The electrical conductive polymers (ECPs) reported at my research group are introduced in this review, which works are started from the late Professor Su-Moon Park's pioneering research for polyaniline at the University of New Mexico. The electrochemical and spectroelectrochemical properties and their applications to sensor and energy conversion systems are briefly described. At first, the growth and degradation mechanism of polyaniline describes and we extend to polypyrrole, polyazulene, polydiaminonaphthalenes, and polyterthiophene derivatives. In addition, the preparation of monomer precursors having functional groups is briefly described that can give us many exceptional applications for several chemical reactions. We describe the application of these ECPs for the fabrication of chemical sensors, biosensors, biofuel cells, and solar cells.
Increasing environmental concerns require to solve the problem produced due to the use of heavy metals in coating formulations. Therefore, it is necessary to develop new coating strategy employing inherently conducting polymers such as polyaniline. Polyaniline is a conductive polymer that is synthesized by oxidation polymerization, and the electrochemical and chemical polymerization are possible for the oxidation of aniline. Electrochemical oxidation polymerization produces a fine surface and although voltage control is more convenient, it require electrolytic cells, and elaborate thin film can be acquired with the polymerization. Polyaniline films were electro-polymerized on cold rolled sheets using the galvanostat mode in the oxalic acidaniline-sodium molybdate electrolyte. The structure and properties of polyaniline film were studied using Potentiostat/Galvanostat 263A, FE-SEM,, AFM, SST, Colorimetry. A high corrosion resistance of polyaniline film was observed with an increase of corrosion potential by $500{\sim}600$ mV for the substrate covered with polyaniline.
Highly conductive polyaniline(PAn)-nylon 6 composite fabric was prepared by immersing the nylon 6 fabric in 0.5M aniline+0.35M HCl aqueous solution at 4$0^{\circ}C$ for 2hours, Polymerization was then followed by mixing the prepared oxidant and dopant solution(0.5M(NH4)2S2O+0.35M HCl) to the diffusion bath at 5$^{\circ}C$ for 30 minutes. The conductivity of prepared PAn-nylon 6 composite fabrics reached as high as 0.5$\times$10-1S/cm. Their conductivity were significantly affected by the aniline and oxidant concentration. As compared to those of nylon 6 fabric heat of fusion melting point the degree of crystallinity and tensile strength of PAn-nylon 6 did not significantly changed by inclusion of PAn. In the aspect of serviceability wheras the fabric conductivity was significantly decreased after multiple washion no significant changes in the fabric conductivity were observed after abrading the composite fabric over 50 cycles. However we found that the fabric conductivity could be recovered by acid re-doping with HCl.
Smartphone is integrated into the daily lives of all types of people not even young generation. A touch screen display is a primary input device of a smart phone, a tablet computer, etc. While there are many tough technologies in existence, resistive and capacitive are dominant and currently lead the touch screen panel industry. And a capacitive touch screen panel widely used in smart phones is coated with a material that stores electrical charges. In this study, we tried to manufacture gloves produced with electro-conducting leather as a tool to operate a touch panel screen. Therefore, electrically conductive materials, Polyaniline(PANI), Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), and Carbon nanotubes (CNT) were applied to the surface of leather to be used as a touching operator for capacitive touch screen panel. The leather samples were treated by simple painting method; firstly, they were painted with aqueous solution containing each of the electrically conductive materials and then dried. This cycle was repeated three times. Consequently, the treated leather samples showed electrical conductivity and reasonable working performance to the capacitive touch screen. And, PANI showed the best performance and highest electrical conductivity, and then PEDOT and, CNT in decreasing order. This is because the solubilities of PANI and PEDOT show higher than dispersibility of CNT. Thus, the concentration of conducting polymers was greater than that of CNT in the treating solutions.
폴리아닐린(PANI) 나노섬유를 전도성 충전제로 사용하여 광경화형 전도성 투명필름을 제조하였다. 화학산화중합(chemical oxidation polymerization)으로 나노섬유 구조의 산화형 폴리아닐린(ES-PANI)을 합성하였다. ES-PANI는 디도핑을 통해 환원형 폴리아닐린(EB-PANI)으로 유도하였다. 이것을 전도성 충전제의 전구체로 사용하여 도데실벤젠설폰산(DBSA)이 포함되어 있는 광경화형 레진에 분산시키면 재도핑된 재산화형 폴리아닐린(rES-PANI)을 얻을 수 있었다. 이런 과정을 통해 나노섬유 형태가 유지되면서 높은 전도성과 분산안정성이 우수한 광경화형 전도성 레진용액을 제조할 수 있었다. 제조된 광경화형 전도성 레진용액은 상온에서 3달 정도 두어도 rES-PANI 충전제의 침전물이 생기지 않았다. 또한 이 용액을 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 기재 위에 스핀코팅 후 광경화하여 약 $5{\mu}m$ 두께의 전도성 투명필름을 제조하였다. rES-PANI 나노섬유 농도가 1.4 wt%일 때 표면저항 $6.5{\times}10^8{\Omega}/sq$, 550 nm 파장에서 91.1%의 투과도를 보였다. ES-PANI의 디도핑-재도핑(dedoping-redoping) 과정을 통해 광경화형 전도성 레진용액에 분산된 PANI는 농도에 따라 필름표면저항과 광학적 투명도를 조절할 수 있는 대전방지 보호필름을 제작하는 새로운 방법을 제시하였다.
유해화학물질의 감지 센서 개발을 위해 기재 필름과 전도성 페이스트의 접착 내구성 확보가 매우 중요하다. 본 연구에서는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름에 폴리아닐린/그래핀나노플레이트(graphene nano plate, GNP) 페이스트를 코팅하여 접착 특성을 평가한 결과 cross cut 0B 또는 1B 등급으로 센서 적용에 문제가 있어 에스테르계 바인더를 이용하여 접착 특성 개선 연구를 수행하였다. 에스테르계 바인더가 10 wt% 이상 첨가되면 센서 적용이 가능한 cross cut 등급이 3B 이상을 나타내었다. 바인더의 과량 첨가는 전도성 페이스트의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있으며 실제로 황산에 대한 반응성이 감소함을 확인하였다. 전기적 특성 개선을 위해 카본블랙(carbon black, CB) 함량 변화 시험을 수행하였고 CB 2 wt%에서 최적의 전기적 특성을 보임을 확인하였다.
Conductive polyaniline(PANI)-camphosulfonic acid (CSA) film applied as a hole injection layer in ITO/PANI/P3HT/LiF/Al device. In the AFM images, electrochemically polymerized PANI-CSA films have the small particles and smooth sufficient for application as hole injection layer. By insertion of PANI-CSA buffer layer, the turn on voltage of ITO/PANI/P3HT/LiF/Al device lowed by 3V, whereas that of ITO/P3HT/LiF/Al device shows 5V.
순환 전압-전류법으로 합성한 폴리아닐린 막의 전기화학적 임피던스 측정을 0.1M 황산용액에서 수행하였다. 전기 전도성을 갖는 퍼텐셜 영역에서 전하-이동 정항은 낮은 값을 나타냈으며, 따라서 교환 전류밀도는 큰 값으로 측정되었다. 고분자의 축전 용량은 이중층 축전 용량보다 크게 나타났으며 이값은 전극 퍼텐셜에 따라 변하였다. 측정된 임피던스 데이터로부터 전극의 등가 회로를 추정하였으며, 이 등가 회로를 토대로 하여 폴리아닐린 막대에서 혼입된 이온의 물질 이동 파라미터를 산출하였다.
In this study, the influences of aniline to acid composition were investigated on the electrical conductivity of PANI-PAAMPSA. The ratio of aniline to sulfonic acid groups was optimized for the maximum conductivity of PANI-PAAMPSA. The conductivity is strongly correlated with the electronic structure of PANI-PAAMPSA; the highest conductivity of PANI-PAAMPSA was observed when PANI has the longest conjugation length.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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