Polimer konduktif
Polimer Konduktif adalah polimer organik yang menghantarkan listrik. Umumnya polimer dikenal sebagai materi yang bersifat non-konduktif. Namun, terdapat penelitian yang menemukan bahwa polimer juga ada yang bersifat konduktif maupun semi-konduktif.
| |
| Nama | |
|---|---|
| Nama IUPAC
Poly(propane-1,2-diyl)
| |
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa). | |
| Referensi | |
Hantaran listrik terjadi karena elektron ikatan terdelokalisasi (delokalisasi adalah perpindahan elektron dalam molekul). Polimer konduktif mempunyai struktur pita seperti silikon. Dikarenakan strukturnya yang mirip dengan silikon, polimer konduktif kebanyakan semikonduktor . Tapi ada beberapa polimer yang mempunyai gap pita kosong sehingga bersifat seperti logam.
Sejarah
suntingPada Oktober 2000, Alan J. Heeger, Alan MacDiarmid dan Hideki Shirakawa memperoleh penghargaan Nobel Kimia "for the discovery and development of conductive polymers." Pekerjaan dengan polimer ini dimulai pada polyacetilen. Polimer banyak dipelajari karena struktur, sifat dan mekanismenya yang unik dan atraktif. Penemuan polimer yang dapat menghantarkan arus listrik, dikenal dengan polimer konduktif pada pertengahan tahun 1970-an dan telah melahirkan penelitian yang intensif sehingga dapat membuka pengetahuan mengenai sifat-sifat elektrik pada polimer yang berkisar dari insulating (tidak dapat menghantar), semi konduktif sampai konduktif.
Material jenis baru yang bersifat semikonduktif dan konduktif ini dapat disebut gabungan sifat-sifat elektrik dan optic semikonduktor anorganik dengan polimer yang memiliki kelenturan mekanis. Akan tetapi mekanisme pembawa muatan dan transport muatan pada polimer semikonduktif memiliki perbedaan mendasar dengan semikonduktor anorganik.
Sifat polimer konduktif
suntingPolimer semikonduktif dan konduktif adalah polimer terkonjugasi yang menunjukkan perubahan ikatan tunggal dan ganda antara atom-atom karbon pada rantai utama polimer. Ikatan ganda diperoleh dari karbon yang memiliki empat elektron valensi, namun pada molekul terkonjugasi hanya memiliki tiga (kadang-kadang dua) atom lain. Elektron yang tersisa membentuk ikatan π, elektron yang terdelokalisasi pada seluruh molekul.
Suatu zat dapat bersifat polimer konduktif jika mempunyai ikatan rangkap yang terkonjugasi. Contoh dari polimer terkonjugasi adalah plastik tradisonal (polyethylen), sedangkan polimer konduktif antara lain: polyacetilen, polpyrol, polytiopen, polyaniline dan lain lain.
Pembuatan Polyacetilen
Polimer konduktif dapat dibuat dari polyacetilen. Polyacetilen merupakan polimer terkonjugasi sederhana yang mempunyai dua bentuk: yaitu bentuk cis dan trans polyacetilen.
Sedangkan pembuatan polyacetilen dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu
- 1. cara pemanasan
- 2. cara dopping.
Polyacetilen bentuk trans dibuat dengan kondisi temperatur yang berbeda. Katalis Ti(O-n-C4H9)4-(C2H5)3Al.
| Temperatur (oC) | % trans |
|---|---|
| 150 | 100 |
| 100 | 92,5 |
| 50 | 67,6 |
| 18 | 40,7 |
| 0 | 21,4 |
| -18 | 4,6 |
| -78 | 1,9 |
Temperatur yang menunjukan proses isomerisasi irreversibel dengan bentuk cis terjadi pada temperatur yang lebih tinggi pada 145 oC menghasilkan bentuk trans. Bentuk cis secara termodinamika kurang stabil dibandingkan dengan bentuk trans. Pada temperatur tinggi, dan secara spontan isomer cis dapat berubah menjadi trans.
Konduktifitas polyacetilen dapat ditingkatkan dengan proses halogenasi. Struktur polyacetilen dapat mengalami resonansi sehingga konduktifitasnya menjadi lebih besar. Adanya resonansi pada poliasetilen menyebabkan material dapat menghantarkan arus listrik.
Bila klorin ditambahkan pada film, ternyata tidak menghasilkan spektrum garis, tetapi reaksi adisi klorin menghasilkan spektrum polyacetilen yang jelas. Sekarang dikenal doping-induced pita IR yang disusun dari 3 pita yaitu pada 1397, 1288 dan 888 cm−1, absorbsi kuat jelas dibanding undoped polymer.
Konduktifitas Listrik Cis dan Trans Polyacetilen
suntingTrans polyacetilen mempunyai konduktifitas listrik yang lebih tinggi, karena trans polyacetilen mempunyai dua degenerasi keadaan dasar. Untuk memperbesar hantaran listrik polimer terkonjuasi dapat dilakukan dengan cara dopping. Cis dan trans polyacetilen merupakan semikonduktor dengan konduktifitas relatif rendah. Bahan polyacetilen dapat didoping untuk membentuk semikonduktor tipe p atau tipe n. Pada doping tinggi tingkat efektivitas sama dengan bahan logam.
Kelebihan Polimer Konduktif
sunting- 1. Merupakan gabungan dari sifat logam dan plastik
- 2. Konduktifitas tinggi
- 3. Terang/ tembus cahaya/ transparan
- 4. Prosesnya mudah dan tidak rumit
- 5. Harganya murah
- 6. Sintesisnya bisa dipilih
Aplikasi Polimer Konduktif dalam Kehidupan Sehari-hari
sunting- 1. Full colour display
- 2. Ink-jet printing
- 3. Comercial products (Norelco spectra 8894 XL; Philips/CDT)
- 4. Organic Solar Cells
Referensi
sunting- 1. Shirakawa. H, (2001), Nobel Lecture: The discovery of polyacetylene film—the dawning of an era of conducting polymers, University of Tsukuba, Japan.
- 2. Fessenden dan Fessenden, (1991) Kimia Organik, Erlangga, Jakarta