Het losdraaien van ketens van atomen in een plastic polymeer verbetert het vermogen om elektriciteit te geleiden, volgens een rapport van onderzoekers, onder leiding van Nagoya University toegepast natuurkundige Hisaaki Tanaka, in het journaal wetenschappelijke vooruitgang . Het inzicht kan de ontwikkeling van draagbare stroombronnen voor een groot aantal Internet-of-things-apparaten helpen versnellen.

De 'slimme' samenlevingen van de toekomst zullen naar verwachting een groot aantal elektronische apparaten bevatten die via internet met elkaar zijn verbonden:het zogenaamde internet-of-things. Wetenschappers hebben gezocht naar manieren om lichaamswarmte te gebruiken om bepaalde soorten micro-apparaten en sensoren op te laden. Maar dit vereist lichtgewicht, niet giftig, draagbaar, en flexibele thermo-elektrische generatoren.

Kunststoffen die elektriciteit kunnen geleiden, geleidende polymeren genoemd, zou deze rekening kunnen vullen, maar hun thermo-elektrische prestaties moeten worden verbeterd. Hun dunne films hebben zeer ongeordende structuren, gevormd uit kristallijne en niet-kristallijne delen, waardoor het notoir moeilijk is om hun eigenschappen te begrijpen en zo manieren te vinden om hun prestaties te optimaliseren.

Tanaka werkte samen met collega's in Japan om de thermo-elektrische eigenschappen van een sterk geleidend polymeer op basis van thiofeen te begrijpen, PBTTT genoemd. Ze hebben het polymeer toegevoegd of 'gedoteerd' met een dunne ionenelektrolytgel, waarvan bekend is dat het de geleidbaarheid verbetert. De gel infiltreert alleen succesvol in het polymeer als er een specifieke elektrische spanning wordt aangelegd.

Ze gebruikten een verscheidenheid aan meettechnieken om de elektronische en structurele veranderingen van het polymeer te begrijpen wanneer het werd gedoteerd. Ze vonden dat, zonder de elektrolytgel, de PBTTT-keten is sterk gedraaid. Door het te dopen met een kritische hoeveelheid elektrolyt, wordt de ketting losgemaakt en worden verbindingen gemaakt tussen de kristallijne delen, verbetering van de geleidbaarheid van elektronen.

De wetenschappers melden dat de vorming van dit onderling verbonden geleidende netwerk de maximale thermo-elektrische prestaties van het polymeer bepaalt. die ze in dit onderzoek op unieke wijze konden waarnemen.

Ze onderzoeken nu manieren om de thermo-elektrische prestaties van geleidende polymeren met dunne film te optimaliseren door middel van materiaalontwerp en het veranderen van de fabricageomstandigheden.

Het artikel, "Thermo-elektrische eigenschappen van een semikristallijn polymeer gedoteerd voorbij de overgang van isolator naar metaal door elektrolytgating, " werd gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang op 14 februari, 2020.