신소재고분자

1. 신소재 고분자
최근까지 전기전도성 고분자 재료들에 대한 물성연구가 괄목할만 하게 발전해왔다. 그 전까지의 고분자 재료들은 대부분 전기적으로는 부도체이면서 그것들이 갖고 있는 기계적 특성(Mechanical property)이 실용화에 적합한 것들로서 우리 일상생활에 많이 쓰이는 플라스틱 제품들에서부터 나일론 및 합성수지들이 그 예이다. 그러나 전기전도도가 높은 고 분자 재료들이 발견됨으로써 고분자 재료에 대한 기존관념을 넘어서 금속을 대체할 수 있는 플라스틱 제품들의 출현이 가능해진 것이다.
전기를 전도할 수 있는 성질은 금속만이 가질 수 있는 것으로 알려져 있었으나 1977년에 iodine이 도핑된 polyacetylene의 전기전도도가 10³S/cm로 금속에 버금간다는 사실이 밝혀진 이후 polyaniline(PANI), polypyrrole(PPy), polythiophene 등의 다양한 본질 적 전도성 고분자가 존재한다는 사실이 밝혀졌다. 전도성 고분자는 사슬을 따라 비편재화 된 π전자사이의 Van der Waals 상호작용으로 인한 분자간 인력이 강하여 불융이어서 가 공이 어렵다는 큰 단점을 지니고 있다. 이를 극복하기 위하여 단량체의 수소대신 긴 알킬 기를 치환하는 등의 화학적 개질에 의해 전기전도도는 그대로 유지하면서 가공성은 향상시 키고자 많은 연구가 진행되어 왔으나 특수한 단량체 몇가지를 제외하고는 대부분의 전도성 고분자는 개질후 전기전도도가 현저히 떨어지는 문제점이 발생한다. 하지만 최근에 Heeger 등은 camphorsulfonic acid(CSA)나 dodecylbenzenefonic acid(DBSA)왿� 같이 분자의 크기 가 큰 유기산을 혼입제로 사용하면 분자간 인력이 줄어들어 도핑된 착체가 전기전도도는 그대로 유지하면서도 유기용매에 용해될수 있음을 보고하였다.
한편 최초의 전기전도성 유기물질에 대한 발견은 비교적 일찍 시작되었다. 1842년 W.Knop에 의해 합성된 tetracyanoplatinate(TCP)라는 화합물이 물에 녹으면서도 색깔은 금속의 광택을 보이는 것이었다. 그 후 1920년 런던 대학의 F.P. Burt에 의해 무기 고분자 poly(sulfurnitride), (SN)x가 발견되엇는데 이 (SN)x 역시 전기전도도가 매우 높은 고분자 임이 밝혀졌었다. TCP 분자가 평면구조인데 이들이 한 방향으로 차곡 차곡 쌓인 기둥 모 양의 구조를 갖고 있고, (SN)x는 유황과 질소가 사슬모양으로 길게 엮어져 있다.
1976년 겨울, 펜실바니아 대학의 A.J. Heeger 교수왿� A.G. MacDiarmid 교수 연구팀에서 그 당시 객원 교수로 그 곳을 방문중이던 H. Shirakawa 교수가 합성한 (CH)x 필름에 할 로겐 원소들을 주입(doping)시킨 결과 전기전도도가 급격히 증가하여 금속의 전기전도도에