L’utilizzo della polianilina (PANI) come polimero conduttivo ha suscitato grande interesse nel campo delle nanotecnologie grazie alle sue proprietà elettriche, magnetiche ed ottiche simili a quelle dei metalli e dei semiconduttori. Questo tipo di polimero, insieme ad altre classi come polipirrolo, politiofene, poliparafenilene e polifenilene solfuro, rappresenta una soluzione economica e facilmente preparabile per migliorare sensori, dispositivi optoelettronici e fotonici.
Proprietà della Polianilina
Indice Articolo
I polimeri conduttivi, come la polianilina, hanno dimostrato di essere utili in diverse applicazioni, tra cui somministrazione di farmaci, celle fotovoltaiche, batterie in plastica, dispositivi di visualizzazione, microelettronica, elettrodi modificati chimicamente, protezione dalla corrosione e diodi polimerici a emissione di luce.
Storia e Sintesi della Polianilina
Sebbene la scoperta dei polimeri conduttivi sia antecedente al 1958, è nel 1862 che Henry Letheby descrisse per la prima volta una sostanza blu formata durante l’elettrolisi del solfato di anilina. La sintesi della polianilina risale al 1834 ad opera di Friedlieb Ferdinand Runge.
Strutture della Polianilina
La polianilina può esistere in tre diverse strutture, dipendenti dallo stato di ossidazione e di protonazione. La forma bianca incolore, chiamata leucosmeraldo basico (LEB), è completamente ridotta. La forma blu più stabile è l’esmeraldina base (EB), mentre la forma completamente ossidata è la pernigranilina (PAB), che va dal blu al viola. Queste diverse forme possono essere utilizzate in sensori e dispositivi elettrocromici, grazie al cambiamento di colore associato alla polianilina nei diversi stati di ossidazione.
La polianilina è un materiale versatile che continua ad essere studiato e utilizzato in varie applicazioni, grazie alle sue interessanti proprietà conduttive e ai suoi diversi stati di ossidazione che la rendono adatta per diversi scopi industriali e tecnologici.
Sintesi della polianilina
La polianilina può essere ottenuta tramite diverse vie sintetiche, incluse la polimerizzazione elettrochimica, chimica, in fase vapore, catalizzata da enzimi, indotta per via fotochimica e utilizzando accettori di elettroni.
La polimerizzazione elettrochimica comporta la formazione di un radicale cationico mediante ossidazione all’anodo. Successivamente, la crescita dei dimeri porta alla formazione del polimero. Allo stesso modo, il metodo chimico prevede una polimerizzazione ossidativa utilizzando diversi ossidanti. Tra questi, il persolfato di ammonio è comunemente impiegato in un ambiente acido per favorire il processo di polimerizzazione.
La polimerizzazione enzimatica, che coinvolge l’uso di enzimi come la perossidasi di rafano, offre un approccio ecologico, in quanto il perossido utilizzato viene convertito in acqua. Tuttavia, questo metodo può produrre polimeri ramificati e a basso peso molecolare.
Proprietà
Le diverse forme di polianilina sono poco solubili in acqua, acetone ed etanolo, ma solubili in solventi come dimetilformammide, dimetilsolfossido e N-metil-2-pirrolidone. Le proprietà meccaniche variano a seconda del metodo di polimerizzazione impiegato.
La polianilina è ampiamente considerata uno dei materiali più promettenti nel settore dell’elettronica per la sua elevata conduttività elettrica. È utilizzata come semiconduttore di tipo p e viene impiegata in applicazioni come le batterie solari. I film di polianilina drogati con acido borico presentano proprietà semiconduttive con un band gap di 1.02 · 10^-4 S/cm a temperatura ambiente.
Grazie alle sue proprietà anticorrosive, la polianilina trova impiego nella protezione dall’ossidazione di materiali come l’acciaio. I materiali a base di polianilina, associati a molibdato e tungstato, sono utilizzati come rivestimenti per la prevenzione della corrosione dell’acciaio.
