جریان برق در مواد پلاستیکی

این اواخر پژوهشگران اروپایی در تلاش برای یافتن موادی با رسانایی بهتر، خیلی موفق بوده‌اند. در چند سال گذشته پژوهشگران سوئیسی کشف کردند که بعضی اکسید‌های سرامیک در دماهای زیاد (در حدود 100 کلوین در آخرین آزمایش) ابر رسانا می‌شوند . اخیراً درآزمایشگاه‌های BASF واقع در لودیک شافن (آلمان)، محققان بسپار ارگانیکی به دست آورده‌اند، که رسانندگی آن در دمای متعارفی، با توجه به وزنش از هر ماده شناخته شدۀ دیگر بیشتر است.
اگر چه پیشرفتهای حیرت‌انگیز ابررساناها، بسپار ارگانیک جدید را تحت الشعاع قرا رداده است، اما، به قول آلن هیگر از دانشگاه کلایفرنیا در سانتاباربارا، این بسپار دستاورد عمده‌ای در فیزک حالت جامد است. هیگر، که این بسیار آزمایش کرده است فکر می‌کند که احتمالاً این ماده، نمونه اولیه رسانا‌های پلاستیکی است که مدت‌ها در جستجویش بوده‌اند. یعنی رساناهای که خیلی ارزانتر، سبک‌تر و چکش خوارتر از رساناهای فلزی باشند.
پایه یا ماده اصلی رسانایی که در BASF توسط هربرت نارمن ون.تیوفیلو ساخته شده پلی استیلن است که شامل زنجیره‌هایی است از اتم‌های هیدروژن و کربن. طبق گزارش نارمن و تیوفیلو، وقتی پلی استیلن با روش خاصی با ید «آلاییده» شود، رسانایی آن تا حدود 15000 زیمنس بر سانتی‌متر افزایش می‌یابد (زیمنس عکس اهم است) این مقدار تقریباً یک چهارم رسانایی مس است که حجم آن با حجم پلی استیلن برابر است. رسانندگی این بسپار با توجه وزنش دو برابر مس است و از این نظر می‌توان آن را رساناترین ماده جهان دانست.
هیگر و آلن مک دایر مید از دانشگاه پنسیلوانیا، سی سال پیش کشف کردند که پلی استیلن در صورت آلایش با ید رسانا می‌شود. پلی استیلن معمولاً نیمه رسانا است. ظاهراً ید الکترون‌هایی را که به شدت مقیدند از زنجیره‌های بسپار بیرون می‌کند و حفره‌هایی با بار مثبت به جا می‌گذارند که رسانش را امکان‌پذیر می‌کند اما رسانایی نمونه‌هایی که هیگر و مک دایر مید تولید کردند فقط در حدود 200 زیمنس بر سانتی ‌متر بود این نمونه‌ در هوای آزاد پس از حدود چند ساعت تجزیه می‌شدند. اما موادی که در آزمایشگاه‌های BASF ساخته شده اند تا حدود یک ماه پایداری مولکولی خود را در هوای آزاد و در دمای متعارفی حفظ می‌کنند.
رسانایی بهتر و پایداری بیشتر موادی که در BASF ساخته شده است ظاهراً معلول فرآیندهای ترکیب است که مولکلول‌های بسپار را کمتر از حد معمول جابه جا و تکه پاره می‌کنند. به نظر آرتوایپشتین الکترون‌ها در طول مولکول‌های بلندتر و مستقیم‌تر با مداخله کمتری حرکت می‌کنند. این مولکول‌ها خود کمتر در معرض اکسایش که عامل اصل ناپایداری است قرار دارند. به نظر هیگر اینکه رسانایی بسپار در دماهای کمتر افزایش نمی‌یابد حاکی از آن است که هنوز مقداری ناخالصی وجود دارد و در نتیجه بسپار آن طور که باید رسانا یا پایدار نیست. در واقع گزارش‌هایی غیر رسمی وجود دارند مبنی بر اینکه از BASF نمونه‌های جدیدتری ساخته شده است که رسانایی آن‌ها از مس، حتی به لحاظ حجمی نیز، بیشتر است.
موادی که در آزمایشگاه‌های BASF ساخته شده است به شکل کنونی برای کار‌برد‌های وسیع مناسب نیستند. زیرا هنوز آن کیفیتهایی که پلاستیکها‌ را جالب توجه می‌کند را ندارد. پلی استیلن در آب یا هر مایع دیگر (از جمله اسید) حل نمی‌شود. وانگهی در اثر حرارت نیز ذوب یا نرم نمی‌شود. بلکه تجزیه می‌شود. به نظر هیگر باید در مورد بسپار‌هایی که هم خیلی رسانا باشند و هم بتوان با وسایل معمولی آنها را ساخت تحقیقات بیشتری انجام شود. به نظر او هیچ دلیلی ندارد که رسانایی خیلی زیاد فقط اختصاص به پلی استیلن داشته باشد.