Polipirrol

_El polipirrol ( PPy ) es un polímero orgánico obtenido por polimerización oxidativa del pirrol . Es un sólido con la fórmula H(C₄H₂NH ₎ nH _. Es un polímero intrínsecamente conductor , utilizado en los campos de la electrónica, la óptica, la biología y la medicina. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Algunos de los primeros ejemplos de PPy fueron reportados en 1919 por Angeli y Pieroni, quienes informaron la formación de negros de pirrol a partir de bromuro de magnesio de pirrol . ^{[ 4 ]} Desde entonces, la reacción de oxidación del pirrol ha sido estudiada y reportada en la literatura científica.

El trabajo sobre polímeros conductores, incluidos el polipirrol, el politiofeno , la polianilina y el poliacetileno, fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 2000 a Alan J. Heeger , Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa. ^{[ 5 ]}

Se pueden utilizar diferentes métodos para sintetizar PPy, pero los más comunes son la síntesis electroquímica y la oxidación química. ^{[ 6 ] [ 3 ] [ 7 ]}

Oxidación química del pirrol:

n C ₄ H ₄ NH + 2 n FeCl ₃ → (C ₄ H ₂ NH) _n + 2 n FeCl ₂ + 2 n HCl

Se cree que el proceso ocurre mediante la formación del catión radical pi _{C₄H₄NH⁺} ^. Este electrófilo ataca el carbono C-2 de una molécula de pirrol no oxidada para dar un catión dimérico [(C₄H₄NH ) _₂ ] _²⁺ . _El proceso _se ^repite muchas veces.

Las formas conductoras de PPy se preparan mediante la oxidación ("dopaje tipo p") del polímero:

(C ₄ H ₂ NH) _n + 0.2 X → [(C ₄ H ₂ NH) _n X _0.2 ]

La polimerización y el dopaje tipo p también pueden efectuarse electroquímicamente. El polímero conductor resultante se separa del ánodo. Se pueden utilizar métodos de voltametría cíclica y cronocoulometría para la síntesis electroquímica de polipirrol. ^{[ 8 ]}

Las investigaciones más recientes sobre micro y nanogotas se han llevado a cabo en la síntesis de microestructuras de polipirrol utilizando diversas plantillas fluidas formadas sobre diferentes superficies sólidas. ^{[ 9 ]}

Las películas de PPy son amarillas, pero se oscurecen en el aire debido a cierta oxidación. Las películas dopadas son azules o negras, dependiendo del grado de polimerización y el espesor de la película. Son amorfas y muestran una difracción débil. El PPy se describe como "cuasi-unidimensional" en lugar de unidimensional, ya que presenta reticulación y salto de cadena. Las películas, tanto sin dopar como dopadas, son insolubles en disolventes, pero se hinchan. El dopaje hace que los materiales sean quebradizos. Son estables en el aire hasta 150  °C, temperatura a la que el dopante comienza a desprenderse (por ejemplo, como HCl). ^{[ 2 ]}

El dopaje del polímero requiere que el material se hinche para acomodar los aniones compensadores de carga. Los cambios físicos asociados con esta carga y descarga se han analizado como una forma de músculo artificial. ^{[ 10 ]} La superficie de las películas de polipirrol presenta propiedades fractales y la difusión iónica a través de ellas muestra un patrón de difusión anómalo . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

El PPy y los polímeros conductores relacionados tienen dos aplicaciones principales en dispositivos electrónicos y en sensores químicos y aplicaciones electroquímicas. ^{[ 13 ]}

El PPy es un vehículo potencial para la administración de fármacos . La matriz polimérica sirve como contenedor para las proteínas. ^{[ 14 ]}

El polipirrol se ha investigado como soporte de catalizador para pilas de combustible ^{[ 15 ]} y para sensibilizar electrocatalizadores de cátodo. ^{[ 16 ]}

Junto con otros polímeros conjugados como la polianilina, el poli(etilendioxitiofeno), etc., el polipirrol se ha estudiado como material para "músculos artificiales", una tecnología que ofrece ventajas en relación con los elementos actuadores de motores tradicionales. ^{[ 17 ]}

Se utilizó polipirrol para recubrir sílice y sílice de fase inversa para obtener un material capaz de intercambio aniónico y que exhibe interacciones hidrofóbicas. ^{[ 18 ]}

El polipirrol se utilizó en la fabricación por microondas de nanotubos de carbono de paredes múltiples, un método rápido para el crecimiento de CNT. ^{[ 19 ]}

Una esponja de poliuretano resistente al agua recubierta con una fina capa de polipirrol absorbe 20 veces su peso en aceite y es reutilizable. ^{[ 20 ]}

La fibra de polipirrol hilada en húmedo se puede preparar mediante polimerización química de pirrol y DEHS como dopante. ^{[ 21 ]}

El polipirrol se usa a menudo como material de recubrimiento para acelerar imitaciones sintéticas de polvo cósmico hacia espectrómetros de masas de ionización por impacto , que se utilizan en misiones espaciales para analizar la composición de sus cuerpos de origen. ^{[ 22 ]}

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