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. 2139−2147.
Wessling, B. Dispersion as the link between basic research and commercial applications of conductive polymers (polyaniline) / B. Wessling // Synt. Met. − 1998. − V. 3. − P. 143−154.
Подловченко, Б.И. Electrocatalysis on polymer − modified electrodes / Подловченко Б.И. и Андреев В.Н. // Успехи Химии. − 2002. − Т. 71. − С. 950−966.
Ann L. Beresford and A. Robert Hillman Electrochromic Enhancement of Latent Fingerprints on Stainless Steel Surfaces Anal. Chem. 2010, 82, 483–486
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. 33−37.
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. Arias−Pardilla //Electrochimica Acta. − 2012. − V. 84. − P. 112−128.