ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЕ НАНОМАТЕРИАЛЫ: 

ГРАФЕН И ПРОВОДЯЩИЕ ПОЛИМЕРЫ

Химические и биомедицинские применения электропроводящих полимеров.

Материалы и покрытия.

Биомедицинские применения электропроводящих полимеров.

Биосовместимые электроды в виде слоя полимера на носителях, в том числе на живых тканях.

Антикоррозионные лакокрасочные покрытия с полианилином и полипирролом.

Фирмы DuPont и Zipperling Kessler (торговые марки Corrpassive Cor Aremco и другие) первыми стали производить лакокрасочные антикоррозионные покрытия для защиты черных и цветных металлов, в которых полианилин и полипиррол используются в качестве нетоксичных ингибиторов коррозии. Преимуществом данных ингибиторов коррозии является способность анодно пассивировать металл и сдерживать коррозионные процессы не только под пленочным покрытием, но и в области его дефектов. В настоящее время под разными брендами выпускается большое разнообразие защитных грунтов, однослойных покрытий и материалов для предотвращения флеш-коррозии, в которых применяются электропроводящие полимеры.

Антикоррозионные лакокрасочные покрытия с использованием полианилина и полипиррола.

Антистатические материалы и покрытия.

Полианилин и полипиррол применяются для получения антистатических покрытий. Антистатические слои на фотопленках выпускаются фирмой Agfa-Gevaert под маркой Orgacоn. Дисперсии полианилина используются фирмой FINAL для модификации полимерных пленок, применяющихся в качестве диафрагм в акустических электростатических системах.

Дисперсии полианилина, содержащие полимер в зеленой электропроводящей форме (а) и синей непроводящей форме (б). Слой электропроводящего полимера на пленке (в) .

(а)

(б)

(в)

Электрохромные материалы и покрытия.

Способность полианилина менять диапазон оптического поглощения, т.е. цветность, при окислении и восстановлении лежит в основе его работы в электрохромных устройствах. Фирмы Gentex, Schortt & Flabeg выпускают как жесткие, так и гибкие электрохромные материалы, способные управлять интенсивностью пропускания солнечного света в помещениях, либо света, отраженного зеркалами заднего вида автомобилей и яркостью электронно-лучевых трубок. Разрабатываются и содержащие полианилин электрохромные устройства, эффективные в инфракрасной области спектра.

Электрохромные стекла, меняющие цветность и проницаемость под действием приложенного потенциала.

Гетерогенный катализ.

К перспективным направлениям использования полианилина и полипиррола следует отнести гетерогенный катализ. В сочетании с каталитически активными металлами проводящие полимеры работают как сокатализаторы, предотвращая отравление металла примесями окиси углерода. В ряде случаев полианилин и полипиррол, а также их карбонизованные формы могут полностью заменить катализаторы на основе благородных металлов, что существенно упрощает и удешевляет синтез. Электропроводящий полимер катализирует самостоятельно такие важные химические процессы, как восстановление кислорода и ионов благородных металлов, окисление аминов и кетонов, аскорбиновой и муравьиной кислот, превращение хинон-гидрохинон, ряд процессов Судзуки-синтеза и другие химические реакции.

Сорбенты на основе электропроводящих полимеров.

Электропроводящие полимеры могут служить сорбентами солей тяжелых металлов, красителей, лекарственных препаратов и микропатогенов. Следует отметить применение полианилина и полипиррола в качестве сорбентов для очистки сточных вод от токсичных солей тяжелых металлов (Cr+6, Hg+2, Pb+2) и для утилизации драгоценных металлов  золота, серебра, палладия (Au, Ag, Pd).

Биомедицинские применения электропроводящих полимеров.

Чрезвычайно перспективны биомедицинские направления исследования полианилина и полипиррола. Электропроводящие полимеры не токсичны, а недавние исследования показали их биосовместимость. Ферменты, антитела и живые клетки связываются с полимерами, сохраняя свою биологическую активность и способность к росту. На полимерных носителях наблюдается ускоренный рост клеток и невритов, особенно в условиях стимуляции слабым электрическим током. Имеются данные о применении полианилина и полипиррола в качестве временной матрицы для закрепления клеток на имплантатах, а также как биосовместимого электрода: электрические сигналы, подаваемые на нанесенный in vivo полимерный слой, способствуют ускорению регенерации тканей.

Адгезия и рост клеток сердечной мышцы (сardiomyocyte) на полианилине.

Электропроводящие полимеры рассматриваются в качестве наименее травматичного и наиболее информативного инвазивного электрода, предназначенного для исследования функционирования различных органов и нервной деятельности живых организмов, начиная от растений и заканчивая человеком.

Инвазивное исследование живых организмов с использованием электродов на основе электропроводящих полимеров.

Электропроводящие полимеры все чаще применяются для мониторинга состояния живых организмов с использованием неинвазивных методов электроэнцефалографии, электрокардиографии и сенсорики. При этом миниатюрные и гибкие полимерные электроды и сенсоры наносятся непосредственно на кожу.

Неинвазивные методы мониторинга состояния человека с использованием электродов и сенсоров на основе полианилина и полипиррола.

Миниатюрные и гибкие электроды и сенсоры на основе проводящих полимеров наносят прямо на кожу.

Другие применения электропроводящих полимеров описаны на странице:

Применения электропроводящих полимеров в электротехнике и электронике.

При подготовке веб-страницы использованы следующие источники:

Wessling, B. Corrosion prevention with an organic metal (polyaniline): corrosion test results / B. Wessling, J. Posdorfer // Electrochem. Acta. 1999. V. 44. P. 21392147.

 

Wessling, B. Dispersion as the link between basic research and commercial applications of conductive polymers (polyaniline) / B. Wessling // Synt. Met. 1998. V. 3. P. 143154.

 

Подловченко, Б.И. Electrocatalysis on polymer modified electrodes / Подловченко Б.И. и Андреев В.Н. // Успехи Химии. 2002.  Т. 71.  С. 950966.

 

Ann L. Beresford and A. Robert Hillman Electrochromic Enhancement of Latent Fingerprints on Stainless Steel Surfaces Anal. Chem. 2010, 82, 483486

 

Rivers T.J., Synthesis of a novel, biodegradable electrically conducting polymer for biomedical applications / T.J. Rivers, T.W. Hudson, C.E. Schmidt // Adv. Func. Mater. 2002. V. 12. P. 3337.

 

Otero, T.F. Biomimetic electrochemistry from conducting polymers. A review Artificial muscles, smart membranes, smart drug delivery and computer/neuron interfaces / T.F. Otero, J.G. Martinez, J. AriasPardilla //Electrochimica Acta. 2012. V. 84. P. 112128.