Elektriği İleten Bir Polimer Elde Etmek Mümkün mü?
iletken polimerin en önemli örneği poliasetilen'dir. bir plastiktir ama ezber bozan şekilde bakırın neredeyse 2 katı kadar iletkenliğe sahiptir.
plastik nedir ve neden elektriği iletemez?
normalde plastikler polimer ailesi içerisinde incelenir. en ufak ürününe monomer denir ve bu monomerlerden binlercesi birleşirse "poli" yani çok anlamında ortaya polimerler çıkar. işte poli-asetilen de birçok asetilen monomerinin birleşmesinden oluşan bir plastiktir. iletkenlik ise her zaman serbest kalan elektronların hareketi ile sağlanır. örneğin metallerin son yörüngesindeki elektronlar kolayca hareket edebilecek nitelikteyken, plastik, seramik gibi malzemeler güçlü iyonik veya kovalent bağlar yaptıkları için bu konuda başarısızdır. çünkü elektronları çoktan kullanılmıştır.
ilk çalışmalar nedir?
metaller oldukça ağır olduğu ve korozyona uğradıkları için çözümler aranmış ve seneler boyunca hafif, yüksek iletkenliğe sahip plastikler tasarlanmaya çalışılmıştır. ilk denemelerde plastiklere metal tozları katılmış fakat plastiğin kendisi üstünden değil, eklenen metal tozları ile iletkenlik sağlanmıştır, bu yüzden istenilen değerlere ulaşılamamıştır. tek bir yol vardır, o da eklenen malzemenin plastik monomerleriyle etkileşime geçerek bağları kırması ve plastiklerin de serbest kalan elektronlarla iletkenliğe katkı sağlamasıdır. evet teori basit gibi görünse de uzun yıllar boyunca başarılı olunmamıştır.
poliasetilenin yapısı ve iletkenliği
basit yapısıyla polyacetylene'dir (c2h2)n de sp2 hibritleşmesi görülür ve konjuge durumda tek ve çift bağlara birlikte sahiptir, bu yüzden iletken-plastik olmaya iyi bir adaydır ki kendisi yarı iletkendir. "ne diyorsun sen?" diyenleri duyuyorum, basitçe açıklamaya çalışayım:
karbonda alttaki şekilde görülen çift bağlarında bulunan elektronlar hali hazırda bölgesel hareket edebilecektir. çünkü 2 bağın biri güçlü (sigma bağı), diğeri güçsüzdür (pi bağı). güçsüz bağ sebebiyle elektronlar delokalizedir, yani serbesttir, bu sebeple iletkenlik gösterebilirler ama yetersizdir.
şekil: c2h2 molekülü
shirakavva, a.j. hegeer ve a.g. macdiarmid 7a grubuna ait iyot, flor ve klor gazında bu molekülü geçirdiğinde yükseltgendiğini ve iletkenlik değeri 10^5 s/m çıktığını fark etmiş ve bu buluşlarıyla nobel ödülü almışlardır. demek ki eklenen elementle konjuge durumdaki bağlar üstünden atlamalar (hoplama) yaratarak iletkenlik arttırabilir.
biraz daha detay vereyim
kısacası normalde iletken değilken içine eklenen iyot, yapıdan elektron çalarak; plastiğin çift bağlı karbonlarını bir elektronlu tekil bağlarına düşürür. bu da yapıyı kararsızlaştırır, yani yapıda hata yaratılır. karbonlar çevresindeki karbon atomlarıyla tekil bağ yapmak zorunda kalır. burada elektronun elektronu zorlama etkisiyle ortaya çıkan titreşimi sonucu polaron ortaya çıkar ve esas iletim mekanizması da bu zorlanmadır. sonuçta da elektronlar oluşan hatalar(boşluklar) üstünden, polaron oluşumlarıyla, zıplayarak(hoplayarak) taşınır.
band teorisine göre ise eklenen iyot p tipi katkılandırma yapar, yani boşluk yaratır. (sodyum ile n tipi, yani elektron eklenerek de doplamak mümkündür)çalışmalar eklenen iyodun yasak band aralığını daraltarak iletkenliğe katkı sağladığını göstermiştir. referans
özetle elinizde bir konjuge çift bağlara sahip polimer varsa burada eklediğiniz çeşitli elementlerle hatalar yaratarak iletken hale getirebilirsiniz.
Kalorifer İçin Bakır Yerine Plastik Boru Kullanmak Saçmalık mı?
