تعریف کامپوزیت
ترکیب دو یا چند ماده با یکدیگر به طوری که به صورت شیمیائی مجزا و غیر محلول در یکدیگر باشند و بازده و خواص سازه­ای این ترکیب نسبت به هریک از اجزاء تشکیل دهنده آن به تنهایی­، در موقعیت برتری قرار بگیرد را کامپوزیت می­نامند. به عبارت دیگر کامپوزیت به دسته ای از مواد اطلاق می­ شود که آمیزه ای از مواد مختلف و متفاوت در فرم و ترکیب باشند و اجزاء تشکیل دهنده آن­ها هویت خود را حفظ کرده، در یکدیگر حل نشده، با هم ممزوج نمی­شوند [۷].
تاریخچه
قدیمی ترین مثال از کامپوزیت ها مربوط به افزودن کاه به گل جهت تقویت گل و ساخت آجری مقاوم جهت استفاده در بناها بوده است. قدمت این کار به ۴۰۰۰ سال قبل از میلاد مسیح باز می­گردد. در این مورد کاه نقش تقویت کننده و گل نقش زمینه یا ماتریس را دارد. ارگ بم که شاهکار معماری ایرانیان بوده است. نمونه بارزی از استفاده از تکنولوژی کامپوزیت­ها در قرون گذشته بوده است. مثال دیگر تقویت بتن توسط میله­های فولادی می­باشد. که قدمت آن به سال ۱۸۰۰ میلادی باز می­گردد. در بتن مسلح یا تقویت شده میله های فلزی استحکام کششی لازم را در بتن ایجاد می­نمایند چرا که بتن یک ماده ترد می­باشد و مقاومت اندکی در برابر بارهای کششی دارد. بدین ترتیب بتن وظیفه تحمل بارهای فشاری و میله های فولادی وظیفه تحمل بارهای کششی را بر عهده دارند [۷].
تاریخچه مواد پلیمری تقویت شده با الیاف
تاریخچه مواد پلیمری تقویت شده با الیاف به سال­های ۱۹۴۰ در صنایع دفاعی و به خصوص کاربردهای هوا-فضا بر می­گردد. در این صنایع داشتن عملکرد بالا از مقرون به صرفه بودن اهمیت بیش­تری دارد. برای ساخت و طراحی مواد با عملکرد بالا از الیافی که نسبت استحکام به وزن بالایی داشتند استفاده گردید. برای مثال در سال ۱۹۴۵ بیش از ۷ میلیون پوند الیاف شیشه به طور خاص برای صنایع نظامی­، مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر هوافضا، از کامپوزیت منسوجات در زمینه ­های مختلفی از جمله ورزشی(تولید لباس­های ورزشی محافظ مثل کلاه و …)، پزشکی، تولید و ذخیره­سازی انرژی، الکترونیک، فناوری اطلاعات، خودرو سازی(در ساخت بدنه و سایر بخش­های اتومبیل مثل چرخ­ها) و ساختمان سازی(برای ساخت دیوارهایی با استحکام بالا و ضخامت کم و درنتیجه هزینه تولید پایین) مورد استفاده قرار می­گیرد[۷].

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

کامپوزیت نانولوله­های کربنی و پلیمر رسانا
تکنولوژی پلیمریزاسیون شیمیایی انیلین و پلی­پیرول در حدود یک قرن است که شناخته شده است. با کشف پلیمرهای رسانا در سال ۱۹۶۳، تحقیقات گسترده­ای در زمینه­­ی پلیمرهای رسانا توسط مک دیارمید (در سال ۱۹۷۶) با هدف کاربرد آن­ها در سنسورها، ذخیره­ی انرژی و خازن­ها و ابزارهای دیگر انجام شد[۸].
پلیمرهای رسانای تهیه شده به روش پلیمریزاسیون شیمیایی رسانایی بالا، ثبات خوب و انحلال­پذیری ناچیزی در محلول­های آبی دارند. سنتز شیمیایی پلیمرهای رسانا ساده­ترین روش تهیه پلیمرهاست که در این روش، مونومرها با بهره گرفتن از یک ماده­ اکسیدکننده پلیمریزه می­شوند. به عنوان مثال انیلین به صورت شیمیایی توسط اکسیدکننده­های متفاوتی از جمله آمونیوم پرسولفات، پتاسیم دی­کرومات، آهن( ) کلراید و به طور مشابه پلی­پیرول هم با بهره گرفتن از اکسیدکننده­های متفاوتی از جمله نقره ( ) نیترات ، آهن( ) کلراید، آهن ( ) نیترات و مس( ) نیترات می ­تواند تهیه شود [۸].
تیوفن و مشتقاتش هم می ­تواند به صورت شیمیایی در محیط­های آلی تهیه شوند. اگرچه به علت حلالیت خوب مونومرها در محلول­های آبی، سنتز شیمیایی پلی­انیلین و پلی­پیرول در مقایسه با مشتقات تیوفن، مقرون به صرفه­تر و سازگار با محیط­زیست است[۸].
نانولوله­های کربنی به دلیل داشتن ساختار منحصربفرد، سطح مخصوص زیاد و پایداری گرمایی و الکتریکی بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته­اند. هنگامی که نانولوله­های کربنی در داخل شبکه ­های پلیمری قرار می­گیرند می­توانند هدایت الکتریکی و خواص مکانیکی آن­ها را بهبود ببخشند. پلیمر رسانا نوعی از پلیمرها با پیوندهای π و نانولوله­های کربنی هم پیوندهای π مزدوج دارند. که می توان نانولوله های کربنی را به نوعی پلیمر که تنها از کربن ساخته شده در نظرگرفت. هر اتم کربن نانولوله­ی کربنی یک اوربیتال P اضافی دارد و الکترون ها در اوربیتال P اضافی ، پیوندهای π غیر مستقر زیادی را به وجود می آورند. این الکترون های π غیرمستقر[۱] می توانند به الکترون های π پلیمررسانا به صورت پیوندهای غیرکووالانسی π – π متصل شوند. بنابراین پیوند پلیمررسانا با دیواره های جانبی نانولوله ی کربنی به شکل پیوندهای غیرکووالانسی π – π و کامپوزیت پلیمررسانا-نانولوله با ساختار هسته-پوسته می تواند فراهم شود[۹].
در تحقیقات گذشته، پلیمریزاسیون شیمیایی پلیمر رسانا و مشتقات آن بر روی مواد مختلف مثل شیشه، پلیمر، سیلیکا، اکسیدهای فلزی، الیاف و منسوجات انجام شده است. درنتیجه نشان داده شد که همه مواد می­توانند با بهره گرفتن از پلیمرهای رسانا و کامپوزیت جدیدشان پوشش­دهی شده و در زمینه ­های مختلفی مورد استفاده قرار گیرند. تلاش­ های زیادی در جهت بهبود خواص الکتروشیمیایی و مکانیکی پلیمرهای رسانای سنتز شده انجام شد. برای این منظور پوشش­دهی مواد کربنی مختلف با پلیمرهای رسانا انجام شد. مواد کربنی مختلف ازجمله کربن سیاه، کربن فعال، الیاف کربن، نانولوله­های کربنی تک دیواره و چند دیواره، قبل از شروع پلیمریزاسیون به منظور تشکیل سوسپانسیون در داخل محلول دیسپرس شدند. سپس پلیمریزاسیون در سطح این مواد کربنی اتفاق افتاد[۸].
از آنجایی که نانولوله­های کربنی قابلیت دیسپرس شدن کمی در آب دارند، برای تهیه دیسپرسیون بهتر نانولوله­ها در محلول­های آبی، قبل و در حین پلیمریزاسیون شیمیایی تحت امواج فراصوت(اولتراسونیک) قرار گرفتند. درنتیجه مطالعاتی در راستای تاثیر امواج فراصوت بر محصول پلیمریزاسیون انجام شد [۱۰].
کامپوزیت­های نانولوله-پلی­انیلین
برهم­کنش­های نانولوله/پلی­انیلین
از مشکلات ساخت کامپوزیت­های نانولوله­ی کربنی-پلیمر، تهیه دیسپرسیون و کنترل جهت­یابی نانولوله­ها ناشی از برهم­کنش­های قوی وان­در­والسی آن­هاست. برای تهیه دیسپرسیون خوب نانولوله­ها در محیط­های آلی، آن­ها را طی یک سری واکنش­های کووالانسی و غیرکووالانسی با مولکول­های آلی عامل­دار می­ کنند[۱۱].
برهم­کنش­های پلی­انیلین با نانولوله­ی عامل­دارنشده
روش­های غیرکووالانسی برای دیسپرس کردن نانولوله این مزیت را دارد که ساختار الکترونی نانولوله بدون تغییر می­ماند. یکپارچگی ساختاری و سیستم مزدوج π در سطح خارجی نانولوله­ی کربنی حفظ می­ شود. عیب این روش این است که به دلیل نیروهای ضعیف بین مولکول­ها ممکن است باعث انتقال بار کم­تر در کامپوزیت نانولوله­ی کربنی-پلیمر می­ شود. برای تولید نانولوله­های محلول در مولکول­­های آلی با واکنش­های غیرآلی چندین روش گزارش شده است. نانولوله­های کربنی مولکول­هایی غنی از الکترون­ هستند که با مولکول­های غنی از الکترون، برهم­کنش­های π-π و برهم­کنش­های CH-π با مولکول­های دهنده CH شامل پلیمرهایی مثل پلی­متیل­ متااکریلات یا پلی­بوتادی­ان و مولکول­های کوچک مانند ۱-اکتادکان­تیول را تشکیل می­ دهند. سازگاری بی­نظیر بین نانولوله­ی کربنی و آمین­های آروماتیک مثل انیلین گزارش شده است. تشکیل کمپلکس انتقال بار بین CNT و انیلین، یک الکترون دهنده خوب، با ظهور جذب جدید در ناحیه مرئی(۳۵۰ نانومتر) نشان داده شده است. این عمل با انتقال پروتون از انیلین به CNT انجام می­ شود[۱۱].
ساختار زنجیره­ای غیرمسطح پلی­انیلین برای برهمکنش قوی با CNT باید کاهش پیدا کند. اگرچه همه مطالعات انجام شده بر روی کامپوزیت پلی­انیلین/نانولوله­ی کربنی، برهمکنش­های خوب بین هر دو جز را نشان می­دهد. به طور کلی ساختارهای آروماتیک برای برهمکنش شدید سطوح گرافیتی با پیوند π هستند. لازم به ذکر است که اثر افزایش رسانایی ناشی از این حقیقت است که نانولوله­های کربنی به دلیل نسبت حجمی و سطح مخصوص زیاد ممکن است به عنوان پل رسانا بین نواحی نمک امرالدین پلی­انیلین عمل کند[۱۱].
برهمکنش­های پلی­انیلین با نانولوله­ی عامل­دار شده
نانولوله­ی کربنی در کلاهک­های انتهایی نسبت به سطح مسطح ورقه­های گرافن واکنش­پذیرتر هستند. از معایب قابل توجه نانولوله­های عامل­دار شده به روش کووالانسی، شکستن پیوند π مزدوج است که انتظار می­رود تاثیر اساسی بر روی خواص الکتریکی نانولوله داشته باشد[۱۱].
عمل­آوری شیمیایی MWCNT با فنیل­دی­آزونیوم تترافلوروبورات در حضور هیپوفسفیت سدیم، سازگاری این­ها را با پلی­انیلین افزایش می­دهد. درنتیجه­ی کاهش کاتیون فنیل­دی­آزونیوم، رادیکال­های دی­آزونیوم ایجاد می­ شود. این رادیکال­های اولیه به رادیکال­های فنیل شدیدا واکنش­پذیر تفکیک می­شوند که منجر به تشکیل یک لایه­ی سطحی فنیل بر روی دیواره­ های نانولوله می­ شود. درنتیجه­ی این اصلاح، زنجیرهای پلی­انیلین کم­تر پیچ می­خورند و تماس بین سایت­های اکسایشی-کاهشی پلی­انیلین با نانولوله افزایش می­یابد. این امر باعث انتقال موثرتر الکترون بین الکترود و سایت­های اکسایشی-کاهشی پلی­انیلین و درنتیجه افزایش جریان اکسایشی-کاهشی پلی­انیلین می­ شود[۱۱].
روش­های سنتز
برای ساخت کامپوزیت پلیمر رسانا/ نانولوله­های کربنی چندین روش وجود دارد. این کامپوزیت می ­تواند با روش­های الکتروشیمیایی یا شیمیایی سنتز شود. از جمله­ این روش­ها می­توان به روش رسوب­دهی پلیمریزاسیون الکتریکی، رسوب­دهی لایه به لایه، الکتروفورتیک، پلیمریزاسیون آبی بدون سطح فعال، امولسیون معکوس و … استفاده کرد. مورفولوژی کامپوزیت­ تهیه شده به نسبت نانولوله­ی به کار برده شده و نوع روش مورد استفاده بستگی دارد[۱۱].
کاربرد کامپوزیت­ نانولوله­های کربنی/ پلیمر رسانا
در سال­های اخیر استفاده از پلیمرهای رسانا، نانولوله­های کربنی و کامپوزیت آن­ها به عنوان الکترود مقابل(کاتد) در سلول­های خورشیدی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. در سال ۲۰۱۳ شاکر ابراهیم و همکارانش از کامپوزیت نانولوله­های کربنی و پلی­انیلین به عنوان الکترود شمارشگر در سلول­ خورشیدی رنگ حساس کردند. بدین ترتیب که ابتدا پلی­انلین به روش شیمیایی سنتز شد. سپس نانولوله­های کربنی و پلی­انیلین به کمک اولتراسونیک در دی­متیل فرم آمید حل شد و بر روی سطح شیشه­ی رسانا لایه­نشانی گردید[۱۲].
یامینگ و همکارانش پلی­انیلین را بر روی سطح شیشه­ی رسانای پوشیده شده با نانولوله­های کربنی چند دیواره با روش الکتروشیمیایی پوشش­دهی کردند و از آن به عنوان پلاتین در سلول خورشیدی رنگ حساس استفاده کردند. بازده سلول خورشیدی رنگ حساس با الکترود مقابل پلاتین و نانولوله­ی کربنی/ پلی­انیلین به ترتیب برابر ۰۵/۶ و ۲۴/۶ درصد بدست آمد. این افزایش بازده نشان­دهنده این است که کامپوزیت نانولوله­های کربنی/ پلی­انیلین می ­تواند جایگزینی مناسبی برای پلاتین در این سلول­های خورشیدی باشد[۱۳].
لیو و همکارانش از کامپوزیت نانولوله­های کربنی چند دیواره و پلی­پیرول به عنوان الکترود مقابل در سلول خورشیدی رنگ حساس استفاده کردند. این کامپوزیت به صورت فیلم دو لایه­ی نانولوله­های کربنی چند دیواره و پلی­پیرول بر روی سطح زیرلایه لایه­نشانی شد. بدین ترتیب که ابتدا نانولوله­های کربنی چند دیواره به روش الکتروفورتیک بر روی سطح شیشه­ی رسانا لایه­نشانی شدند سپس لایه­ای از پلی­پیرول به روش الکتروشیمیایی (ولتامتری چرخه­ای) بر روی فیلم نانولوله­های کربنی چند دیواره تشکیل شد. بازده تبدیل انرژی بدست آمده در این روش ۷۸/۳ درصد گزارش شد[۱۴].
البته علاوه بر سلول­های خورشیدی از این کامپوزیت­ها در زمینه ­های دیگر مورد استفاده قرار می­گیرد[۸, ۹].
نقش و خصوصیت الکترود مقابل (کاتد)
سلول­های خورشیدی رنگ حساس از چند بخش اصلی رنگ­های حساس به نور، فتوآند تیتانیوم دی­اکسید[۲] (TiO2)، الکترولیت اکسایش-کاهش یدید/تری­یدید و یک الکترود مقابل[۳] (کاتد) تشکیل شده است. الکترود مقابل نقش مهمی را در سلول­های خورشیدی رنگ حساس ایفا می­ کند. این الکترود وظیفه­ی جمع­آوری الکترون از مدار خارجی برای بازسازی سیستم اکسید و احیا در الکترولیت را بر عهده دارد [۶, ۱۵]. یون های تری یدید در الکترود مقابل به یدید کاهش پیدا می­ کنند. برای کاهش یون های تری یدید، الکترود مقابل باید فعالیت الکتروکاتالیزوری بالایی داشته باشد. پلاتین پوشش داده شده روی سطح اکسید رسانای شفاف (ضخامت ۱۰-۵ میکروگرم بر سانتی متر مربع یا تقریباً ۲۰۰ نانومتر) یا کربن معمولاً به عنوان الکترود مقابل در این سلول ها استفاده می شود [۱۶]. موادی می­توانند به عنوان الکترود مقابل استفاده شوند که رسانایی الکتریکی خوب، فعالیت کاتالیزوری عالی و مقاومت خوردگی بالایی در برابر محلول الکترولیت از خود نشان دهند[۶]. جهت بررسی فعالیت الکتروکاتالیزوری الکترود کاتد از روش ولتامتری چرخه­ای استفاده می­گردد.
مشکلات سلول­های خورشیدی رنگ حساس
در سلول­های خورشیدی رنگ حساس عمدتا از شیشه­های رسانای [۴]پوشش­دهی شده با پلاتین به عنوان زیرلایه استفاده می­ شود. علت این امر رسانایی الکتریکی خوب و فعالیت کاتالیزوری عالی پلاتین برای کاهش یون­ تری­یدید می­باشد. اگرچه استفاده از الکترود مقابل پوشیده شده با پلاتین، در مقیاس زیاد و کاربردهای تجاری به دلیل قیمت بالا و مصرف انرژی زیاد جهت آماده ­سازی، محدود شده است. همچنین یکی دیگر از معایب پلاتین خوردگی آن در برابر اکسایش-کاهش یدید/تری­یدید موجود در الکترولیت می­باشد[۶]. بنابراین مطالعات زیادی در جهت یافتن جایگزینی با قیمت کم­تر و پایداری بیش­تر مثل مواد کربنی(کربن سیاه، گرافن، کربن متخلخل، نانولوله­ی کربنی)[۱۷-۲۱] و پلیمرهای رسانا مثل پلی­اتیلن دی­اکسی تیوفن[۲۲, ۲۳]، پلی­انیلین[۱۳, ۲۴] و پلی­پیرول[۲۵-۲۸] به عنوان جایگزین اقتصادی مطرح شد.
مشکل اصلی این شیشه­های رسانا سخت بودن، سنگین وزنی و گران بودن آن­ها می­باشد. استفاده از پارچه در سل­های خورشیدی علاوه بر انعطاف­پذیری و قابلیت ارتجاعی، سبک وزنی و قرارگیری راحت ابزارهای الکترونیک قابل پوشش را فراهم می ­آورد. شیشه­های رسانا یکی از اجزا گران سل­های خورشیدی رنگ­حساس به شمار می­روند که در حدود ۳۰ درصد قیمت کل مواد مورد نیاز سل را تشکیل می­ دهند. اگرچه سختی، شکنندگی و سنگین وزنی از جمله ویژگی­هایی هستند که حمل­و­نقل سل­های خورشیدی رنگ حساس ساخته شده با شیشه­های رسانا را دشوار می­ کنند. اگرچه زیرلایه­های انعطاف­پذیری همچون فویل­های فلزی یا پلاستیکی می­توانند استفاده شوند اما گران­تر از شیشه­های رسانا هستند[۶, ۲۹-۳۱].
تکمیل منسوج توسط پلیمرهای رسانا
پوشش­دهی پارچه با بهره گرفتن از پلیمر­های رسانا یکی از روش­های ایجاد هدایت الکتریکی در سطح پارچه می­باشد. برای تولید منسوج رسانا می­توان از پلیمرهای رسانا استفاده کرد که همراه با پلیمریزه شدن پلیمر رسانا در سطح منسوج و تولید یک لایه پلیمری دائمی و یکنواخت بر روی سطح و در بافت آن است. در مقایسه با روش­های پوشش­دهی پارچه با فلز، چسبندگی پلیمر­های رسانا بهتر بوده و همچنین مشکل اکسید شدن و زنگ زدگی وجود ندارد[۳۲, ۳۳].
البته روش­های دیگری هم برای پوشش­دهی منسوجات با پلیمرهای رسانا وجود دارد. پوشش­دهی مونومرها بر روی یک رشته نخ در فاز گازی و یا مایع وجود دارد و یا مونومر ابتدا روی سطح کالای متخلخل تزریق شود و سپس در معرض اکسیدکننده و دوپه کننده قرارگیرد. در این فرایند، اثر اکسیدکننده و دوپه­کننده بر روی پلیمریزاسیون مونومر بسیارقابل توجه می باشد[۳۴-۳۶]. روش­های دیگر تولید منسوجات رسانا ، روش انتشار[۵] [۳۷, ۳۸] و ته نشینی امولسیونی[۶] [۳۹] و روش الکتروشیمیایی [۴۰, ۴۱] می باشد.
تکمیل منسوج توسط پلی­انیلین
پلی­انیلین
مکانیزم رسانایی پلی­انیلین[۷] (PANI) نسبت به دیگر پلیمرهای رسانا متفاوت می­باشد. در تشکیل رادیکال کاتیونی پلی­انیلین اتم نیتروژن شرکت می­ کند در صورتی که در دیگر پلیمرهای رسانا اتم کربن در تشکیل رادیکال کاتیونی درگیر می­ شود. از سویی دیگر نیتروژن در سیستم پیوند دوگانه­ی مزدوج هم دخیل شده بود. بنابراین رسانایی الکتریکی پلی­انیلین به دو عامل درجه­ اکسیداسیون و درجه­ پروتونه­شدن بستگی دارد[۴۲]. پلی­انیلین دارای رسانایی الکتریکی نسبتا بالا (۱۰-۱۰۲ سانتی­متر بر زیمنس) می­باشد. این پلیمر با توجه به درجه­ اکسایش و محیط تغییر رنگ متفاوتی را از خود نشان می­دهد. علاوه بر رسانایی الکتریکی به دلیل رفتار جالب الکتروشیمیایی، سهولت سنتز در محیط­های آبی و آلی، قیمت ارزان مونومر و پایداری خوب در برابر عوامل محیطی، حرارتی و شیمیایی از محبوبیت ویژه­ای برخوردار می­باشد [۴۳]. پلی­انیلین نخستین پلیمر رساناست که به صورت تجاری درآمده است [۴۴]. پلی­انیلین به گروهی از پلیمرهای رسانا گفته می­ شود که دارای فرمول کلی نشان داده شده در شکل ۱-۱ هستند. در این فرمول ، درجه­ پلیمریزاسیون را نشان می­دهد. نیز می ­تواند از صفر، برای فرم کاملا اکسیدشده؛ تا یک، فرم کاملا احیاشده، به طور پیوسته تغییر کند. فرم کاملا اکسیدشده( ) را پرنیگرانیلین( )[۸]، فرم کاملا احیاشده( ) را لوکو امرالدین( )[۹]، و فرم نیمه اکسیدشده( ) را امرالدین( )[۱۰]می­نامند [۴۵].
شکل ‏۱‑۱- فرمول کلی انیلین[۴۵]
در بین فرم­های مختلف اکسیداسیون پلی­انیلین فرم امرالدین که در آن نصف ازت­ها پروتونه شده و دارای واحدهای اکسیده و کاهیده­ی یکسان هستند و بیش­ترین رسانایی را دارند. فرم­های کاملا اکسیدشده و کاملا احیاشده عایق می­باشند. هر کدام از فرم­های پلی­انیلین می ­تواند به صورت بازی (غیر پروتونه) و پروتونه وجود داشته باشند این تبدیلات به راحتی در اثر اکسایش­-­کاهش شیمیایی و یا الکتروشیمیایی و همچنین واکنش با اسید و باز برونستد انجام می­گیرد. در شکل ۱-۲ چهار فرم مختلف پلی­انیلین و چگونگی تبدیل آن­ها به یکدیگر نمایش داده شده است.

شکل ‏۱‑۲- فرم­های مختلف پلی­انیلین[۴۵]
کاربرد پلیمر رسانا­ی پلی­انیلین
در بین پلیمرهای رسانا، پلی­انیلین از پایداری محیطی بالایی برخوردار است. به عنوان مثال پلی­استیلن ( ) در مقایسه با پلی­انیلین، علی رغم داشتن هدایت الکتریکی بسیار زیاد در اثر دوپینگ، به شدت در شرایط محیطی حتی در اتمسفر خنثی ناپایدار است. همچنین پلی­انیلین برخلاف پلی­پیرول، پلی­تیوفن و سایر پلیمرهای رسانا در بعضی از حلال­ها مثل ، اسید فرمیک ۸۸% و اسید سولفوریک غلیظ حل می­ شود. حلال اختصاصی و معروف این پلیمر می­باشد و در حلال­هایی چون پیریدین، و به مقدار جزئی حل می­ شود [۴۶].
از پلی­انیلین برای جلوگیری از خوردگی، به عنوان الکترود در ساخت باطری­های قابل­شارژ، محافظت عالی در مقابل بارهای الکتریکی که موجب کاربرد در ساخت اجزای الکترونیکی شده، نمایشگرهای الکتروکرومیک، حفاظت­کننده­ های امواج الکترومغناطیسی، تهیه غشاهای گزینشی[۴۷] و همچنین به دلیل قیمت کم، سنتز راحت، فعالیت کاتالیزوری بالا و ثبات زیست محیطی قابل توجه، به عنوان الکترود مقابل در سلول­های خورشیدی [۲۴, ۴۸] مورد استفاده قرار می­گیرد.
پارچه­های پوشش­دهی شده توسط پلی­انیلین
تا مدت­ها از انیلین به عنوان یک مرحله رنگرزی بر روی پارچه­های سلولزی استفاده می­کردند و به دست آوردن منسوج رسانا مورد توجه نبوده است [۴۹]. پلیمریزاسیون جانشینی انیلین بر روی منسوجات ابتدا توسط کمپانی تحقیقاتی میلیکن[۱۱] [۵۰] و سپس توسط محققان دیگر گزارش شد [۵۱-۵۳].
به منظور تهیه منسوج رسانا، ابتدا سطح منسوج با محلولی شامل مونومر انیلین و هیدروکلریک اسید خیس می­خورد و سپس در معرض ماده اکسیدکننده قرار می­گیرد. برای انجام مرحله­ اکسیداسیون می­توان از پرسولفات­هایی مانند آمونیوم پرسولفات یا پتاسیم پرسولفات در محلول اسیدی استفاده کرد [۳۲]. بعد از پایان پلیمریزاسیون، سطح پوشش داده شده را با مقدار کافی از آب آبکشی نموده، سپس با محلول اسیدکلریک ۲ مولار شستشو داده و بعد خشک کرد. این مراحل شستشو باعث تشکیل لایه یکنواخت و چسبیده­ای از پلی­انیلین دوپ­شده کلریدی می­ شود [۵۴].
بررسی­های انجام شده نشان داد که بعد از پوشش­دهی توسط پلی­انیلین، میزان رسانایی در نخ­های پشمی و پلی­استری نسبت به نایلونی، پنبه­ای و اکریلیکی بیش­تر می­باشد [۴۹].
تکمیل منسوج توسط پلی­پیرول
پلی­پیرول
پلی­پیرول[۱۲] (PPY) یکی از مهم­ترین پلیمرهای رساناست که از بهم پیوستن تعدادی واحد حلقوی به نام پیرول تشکیل شده است (شکل ۱-۳) که در سال­های اخیر، به دلیل هدایت الکتریکی بالا و پایداری زیاد در هوا [۵۵, ۵۶]، در مقایسه با سایر پلیمرهای رسانا بیش­تر مورد توجه قرار گرفته است.
شکل ‏۱‑۳- ساختار پلی­پیرول
پلی­پیرول مانند سایر پلیمرهای رسانا هم به روش پلیمریزاسیون الکتروشیمیایی [۵۷, ۵۸] و هم به روش پلیمریزاسیون شیمیایی [۵۵, ۵۶] تهیه می­ شود. هر یک از این روش­ها مزایا و معایبی دارند. مراحل پلیمریزاسیون در شکل ۱-۴ نشان داده می­ شود.

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...