Полимеры могут проявлять свойства полуметаллов

Источник: phys.org

Традиционно пластмассы или полимеры являются диэлектриками. Но в 70-х годах прошлого века Алан Дж. Хигер, Алан Г. Макдиармид и Хидеки Сиракава обнаружили новый класс полимеров, способных проводить электричество как металлы и полупроводники. А теперь в ходе исследования, в котором участвовали двадцать ученых из разных стран, было доказано, что полимеры могут действовать как полуметаллы. Как отмечает руководитель проекта, профессор Университета Линчепинга (Швеция) Ксавье Криспин, несколько лет назад он обнаружил, что некоторые полимеры могут проявлять термоэлектрические свойства. Тогда он предположил, что образцы обладают полуметаллическими характеристиками, но эта гипотеза нуждалась в доказательстве.

Поэтому профессор организовал команду исследователей из Швеции, Австралии, Бельгии, Норвегии и Дании. Полуметаллы — это вещества, которые занимают промежуточное положение между металлами и полупроводниками. К ним относятся бор, кремний, германий, сурьма, теллур, мышьяк, висмут и др. От полупроводников полуметаллы отличаются тем, что сохраняют проводимость при абсолютном нуле. И в отличие от металлов, при нагревании проводимость полуметаллов возрастает. Полуметаллы обеспечивают высокий термоэлектрический эффект (эффет Зеебека), поэтому их часто используют в термопарах. Термопары, в которых электричество создается за счет разницы температур, доступны на рынке, но их стоимость относительно высока. Дело в том, что чаще всего они изготавливаются из сплавов относительно редких теллура и висмута.

С другой стороны, полимеры являются дешевыми, гибкими и прочными, их просто производить в больших количествах. Если бы можно было изготавливать термопары из пластмассы, это бы способствовало быстрому развитию термоэнергетики. Команда профессора Криспина занималась изучением термоэлектрических свойств различных образцов поли(3,4-этилендиокситиофена). В итоге им ученым удалось добиться заметного увеличения коэффициента Зеебека за счет специальной молекулярной организации. По словам участника исследования профессора Магнуса Берггрена, производить такие полимеры — легко и недорого. Открытие может привести к созданию новой области исследований в органической электронике и интенсивному развитию термоэнергетики.