Ioninen polymeeri

Ioninen polymeeri (tai ionopolymer ) on polymeeri, joka kantaa ionisia tai ionisoituvia ryhmiä .

Luokittelu ionisten polymeerien

Kuormitustyypin mukaan

• anioniset polymeerit: negatiivisesti varautuneet polymeerit;
• kationiset polymeerit: positiivisesti varautuneet polymeerit;
• amfoteeriset polymeerit: sisältävät positiivisia varauksia ja negatiivisia varauksia.

Ionipaikkojen lukumäärän ja alueiden jatkuvuuden mukaan

• polyelektrolyytin  : määrä ionisia sivustoja ja jatkuvuus alueilla ionivuorovaikutuksien. Polyelektrolyyttien luokitus määritetään polymeerin kuljettamien varausten luonteen mukaan :
  • positiiviset varaukset: polykationit  ;
  • negatiiviset varaukset: polyanionit  ;
  • positiiviset ja negatiiviset varaukset: polyamfolyytit .

• ionomeeri  : muutamia, mutta merkittäviä ionisia sivustoja ja keskeytyksestä alueilla ionivuorovaikutuksien. Ionomeerien luokitus määritetään polymeerin kuljettamien varausten luonteen mukaan:
  • positiiviset varaukset: kationomeerit;
  • negatiiviset varaukset: anionomeerit;
  • positiiviset ja negatiiviset varaukset: zwitterionomeerit .

• halatopolymeerit tai halato-telekeeliset polymeerit: oligomeerit tai lineaariset polymeerit, joissa on ionisia tai ionisoituvia ryhmiä ketjunsa molemmissa päissä. Nämä ryhmät ovat yleensä karboksylaatteja tai kvaternaarisia ammoniumia .

• polymeeri-ionit: vain yksi ionikohta polymeeriä kohti. Näitä polymeerejä käytetään muun muassa ionisina pinta-aktiivisina aineina .

Riippuen niiden ionipisteiden riippuvuudesta pH: sta

• pH: sta riippuvat ionipolymeerit  : ionikohdat hajoavat osittain pH: sta riippuen:
  • positiiviset varaukset: poly (allyyliamiinihydrokloridi) , poly (N-vinyylimidatsoli) ...
  • negatiiviset varaukset: poly ( akryylihappo );
• pysyvät ionipolymeerit: ioniset kohdat dissosioituvat täysin pH: sta riippumatta:
  • positiiviset varaukset: poly (kvaternisoitu vinyylimidatsoli) ...,
  • negatiiviset varaukset: natriumpoly (styreenisulfonaatti) ...

Alkuperänsä mukaan

Ionipolymeerit voivat olla synteettisiä, luonnollisia ( nukleiinihapot , proteiinit , jotkut polypeptidit ja jotkut polysakkaridit ) tai keinotekoisia. Alla on lueteltu esimerkkejä näihin kahteen viimeiseen perheeseen kuuluvista polyelektrolyytteistä:

• positiiviset varaukset: poly lysiini , kitosaani  ;
• negatiiviset varaukset: polyglutamaatti , alginaatti , pektiini , hyaluronihappo  ;
• positiiviset ja negatiiviset varaukset: polyadeniini- DNA ...

Koostumuksensa mukaan

• orgaaniset polymeerit;
• epäorgaaniset polymeerit: jotkut polymeerit, jotka sisältävät fosfaatteja, silikaatteja jne.

Tietyt polymeerit ovat elastisia  : niitä kutsutaan sitten ionisiksi elastomeereiksi tai ionoelastomeereiksi.

Kuormien sijainnin mukaan

Ioninen sivustoja voidaan sisällyttää polymeeriketjuun (ioneenit) tai paljon useammin on ryhmä riipus sen .

Ionipaikkojen luokitus

Polymeerien ionikohtien luokitus määritetään niiden varausten luonteen mukaan:

• anionit saadaan deprotonoimalla on oxacid toiminnot  :
  • happi  : karboksylaatti ,
  • fosfori  : fosfonaatti ,
  • rikki  : sulfonaatti  ;
• kationit ovat yleensä suolat on onium saatu alkyloimalla of heteroatomia  :
  • typpi  : kvaternaarinen ammonium ,
  • fosfori: fosfonium ,
  • rikki: sulfonium .

Vasta-ionien luokitus

Vasta-ionien luokitus määritetään niiden varausten luonteen ja niitä muodostavien atomien lukumäärän mukaan:

• kationit:
  • monatominen: metalli: metalli-alkali , maa-alkalimetalli , siirtymämetalli ,
  • polyatominen  : ammonium, pyridinium  ;
• anionit:
  • monoatomiset: halogenidit  : kloridi , bromidi , jodidi ,
  • polyatomic: tosylaatit , triflaatit , metyyli sulfaatti .

Ionipolymeerien valmistus

Ionipolymeerejä voidaan valmistaa kuten muita polymeerejä polymeroimalla tai muokkaamalla kemiallisesti olemassa olevia polymeerejä .

Käyttää

Vuonna 2020 pn-liitoksen orgaaninen ekvivalentti saavutetaan käyttämällä kahta ionoelastomeeria (yksi polykationinen ja toinen polyanioninen) kahden kiteisen puolijohteen sijaan ( varauksen kantajat eivät ole enää elektroneja, vaan positiivisia ja negatiivisia ioneja). Laite on väritön, läpinäkyvä, joustava ja joustava. Tavoitteena on lopulta saavuttaa kokonainen ionoelektroniikka, joka korvaa elektroniikan tilanteissa, joissa jäykät ja hauraat elektroniset komponentit eivät sovi.

Viitteet

1. määritelmä ionisia polymeerejä, anionisia polymeerejä, kationiset polymeerit, polyelektrolyytit, polyampholytes, ionomeerit, halatopolymers ja ioneenit tulee IUPAC määritelmät: http://iupac.org/publications/pac/pdf/2006/pdf/7811x2067. Pdf
2. Martin Tiano, ”  Joustava transistorit  ”, Pour la tieteen , n o  511,Toukokuu 2020, s.  9.
3. (sisään) Dace Gao ja Pooi Katso Lee, "  Ionivirran oikaisu ionoelastomeereillä  " , Science (arvostelu) , voi.  367, n: o  647914. helmikuuta 2020, s.  735-736 ( DOI  10.1126 / science.aba6270 ).
4. (vuonna) Hyeong Jun Kim, Baohong Chen Zhigang Suo ja Ryan C. Hayward, "  Ionoelastomeeriliitokset yhdistävät kiinteiden anionien ja kationien polymeeriverkot  " , Science (arvostelu) , voi.  367, n: o  647914. helmikuuta 2020, s.  773-776 ( DOI  10.1126 / science.aay8467 ).