Los polímeros han ganado importancia en aplicaciones como la electrónica portátil debido a su flexibilidad y peso ligero, pero su baja conductividad eléctrica es un gran inconveniente. Aunque se han realizado muchos esfuerzos de investigación para mejorar la conductividad, todavía existen limitaciones técnicas, como la necesidad de utilizar disolventes nocivos y la degradación del rendimiento en entornos extremos.
El Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) anunció que ha desarrollado un método para sintetizar polímeros basados en conductores mixtos de iones y electrones a través de una investigación colaborativa con el Dr. Jang Ji-soo de Investigación de Materiales Electrónicos del Centro de KIST y el Profesor Mingjiang Zhong de Universidad de Yale, Estados Unidos. Esta investigación supera las limitaciones de los conductores poliméricos existentes y está atrayendo la atención como una tecnología innovadora que puede contribuir al desarrollo de la próxima generación de sensores químicos de alto rendimiento.
Para resolver este problema, los investigadores introdujeron grupos colgantes iónicos en la estructura del polímero para sintetizar polímeros conjugados que pueden disolverse fácilmente en disolventes respetuosos con el medio ambiente en lugar de disolventes tóxicos. En particular, los polímeros exhiben un alto rendimiento en la detección de gases en procesos respetuosos con el medio ambiente y pueden mantener un rendimiento estable a altas temperaturas y ambientes húmedos. Este avance tecnológico allana el camino para aplicaciones en dispositivos portátiles, dispositivos electrónicos portátiles y otros dispositivos electrónicos que pueden funcionar de manera confiable en entornos extremos.
Un elemento central de esta investigación es el desarrollo de un polímero conjugado basado en ionización soluble en un disolvente respetuoso con el medio ambiente (2-metilanisol). Mientras que los polímeros conductores convencionales normalmente requieren disolventes tóxicos para disolverse, el nuevo polímero mejora significativamente la conductividad eléctrica al unir especies iónicas y portadores de carga electrónica. Al introducir aniones (TFSI-) y cationes (IM+) en el polímero para aumentar la densidad y la movilidad de los portadores de carga, el equipo maximizó la conductividad y la estabilidad.
El polímero conductor de tipo n desarrollado por los investigadores, el N-PBTBDTT, mostró una sensibilidad muy alta en la detección de gases nocivos como el dióxido de nitrógeno (NO2). La sensibilidad para la detección de NO2 alcanzó el 189% y la capacidad de detección fue alta incluso a una concentración muy baja de 2 ppb. Este rendimiento supera el de las tecnologías de detección convencionales, y el polímero también ha demostrado ser muy resistente en ambientes con alta humedad (80%) y altas temperaturas (hasta 200°C). Esto permite una detección estable de gas en una variedad de entornos extremos y se espera que se aplique ampliamente a dispositivos portátiles y sensores industriales.
« Los sensores desarrollados en esta investigación van más allá de los simples sensores químicos y pueden aportar cambios revolucionarios en diversas aplicaciones. dijo el Dr. Jang Ji-soo de KIST.
« IPuede servir especialmente como material que salva vidas para personas que trabajan en entornos extremos, como bomberos que deben detectar gases nocivos en escenas de incendios y soldados que están expuestos a armas químicas en la guerra. » concluyeron Junwoo Lee y el Dr. Juncheol Shin, primeros autores del estudio.
Leyenda de la ilustración: Ji-Soo Jang, Mingjiang Zhong y sus colaboradores presentan conductores iónicos-electrónicos mixtos poliméricos, que consisten en monómeros cargados con grupos colgantes similares a líquidos iónicos, que no solo exhiben solubilidad en solventes amigables con el medio ambiente, sino también estabilidad a largo plazo. contra la humedad, altas temperaturas y deformaciones mecánicas. Las especies iónicas inmovilizadas promueven interacciones altamente selectivas de estos polímeros con dióxido de nitrógeno, allanando el camino para el desarrollo de dispositivos sensores extensibles capaces de operar a temperaturas excepcionalmente altas. Extracto de la portada Materiales funcionales avanzados – Crédito: Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología
Artículo: «Fusión covalente de líquidos iónicos y polímeros conjugados: una estrategia de diseño molecular para conductores mixtos de iones y electrones verdes procesables con disolventes hacia sensores químicos de alto rendimiento» – DOI: 10.1002/adfm.202408146
Fuente: KIST – Traducción de Enerzine.com
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