یدا کنند. بنابراین توجه بسیاری از پژوهشگران به این زمینه جلب و این امر باعث رشد سریع و چشمگیر آن شد. مزایای استفاده از پلیمرهای­ رسانا در وزن کم، ارزان­ بودن و از همه مهمتر فرآیندپذیریِ آسان آن‌هاست. رسانایی الکتریکی این مواد حدواسط بین نیمه­رساناها و فلزات می‌باشد. شکل (1-1) این محدوده را نشان می­دهد.
در واقع پلیمرهای ­رسانا، پلیمرهایی هستند که بدون افزایش مواد رسانای معدنی قابلیت رسانایی جریان الکتریسیته را دارند (سیتارام و همکاران^[9]، 1977). همانگونه که در شکل (1-2) نشان­داده شده از جمله مهمترین این پلیمرها پلی­استیلن(PA) ، پلی­پارافنیلن^[10] (PP)، پلی­آنیلین^[11] (PANI)، پلی­پایرول^[12](PPy)، پلی­تیوفن^[13] (PTh) و مشتقات آن‌ها می‌باشند (کمپبل و همکاران^[14]، 1977).
یک ویژگی کلیدی و مهم پلیمرهای رسانا حضور پیوندهای دوگانه مزدوج در طول زنجیر پلیمر است. در مولکول‌های مزدوج پیوندهای بین اتم‌های کربن به صورت یک در میان یگانه و دوگانه هستند. در این مولکول‌ها هر پیوند یک­گانه شامل یک پیوند سیگمای (σ) مستقر که از یک پیوند شیمیایی قوی ساخته شده است می‌باشد علاوه بر این هر پیوند دوگانه شامل یک پیوند π غیرمستقر ضعیف‌تر هم هست است اما مزدوج بودن برای رسانایی این پلیمرها کافی نیست و دوپه­شدن این پلیمرها نیز برای رسانا کردن آن‌ها لازم است.
امروزه این پلاستیک‌های رسانا در صنایع مختلفی مانند پوشش‌های ضد خوردگی، سوپرخازن‌ها، پوشش‌های آنتی­استاتیک و پنجره‌های هوشمند که مقادیر مختلف نور را از خود عبور می‌دهند مورد استفاده قرارمی‌گیرند. نسل دوم پلیمرهای رسانا در زمینه‌هایی مانند ترانزیستورها، دیودهای نشرکننده‌ی نور، نمایشگرهای تلویزیونی مسطح و سلول‌های خورشیدی و غیره به کار می‌روند.

• مکانیسم رسانایی

الکترون‌های غیرمستقر در ساختار پلیمرهای­ رسانای مزدوج از طریق همپوشانی اوربیتال‌های π باعث ایجاد یک سیستم π پیوسته در طول زنجیر پلیمری با یک نوار ظرفیتی پر می‌شوند. بوسیله‌ی حذف الکترون‌ها از این سیستم π (p-doping) و با افزایش الکترون‌ها به آن (n-doping) یک واحد باردار به نام بای­پلارون^[15]ایجاد می‌شود. شکل (1-3) دوپینگ نوع P زنجیر پلی­تیوفن را نشان می­دهد.
) بای­پلارون تولید می­ کند (ویکی­پدیا^[16]). p شکل (1-3) گرفتن دو الکترون از زنجیر پلی­تیوفن (دوپینگ نوع
بای­پلارون ایجاد شده در طول زنجیر پلیمری حرکت می‌کند و این امر باعث رسانایی جریان الکتریسیته در پلیمرها می‌شود. معمولاً دوپه­شدن در پلیمرهای ­رسانا در سطوح بالاتری (%40-20) نسبت به نیمه­رساناها (%1<) انجام می‌شود. برای تعدادی از نمونه‌های پلی­(3-­دودسیل­تیوفن)^[17] دوپه­شده رسانایی S.cm^-1 1000 مشاهده شده ­است (در مقایسه رسانایی مس تقریباًٌ S.cm^-1 10⁵×5 می‌باشد). عموماً رسانایی PThها کمتر از S.cm^-1 1000 می‌باشد اما رسانایی بالا برای بسیاری از کاربردهای پلیمرهای رسانا لازم نیست (ماستاراگوستینو^[18] و سودو^[19]1990؛ احمد^[20] و مک­دیارمید، 1996).

• دوپه­شدن و انواع آن

تزریق بار به زنجیر پلیمرهای ­رسانا (دوپه­شدن) منجر به پدیده‌های مهم و قابل­توجه بسیاری می‌شود (هیگر، 2001).
1-2-1- دوپه­شدن شیمیایی
دوپه­شدن شیمیایی پلیمرهای ­رسانا شامل انتقال بار شیمیایی (اکسیداسیون (p-type doping)، کاهش (n-typedoping)) بوسیله­ی یک اکسنده خارجی می­باشد که در شکل (1-4) نشان­داده شده­ است (شیراکاوا و همکاران، 1977؛ چیانگ و همکاران^[21]، 1977؛ چیانگ و همکاران، 1978).
شکل(1-4) دوپه­شدن شیمیایی(هیگر، 2001).
وقتی سطح دوپه­شدن به مقدار کافی بالا باشد ساختار الکترونیکی این پلیمرها مشابه فلزات می‌شود (هیگر، 2001).
1-2-2- دوپه­شدن الکتروشیمیایی
در دوپه­شدن الکتروشیمیایی الکترود بار لازم برای اکسایش و کاهش پلیمرهای ­رسانا را فراهم می‌کند و سطح دوپه­شدن بوسیله‌ی ولتاژ بین پلیمر ­رسانا و جفت الکترود تشخیص داده می‌شود (هیگر و همکاران، 1979؛ جونز و همکاران^[22]، 1979؛ بچ و همکاران^[23]، 1979). شکل (1-5) دوپه­شدن الکتروشیمیایی را نشان می­دهد.
شکل (1-5) دوپه­شدن الکتروشمیایی (هیگر، 2001).
1-2-3- دوپه­شدن نوری
همانگونه که شکل (1-6) نشان می­دهد در دوپه­شدن نوری، پلیمرهای رسانا به صورت موضعی توسط جذب نور و جدایی بار اکسایش و کاهش پیدا می‌کنند.
شکل(1-6) دوپه­شدن نوری (هیگر، 2001).
*در این معادله y تعداد جفت حفره‌های الکترونی است (مک­دیارمید، 2001).
فرآیند دوپه­شدن تحت تاثیر عوامل مختلفی مثل طول پلارون، طول زنجیر، انتقال بار به مولکول‌های مجاور و طول رزونانسی می‌باشد (مبارکه و همکاران^[24]، 2011). همچین ویژگی­های پلیمرهای رسانایِ دوپه­شده هم بستگی به نوع و سایز مولکول دوپه­کننده دارد (سینها و همکاران^[25]، 2009؛ رینا و همکاران^[26]، 

2009). در سال 2009 سینها و همکارانش بیان ­کردند که حلالیت PANI دوپه­شده به سایز مولکول دوپه­کننده وابسته ­است و با افزایش طول زنجیر دوپه­کننده حلالیت آن افزایش می‌یابد (سینها و همکاران، 2009). جنگ و همکارانش^[27] در سال 2004 PPy محلول در حلال‌های آلی را با دوپه­کننده­هایی مثل نمک­سدیم­نفتالن­سولفونیک­اسید^[28]، نمک­سدیم­دودسیل­بنزن­سولفونیک­اسید^[29]، نمک­سدیم­بوتیل­نفتالن­سولفونیک­اسید^[30] و نمک­سدیم­دی2-اتیل­هگزیل­سولفوسوکسینیک­اسید^[31] سنتز کردند (جنگ و همکاران، 2004). همچنین در سال 2008 گروه لیو^[32] PPy دوپه­شده با مونو و دی­سولفونیک­اسیدهای­نفتالن را به صورت درجا تهیه ­کرده و پایداری حرارتی PPyهای دوپه­شده با دوپه­کننده­های مختلف را بررسی ­کردند. نتایج نشان ­داد که پایداری حرارتی PPy به مقدار زیادی بستگی به نوع و غلظت عامل دوپه­کننده دارد (لیو و همکاران، 2008).

• ویژگی­های جدید و تکنولوژی­های جدید

در اواخر دهه‌ی 1970 که پلیمرهای مزدوج معرفی شدند ادعا شد که منجر به ایجاد نسل جدیدی از ابزارهای الکترونیکی و اپتیکی می‌شوند. اکنون با ایجاد تکنولوژی­هایی همچون دیودهای نوری پلیمری (LEDها) (بروگس و همکاران^[33]، 1990) و ترانزیستورهای آلی (هانگ و همکاران^[34]، 2011؛ باسیریکو وهمکاران^[35]، 2011؛ شین و همکاران^[36]، 2012) مشخص شده که وقوع این صنایع جدید حتمی است. پلیمرهای رسانا دارای پایداری محیطی و گرمایی می‌باشند لذا می‌توان از آن‌ها به عنوان مواد ­رسانای الکتریکی، ابزارهای اپتیکی (جنگ و اُه^[37] 2005)، LEDهای پلیمری (کیم و همکاران^[38]، 2003؛ کیم و همکاران، 2005؛ جو و همکاران^[39]، 2003)، پنجره‌های الکتروکرومیک یا هوشمند (آرگون و همکاران^[40]، 2003؛ آرگون و همکاران، 2004؛ چو و همکاران^[41]، 2005)، مقاومت‌های نوری، پوشش­های ضد خوردگی (امراد و همکاران^[42]، 2009؛ کاستاگنو و همکاران^[43]، 2009)، حس‌گرها (امیر^[44] و آدِلوجو^[45]، 2005؛ لِلوچه و همکاران^[46]، 2005)، سلول‌های خورشیدی (کوآکلِی^[47] و مک­­جِهِی^[48]، 2004؛ یین وهمکاران^[49]، 2010) و فوتوولتایی، الکترودها (دی­آرمنتیا و همکاران^[50]، 1999؛ جلال^[51]، 1998)، مواد جاذب امواج­ مایکرویو، انواع جدیدی از حافظه‌ها (مولر و همکاران^[52]، 2003)، نانوسوئیچ‌ها (وونگ^[53] و کوردارو^[54]، 2011؛ نیومن و همکاران^[55]، 2004) و دریچه‌ها، مواد عکاسی، اتصالات الکترونیکی پلیمری، خازن‌ها (جورِویز و همکاران^[56]، 2001؛ پارک و همکاران^[57]، 2002) ابزارهای الکترونیک و نوری و ترانزیستورها (وِرِس و همکاران^[58]، 2004؛ فکچتی و همکاران^[59]، 2004) استفاده کرد. شکل (1-7) کاربردهای مختلف پلیمرهای رسانا را نشان می­دهد.
تعداد صفحه :9