Электропроводящие полимеры

Электропроводя́щие полиме́ры, органические макромолекулярные соединения, обладающие высокой электропроводностью в основном благодаря наличию системы сопряжённых химических связей; относятся к органическим проводникам. Основополагающие исследования по химии электропроводящих полимеров выполнены в 1970-х гг.: Сиракава Хидэки разработал метод селективного синтеза цис- и транс-изомеров полиацетилена, А. Хигер и А. Макдиармид обнаружили их электропроводящие свойства (Нобелевская премия, 2000). Наиболее изученные электропроводящие полимеры – полианилин, полиацетилен, полипиррол, политиофен, полифенилен, полифениленвинилен. Электропроводность электропроводящих полимеров может достигать значений 10⁵ –10⁶ См·м^–1 .

Основным условием электропроводности полимеров является их внутримолекулярное строение, предполагающее возможность свободного перемещения заряда (электрона или дырки) вдоль полимерной цепи. Это возможно, если атомы углерода полимерной цепи находятся в состоянии sp² -гибридизации и располагаются на столь близком расстоянии друг от друга, что внешние орбиты электронов атомов углерода перекрываются. Дополнительным условием является допирование полимеров – процедура повышения концентрации носителей заряда в полимерном материале путём введения примесей органических или неорганических низкомолекулярных соединений (например, допирование полиацетилена иодом) или электрохимической обработки материала (например, протонирование-депротонирование полимерной цепи в полианилине). Электропроводящие полимеры могут обладать металлическим или полупроводниковым типом электропроводности. Для ряда полимеров, не имеющих сопряжения π-электронов вдоль полимерной цепи, также обнаружены (РФ; конец 20 в.) условия, при которых в них может возникать металлическая проводимость.

Электропроводящие полимеры отличают механические свойства, удобные при эксплуатации изделий из них (гибкость, низкая плотность), относительная простота селективного синтеза, широкий набор химических структур. В то же время существуют проблемы, связанные с нестабильностью свойств, особенно в условиях действия агрессивной окружающей среды. Бóльшая часть электропроводящих полимеров имеет дырочный тип проводимости, недостаточно высокие подвижности и концентрации носителей заряда по сравнению с неорганическими полупроводниками.

Электропроводящие полимеры используются для создания солнечных элементов, физических, химических, биологических сенсоров, светоизлучающих устройств, плоских дисплеев, работающих на принципах органических светодиодов и др.