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Polyacetylen - ein Beispiel für leitfähige Polymere

Weitere leitfähige Polymere

Wegen der mangelnden Beständigkeit von Polyacetylen wurde nach anderen Polymermaterialien mit höherer Stabilität gesucht. Hier hat sich z.B. Polypyrrol gut bewährt, obwohl es eine weitaus geringere Ausgangsleitfähigkeit aufweist.

Die Bedeutung der leitfähigen Polymere liegt generell in der vergleichsweise preiswerten Herstellung. Kunststoffe lassen sich einfach zu Filmen ziehen, gießen oder anderweitig formen. Die Vorteile liegen im geringen Gewicht, in der mechanischen Flexibilität, der Möglichkeit zur großflächigen Bauweise, dem günstigen Preis, der Leistungsfähigkeit und einem einfachen Herstellungsprozess. Probleme bereitet bisher die relativ kurze Lebensdauer der Bauelemente.

Metalle lassen sich gut mit Polymeren überziehen. Dadurch ist ein Korrosionsschutz möglich, empfindliche Bauteile werden vor elektromagnetischen Störungen abgeschirmt. Dies ermöglicht den Bau "flexibler" Kunststoff-Transistoren und Elektroden. Besonders geeignet sind sie für die Herstellung preiswerter Großdisplays. Im Umweltschutz können sie als Sensoren für flüchtige organische Stoffe Anwendung finden. Es werden auch sehr leistungsfähige, leichte und kleine Lithium-Polymer-Akkus für Mobiltelefone hergestellt.

Leitende Kunststoffe werden heute u.a. als elektromagnetische Abschirmungen in elektronischen Schaltkreisen, als Schutzschilde auf Bildschirmen oder in Durchkontaktierungen von Leiterplatten in der Elektronikindustrie angeboten. Große Fortschritte in dieser Richtung hat ein von der Firma Bayer seit Anfang der neunziger Jahre entwickeltes Poly(ethylendioxythiophen) (PEDOT bzw. PEDT) gebracht. Das aufgrund seiner chemischen Struktur wohl stabilste aller bekannten leitfähigen Polymere wird als dünne antistatische Schicht in fotografischen Filmen eingesetzt. Für die jährliche Produktion vieler hunderttausend Quadratmeter dieser ultradünnen Schichten sind nur einige tausend Kilogramm an Polymer notwendig.

Abb.1
Poly(ethylendioxythiophen) PEDOT bzw. PEDT

Aufträge des Pentagon an die Firma Milliken Research Corporation zeigten eher kuriose Ergebnisse. So sollten für amerikanische Soldaten heizbare Socken entwickelt werden. Dies führte zu leitfähigen Textilien auf der Basis von Polypyrrol, die sich beim Anlegen einer Spannung von 10 bis 12 Volt über die gesamte Fläche aufheizen und "wohlige" Wärme entwickeln.

Andererseits sind amerikanische Stealth-Jets für den Radar unsichtbar, weil sie unter anderem mit einer leitfähigen Polyanilin-Schicht überzogen sind, die die vom Radar ausgesandten Mikrowellen komplett absorbiert statt sie zu reflektieren.

Die Möglichkeit zur elektrischen Steuerung der Beweglichkeit der Ladungsträger in Poly(anilin)filmen wird im "intelligenten Fenster" genutzt, um die Lichtdurchlässigkeit von Glasscheiben zu regeln (elektrochrome Eigenschaft).

Organische Leuchtdioden (OLEDs, Organic Light Emitting Diodes) können zur Entwicklung sehr leuchtkräftiger Monochrom- und Farbdisplays, beispielsweise für Handys oder Computerbildschirme, führen, die im Gegensatz zur bisher verwendeten LCD-Technologie über einige deutliche Vorteile verfügen wie den geringeren Stromverbrauch bei gleichzeitig höherer Leuchtkraft und besserem Kontrast oder die Unabhängigkeit vom Blickwinkel. Die ersten dieser Verbindungen wurden Anfang der 1990er Jahre aus Poly(phenylenvinylen) hergestellt. Beim Anlegen einer Spannung von 3 bis 5 Volt leuchtet dieses grün, Polythiophen rot und Polyfluoren blau. Aus diesen drei Grundfarben lassen sich Farbdisplays herstellen, die alle Farben wiedergeben können. Weltweit beschäftigen sich viele Unternehmen mit dieser neuen Displaytechnologie.

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