초록 ▼

이 연구의 한가지 목적은 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리퍼롤, 폴리티오펜 등과 같은 전도성 고분자의 전기 전도 메카니즘을 이해하는데 있으며, 이 연구의 결과는 고립파 및 전하 밀도파의 물리학을 이해하는데 도움이 될 것이다. 전도성 고분자와 초전성 및 압전성 고분자의 응용에 관한 연구를 하는 것도 본 연구의 중요한 목적에 속한다.
폴리아세틸렌에서는 1-차원적 전하 수송이 주로 일어나는 반면, 폴리아닐리, 폴리티오펜, PPV 유도체에서는 3-차원적 전하수송, 즉, 사슬간 건너뜀이 우세하다는 것을 알게 되었다. 폴리아세틸

이 연구의 한가지 목적은 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리퍼롤, 폴리티오펜 등과 같은 전도성 고분자의 전기 전도 메카니즘을 이해하는데 있으며, 이 연구의 결과는 고립파 및 전하 밀도파의 물리학을 이해하는데 도움이 될 것이다. 전도성 고분자와 초전성 및 압전성 고분자의 응용에 관한 연구를 하는 것도 본 연구의 중요한 목적에 속한다.
폴리아세틸렌에서는 1-차원적 전하 수송이 주로 일어나는 반면, 폴리아닐리, 폴리티오펜, PPV 유도체에서는 3-차원적 전하수송, 즉, 사슬간 건너뜀이 우세하다는 것을 알게 되었다. 폴리아세틸렌에서 전하 운반체는 주로 고립파인 반면, 폴리티오펜, 폴리아닐린 PPV 유도체에서는 폴라론과 쌍-폴라론이 주된 전하 운반체라는 것을 확인하였다.
폴리아닐린의 전기화학에 대하여는 다음과 같은 점들을 깊이있게 연구하였다 : 아닐린의 중합에 대한 최적 조건, 중합반응 메카니즘, 중합 반응속도론, 폴리아닐린의 분해반응, 폴리아닐린전극을 pH전극으로 사용하는 일, 폴리아닐린을 입혀서 반도체 전극을 안정하게 하는 일 등. 전도성 고분자의 전기화학적 연구에서는 폴리필롤도 함께 연구하였다. 폴리피롤을 용액면중합으로 합성할 때, 농도와 온도의존성에 특이한 점이 발견되었다. 코발트를 도입시킨 폴리피롤이 합성되고, 흥미있는 전기화학적 성질도 관찰되었다.
전기화학적으로 중합한 폴리아닐린의 형상을 전기적 성질 및 전기화학적 성질과 연관시켜 연구하였다. 폴리아닐린의 전기전도 메카니즘을 밝히기 위하여 ESR 분광법을 사용하였다. 전기전도도, 열전도도, ESR스핀의 세기 사이의 상관 관계로 부터 폴리아닐린의 열전도 및 전기전도는 폴라론에 의하여 일어난다는 증거를 얻게 되었다. 폴리아닐린은 광전도도를 나타내기도 하였다.
오르토-치환기를 가지는 아닐린의 유도체들은 화학적 및 전기 화학적으로 중합이 가능하다는 것을 알게 되었다. 이들 고분자들은 전극 물질로서는 좋은 성질을 나타내었으며, 그 단위체들은 전해질 속에 소량 존재할 경우 폴리아닐린 전극에 대하여 안정화 효과를 가지고 있었다. 폴리아닐린 유도체 중 어떤 것은 혼입한 후에는 제법 좋은 전기 전도도를 나타내었다.
폴리아닐린의 응용성을 연구하는 것도 이 연구의 가장 중요한 목표의 하나이다. 폴리아닐린플라스틱 축전지를 제작하여 그 특성을 시험하였다. 폴리아닐린은 전색 화면에 이용될 수 있다는 것도 알게 되었다.
PPV의 유도체, 공중합체, 혼용체를 합성하였으며 그들의 전기적 성질을 측정하였다. PPV유도체중에 염화제2철로 혼입시켰을 때 매우 높은 전기 전도도를 가지는 것이 있음을 발견하였다. 산 무수물이나 페닐아세트산과 같은 단위체로부터 몇가지 새로운 전도성 고분자를 합성하였다.
폴리아크릴로니트릴, 나일론-6, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 범용 플라스틱에 전도성을 부여할 수가 있었는데, 그것은 고분자의 주사슬에 접목된 곁가지에 CuS나 CdS를 결합시킴으로써 가능하였다. 나일론과 폴리퍼롤의 복합체에 대하여도 실험을 실시하였다. 이 복합 전도성 고분자는 전기 전도도가 좋을 뿐만 아니라 동역학적 성질도 우수하였다. 이온성 전도도를 가지는 전도성 고분자도 만들어 그 전기적 특성을 측정하였다.
PVDF는 초전성 뿐만 아니라 압전성도 가진다. 단축 연신시킨 PVDF/PVF 혼합체 필름의 초전성을 혼합비와 연신비를 변화시키면서 연구하였다. 양축 연신시킨 PVDF필름을 이용하여 초전성 빛 검지기를 제작하였으며, 토막낸 빛에 대한 이 검지기의 응답함수를 측정하여 이론적인 응답함수와 비교 연구하였다.

Abstract ▼

The first objective of this work is to understand the electrical conduction mechanism in the conducting polymers, such as polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, and polythiophene, etc. Results of this work will provide key to the understanding of the physics on solitons and charge density waves. I

The first objective of this work is to understand the electrical conduction mechanism in the conducting polymers, such as polyacetylene, polyaniline, polypyrrole, and polythiophene, etc. Results of this work will provide key to the understanding of the physics on solitons and charge density waves. Investigations on the applications of the conducting polymers and polymers wilh pyro- and piezo-electricity are also among the important objectives of this research.
It was found that one-dimensional charge transport is predominant in polyacetylene, while three-dimensional charge transport, i.e. interchain hopping, prevails in polyaniline, polythiophene, and in the derivatives of PPV. It was verified that the major charge carriers in polyacetylene were solitons, while in polythiophene, polyaniline, and in the derivatives of PPV, polarons and bipolarons were the major carriers.
The electrochemistry of polyaniline was studied extensively on the following aspects: optimum conditions for the polymerization of aniline, the polymerization mechanism, the polymerization kinetics, the degradation reaction of polyaniline, use of polyaniline electrodes as pH-electrodes, stabilization of semiconductor electrodes with polyaniline coating, etc. Electrochemistry of polypyrrole was studied as well. Pyrrole could be electropolymerized along the solution-gas interface. The temperature and concentration dependences of the polymerization rates showed unusual features. Cobalt-doped polypyrrole was also investigated for its synthesis conditions and for its electrochemical properties.
The morphology of electrochemically polymerized polyaniline was studied in conjunction with the electrical and electrochemical properties of the polymer. ESR spectroscopy was used to Investigste the conduction mechanism of polyaniline. Correlation between the electrical conductivity, thermal conductivity, and ESR spin density gave an evidence that polarons are responsible for both electrical and thermal conductivities in polyaniline. Polyaniline also showed photoconductivity.
It was found that some of the o-substituted aniline derivatives were polymerizable both chemically and electrochemically. These polymers showed good properties as electode materials while the monomers behaved as good stabilizers for polyaniline electrodes when a trace amount of them is present in the electrolyte solution. Some of the derivatives of polyaniline showed fairly good electrical conductivity when doped.
Studies cn the applicational aspects of polyaniline were among the most important objectives of this research. Polyaniline plastic batteries were made and the characteristics were measured. A Plastic field effect transistor (FET) was constructed using polyaniline and the characteristics were measured. It was also observed that polyaniline can be used in electrochromic displays.
Derivatives, copolymers, and blends of poly(phenylene vinylene) (PPV) was synthesized and the electrical properties were measured. Excellent electrical conductivity was observed in a derivative of PPV when doped with ferric chloride. Several types of new conducting polymers were synthesized from monomers such as acid anhydrides or phenylacetic acids.
It was possible to impart electrical conductivity to common plastics such as polyacrylonitrile, nylon-6, poly(ethylene terephthalate) by introducing CuS or CdS to the s* chains which was attached by grafting. Experiments were also performed on the composite of nylon and polypyrrole. The composite conducting polymers showed good electrical as well as dynamic mechanical properties. Conducting polymers with ionic conductivity were also prepared and the electrical properties were measured.
Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) which is pyroelectric as well as piezoelectric was studied. The pyroelectricity in the uniaxially stretched film of PVDF/PVF blends was measured as a function of the composition and the drawing ratio. A pyroelectric light detector was constructed using biaxially stretched pyroelectric PVDF film and the pyroelectric response function to chopped light was measured and compared with the theory.

목차 Contents

• 제 1 세부과제...59
• 제1장 서 론...62
• 제2장 연구방법...66
• 제3장 연구 결과 및 고찰...72
• 제4장 결 론...159
• 제5장 참고문헌...162
• 제 2 세부과제...165
• 제 1 장 서 론...168
• 제 2 장 연 구 방 법...170
• 제 3 장 결과 및 고찰...172
• 제 4 장 참고문헌...231
• 제 3 세부과제...235
• 제 1 장 서 론...239
• 제 2 장 연구 방법...249
• 제 3 장 결과...264
• 제 4 장 고찰...297
• 제 5 장 결론...308
• 제 6 장 참고문헌...313
• 제 4 세부과제...318
• 제1장: 서론...322
• 제2장: 연구방법...338
• 제3장: 결과...376
• 제4장: 고찰...420
• 제5장: 결론...432
• 제6장: 참고문헌...434
• 제 5 세부과제...437
• 제 1 장 서 론...441
• 제 2 장 연 구 방 법...446
• 제 3 장 결 과...466
• 제 4 장 고 찰...545
• 제 5 장 결 론...552
• 제 6 장 참 고 문 헌...556