الکترون نظیر سدیم و لیتیم اشاره کرد. خواص یون تقویت کننده نظیر اندازه، هندسه و بار آن به شدت بر خواص پلیمر­حاصل تاثیرگذار است. میزان یون مقابل در زنجیر پلیمر شدیداً وابسته به شرایط واکنش است[۹و۱۳].

۲-۳-۳- تقویت شیمیایی

در این روش پلیمر (P) خنثی می­تواند با یک الکترون پذیرنده[۱۰](A) وارد واکنش اکسایش شود:

P + A → P⁺ + A^–

و یا این­که توسط یک الکترون­دهنده (D)کاهیده شود:P + D → P^– + D⁺

فرایند تقویت می­تواند در محیط گازی یا محلول اتفاق بیفتد. تقویت با استفاده از منبع گازی وقتی عملی است که واکنش دهنده شامل مولکول­های خنثی باشد و فشار گاز به اندازه کافی بالا باشد. با کنترل فشار می­توان میزان رسانایی را تا اندازه دلخواه بالا برد. اما استفاده از تقویت کننده در محلول عمومی­تر است؛ در این روش پس از حل کردن تقویت­کننده در یک حلال مناسب (بر اساس قطبی و غیر قطبی بودن، تقویت­کننده قطبی در حلال قطبی و تقویت­کننده غیر قطبی در حلال غیر قطبی) پلیمر در تماس با محلول حاصل قرار می­گیرد. در تقویت با استفاده از منبع مایع نکته­ای که باید دقت شود اثر حلال است، چون ممکن است در صورتی که انرژی حلال­پوشی بین کاتیون­ها و مولکول­های حلال به اندازه کافی بالا باشد پدیده­ی جایگیری هم­زمان[۱۱] اتفاق بیفتد. اثر غلظت   تقویت­کننده از دیگر مواردی است که باید به آن توجه کرد. با کنترل غلظت می­توان سرعت تقویت کردن و میزان آن را تنظیم کرد(شکل ۲-۲). اگرچه تقویت شیمیایی یکی از فرایند­های موثر و ساده برای تقویت پلیمر­های رسانا به شمار می­آید، اما کنترل این روش بسیار مشکل است. انجام فرایند تقویت به طور کامل باعث دست­یابی به کیفیت بالای پلیمر رسانا می­شود؛ اما در صورتی که کنترل کاملی بر این فرایند اعمال نگردد؛ امکان دست­یابی به تقویت کامل و در نتیجه خواص مورد نظر نخواهد بود[۳].

[۱] A.J.Heeger

[۲] A.G.MacDiarmid

[۳] University of Tsukuba.Japan

[۴] University of California.Santa Barbara., USA

[۵] University of Pennsylvania.USA

[۶] Polaron

[۷] Bipolaron

[۸] Self Doping

[۹] Radiation Induced Doping

[۱۰]Electron Accepting

[۱۱] Co insertion

[۱] Composites

[۲] Ionically Conducting Polymers

[۳] Redox Polymers

[۴] Immoilized Electroactive Centers

[۵] Redox Centers

[۶] Hopping

[۷] H. Letheby

[۸] Natta

[۹] Ziegler-Natta

[۱۰] H.Shirakawa

[۱۱] Ito

تمامی فایل های پیشینه تحقیق و پرسشنامه و مقالات مربوطه به صورت فایل دنلودی می باشند و شما به محض پرداخت آنلاین مبلغ همان لحظه قادر به دریافت فایل خواهید بود. این عملیات کاملاً خودکار بوده و توسط سیستم انجام می پذیرد. جهت پرداخت مبلغ شما به درگاه پرداخت یکی از بانک ها منتقل خواهید شد، برای پرداخت آنلاین از درگاه بانک این بانک ها، حتماً نیاز نیست که شما شماره کارت همان بانک را داشته باشید و بلکه شما میتوانید از طریق همه کارت های عضو شبکه بانکی، مبلغ  را پرداخت نمایید.