폴리아세틸렌(Polyacetylene)계 전도성 고분자의 역사

 

 

폴리아세틸렌은 이중결합과 단일결합이 교호로 무한히 연결된 구조의 고분자[-(CH=CH)-]로서, 원래는 폴리비닐렌이라고 부르는 것이 올바른 명칭이지만, 아세틸렌 가스의 중합에 의해 얻어지기 때문에 폴리아세틸렌이라 부르고 있습니다.
폴리아세틸렌의 합성법은 이미 1950년대에 이루어졌으나, 분말상 시료밖에 얻지 못하였습니다. 지글러-나타 촉매의 농도가 매우 높은 액체를 비이커에 넣고, 비이커의 용기 벽을 촉매로 적신 후, 아세틸렌 가스를 불어넣으면 비커의 용기벽에 검은 필름상의 폴리아세틸렌이 얻어집니다. 이 폴리아세틸렌 필름 합성법은 1970년대 초에 개발되었습니다.
폴리아세틸렌은 트랜스형과 시스형 2가지가 존재하며, 저온(-78℃)에서 중합하면, 시스형, 고온(150℃)에서 중합하면 트랜스형이 얻어집니다. 시스형을 180℃ 정도로 가열하면 트랜스형으로 변합니다. 즉 트랜스형이 안정한 구조입니다.
폴리아세틸렌 필름의 전자현미경 사진을 보면 필름 중에는 굵기 200 Å 정도의 폴리아세틸렌 섬유가 얽혀있는 것을 볼 수 있다. 피브릴 중에서는 폴리아세틸렌이 평행으로 늘어선 구조를 가지고 있습니다. 피브릴이 얽혀있는 구조 때문에 필름의 밀도는 0.6 gcm-3 정도이며, 폴리아세틸렌 자체의 표면적은 필름 1g 당 60m2로 매우 큽니다.
폴리아세틸렌 필름 자체의 전도율은 시스형이 10-7 S/cm, 트랜스형은 10 -3 S/cm이며, 전도율의 온도의존성으로부터 폴리아세틸렌 필름은 반도체라고 볼 수 있습니다.
폴리아세틸렌 필름을 5불화비소(AsF5), 요오드(I), 브롬(Br) 등의 가스에 폭로시키면 필름의 중량이 증가함과 동시에 전도율이 급격히 상승하고, 결국에는 수은과 같은 105 S/cm 까지 도달하는 것이 발견되었습니다. 이와 같이 고분자에 다른 물질을 첨가하는 것을 도우프 또는 도핑이라 하며, 도우프하는 물질을 도판트라 부릅니다.

 

 

 

 

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