Polímeros Condutores

Esses polímeros combinam as propriedades típicas dos plásticos, como flexibilidade e processabilidade, com a capacidade de conduzir eletricidade, característica geralmente associada a metais.

Os polímeros condutores têm uma ampla gama de aplicações, desde dispositivos eletrônicos flexíveis e sensores até células solares e baterias avançadas. A pesquisa nessa área busca não apenas melhorar a condutividade desses materiais, mas também otimizar sua estabilidade, durabilidade e eficiência. Os avanços nos polímeros condutores prometem revolucionar diversas indústrias, trazendo novas possibilidades para tecnologias sustentáveis e inovadoras.

Os polímeros condutores e semicondutores, também chamados metais sintéticos são materiais poliméricos que conduzem eletricidade – e cuja descoberta rendeu a três cientistas o Prêmio Nobel de Química de 2000. Na época, esses materiais balançaram os conceitos físicos/químicos (até então ninguém imagina que polímeros pudessem conduzir) e hoje, estão sendo usados na fabricação de aparelhos e dispositivos eletrônicos.

Mas por que conduzem?

Devemos lembrar que estrutura e a natureza elétrica dos átomos são responsáveis pelas propriedades dos condutores e isolantes, de maneira a que um polímero só se torna um condutor ou quando são removidos elétrons (oxidação) ou quando são adicionados elétrons (redução).

Esse processo possui um nome: dopagem. Moléculas de ácido (dopantes) são injetadas no polímero e trocam cargas elétricas com as moléculas poliméricas. O método é reversível o que permite total controle sobre o grau de condutividade que se quer conferir a ele.

Uma característica de destaque de um polímero condutor é a presença de ligações duplas conjugadas ao longo de sua cadeia (C=C). Na conjugação alternam-se ligações simples e duplas entre os átomos de carbono. As ligações pi conjugadas, naturalmente delocalizadas, permitem a passagem de corrente elétrica podendo sofrer oxidação ou redução.

Como são obtidos?

Os polímeros condutores e semicondutores, podem ser obtidos por oxidação química ou eletroquímica dos monômeros.

De maneira geral, a síntese química consiste na reação do monômero, em um meio conveniente, com um agente oxidante capaz de produzir um potencial de oxidação igual ou maior ao exigido para a reação de polimerização do respectivo monômero.

Aplicações:

• Proteção contra corrosão: o polímero ou uma mistura de polímeros libera ânions que reagem com o cátion do metal e foram um filme protetor. Este filme pode ser chamado de inteligente já que a liberação de ânions por parte do polímero só ocorre quando o filme protetor inexiste;

• Eletrocromismo: modificação da cor do substrato com dependência do potencial aplicado a ele;

• Janelas inteligentes: permitem o controle da intensidade da luz capaz de penetrar em um espaço fechado. A oxidação do polímero provoca uma mudança da cor e aumenta sua refletividade. A camada intermediária atua como condutor de elétrons (é sólido e transparente);

• Tecnologia: produção de displays flexíveis e com formato curvo e OLEDs;

• Medicina: Eletrodos de plástico condutor para uso em eletrocardiograma (melhor adesão a pele, copiando de forma mais eficiente o formato da região devido a maleabilidade); Produção de músculos artificias (o musculo pode se estender ou contrair dependendo do potencial aplicado).