전도성 고분자 나노 입자 합성
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- 목차
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-Purpose
Theory
1. 전도성 고분자
2. 고분자 중합
Data & Result
1. Doping유무에 따른 비교
2. PMMA양의 따른 비교
-Discussion
1. Pyrrole
2. 실험의 전도도 영향요인 고찰
3. 기타 전도도 영향요인 고찰
4. 오차원인
Reference
- 본문내용
-
Purpose
고분자 중합 공정의 개념을 이해하고 Pyrrole과 MMA를 이용한 에멀젼 중합을 통해 에멀젼 중합의 원리를 이해한다. 전도성 고분자를 직접 합성하여 전도성 고분자에 대한 전체적인 이해와 원리를 알아본다.
Theory
1. 전도성 고분자
① 정의
고분자는 물성이 급격히 변하는 분자량 10,000이상의 분자로, 가볍고 광범위한 형태와 모양으로 쉽고 경제적으로 가공할 수 있다. 전도성 고분자란 일반적으로 전도율 10-7Scm-1(반도체 이상의 값) 이상의 값을 표시하는 고분자로, 대부분의 경우는 전자 수용체 또는 전자 공여체를 고분자에 도프함으로써 높은 전도율이 얻어진다. 도프된 폴리에틸렌, 폴리피롤, 폴리티오펜 등이 대표적인 전도성 고분자이다. 전도성 고분자는 전류 및 이온 전도의 두 가지 역할을 수행할 수 있으며, 가공성과 경량성 측면에서 기존의 금속 물질에 대해 장점을 가진다.
② 원리
- Band Theory
원자내의 전자들은 특정한 에너지 준위를 가지고 있으나 원자들의 결합으로 인해 결정격자를 이루게 되면 궤도내의 원자배치가 달라질 뿐 아니라, 원자들 간의 상호작용으로 인하여 전자의 에너지 준위가 분해되어 Quasi-continuous Energy Band를 형성하므로 한 원자에 묶여있던 외부전자는 다른 원자들로부터 자유롭게 움직일 수 있게 된다.
<그림1. 금속 crystal(좌)과 Si crystal(우)의 Quasi-continuous Energy band >
금속원자에서는 어떤 에너지 준위 이상에 있는 띠는 비어있게 되는데 채워진 띠의 가장 높은 에너지 준위(highest occupied molecular orbital : HOMO)와 채워지지 않은 띠의 가장 낮은 에너지 준위(lowest unoccupied molecular orbital : LUMO)사이의 차이를 band gap이라 부른다. 빈 띠 중 에너지가 가장 낮은 띠를 conduction band라 칭하며, 채워진 띠 중 에너지가 가장 높은 띠를 valence band라 칭한다. 고체의 전도도는 Valence band와 Conduction band 사이의 Band gap(Eg)에 따라 달라진다. 절연체에서는 Valence band와 Conduction band 사이의 에너지 차이가 커서 전자가 들떠도 Conduction band로 올라갈 수 없으나 금속에서는 Band gap이 없기 때문에 두 band 사이의 전자이동이 자유롭게 된다. Band gap이 이들 중간인 경우에는 결정내의 열에너지에 의하여 Valence band의 전자가 hole을 남기고 conduction band로 들뜨게 되는데 이러한 특성을 가진 물질을 본질적 반도체라 한다. Energy gap이 큰 경우에는 Electron donor로서 Conduction band에 전자를 공유하거나(n-type doping) Electron acceptor를 사용하여 Valence band로부터 전자를 제거하여(p-type doping) 비본질적 반도체를 만들수 있다. Doping으로 polymeric ion을 만들 때 분자로부터 전자를 제거하기 위한 에너지가 필요한데 이를 Ionization Potential이라 하고 이 값이 작을수록 Doping으로 인한 전도도의 증가가 커진다.
- 참고문헌
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<고분자 공학 개론>, Joel. R Fried, 자유아카데미, 1996
<기능성 고분자 입자의 제조>, 연세대학교 화학공학과 고분자소재연구실,1996
Conducting Polypyrrole Nanoparticles: Fabrication and Application, 윤현석, 장정식, 서울대학교 화학생물공학부
전도성 고분자 나노 복합재료의 새로운 합성법, 오준학, 서울대학교, 2001
탄소나노튜브 합성 및 전도성 고분자 개발 동향, 한종훈, Polymer Science and Technology, 2005
Fabrication of conducting polymer nanomaterials and their applications, 오준학, 서울대학교 대학원, 2004
Polycarconate/Polypyrrole 전도성 복합체의 제조와 전기적 성질에 관한 연구, 김용주, 김남인, 이완진, 전남대학교, 1999
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