دنیای نانو

دنیای نانو

مهندسی مورفولوژی پلی‌آنیلین نانوساختار و نقش آن در کاربردهای عملکردی

نوع مقاله : مروری

نویسندگان
گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان
چکیده
پلی آنیلین (PANI) به عنوان یکی از شاخص‌ترین پلیمرهای رسانای ذاتی، به دلیل سنتز آسان و کم‌هزینه، پایداری محیطی مطلوب و قابلیت دوپینگ برگشت‌پذیر، جایگاه ویژه‌ای در علوم مواد دارد. با این وجود، محدودیت‌هایی نظیر فرآیندپذیری دشوار، حلالیت محدود، ناپایداری الکتروشیمیایی در چرخه‌های متوالی و خواص مکانیکی ضعیف، موانعی برای بهره‌برداری کامل از پتانسیل‌های کاربردی آن ایجاد کرده است. در این راستا، مهندسی مورفولوژی در مقیاس میکرو و نانو راهکاری برای غلبه بر این محدودیت‌ها و ارتقای هدفمند خواص معرفی شده است. مقاله مروری حاضر به بررسی پیشرفت‌های اخیر در این حوزه می‌پردازد. در بخش نخست، انواع نانوساختارهای پلی‌آنیلین شامل نانوالیاف، نانولوله‌ها، نانوکره‌ها، میکروکره‌های توخالی و ساختارهای سلسله‌مراتبی معرفی شده است. همچنین روش‌های سنتز این نانوساختارها از قبیل پلیمریزاسیون شیمیایی، الکتروشیمیایی، بین سطحی، الکتروریسی و استراتژی‌های رشد هدایت شده شامل خودآرایی قالب‌دار و بدون قالب شرح داده می‌شوند. در ادامه، نانوکامپوزیت‌های پیشرفته پلی‌آنیلین با نانومواد گوناگون از جمله اکسیدهای فلزی، نانوساختارهای کربنی (گرافن، اکسید گرافن، نانولوله‌های کربنی)، کالکوژن‌ها و کالکوژنیدهای فلزی، چارچوب‌های فلز-آلی و پلی‌ساکاریدهای زیست‌سازگار بررسی شده و تأثیر هم‌افزایی آن‌ها بر بهبود خواص الکتریکی، مکانیکی، الکتروشیمیایی و پایداری چرخه‌ای بیان می‌شود. در نهایت، کاربردهای عملکردی این نانوساختارها در حوزه‌هایی نظیر ابرخازن‌ها و باتری‌ها، حسگرها، پوشش‌های ضدخوردگی هوشمند، تصفیه آب، تخریب فوتوکاتالیستی آلاینده‌ها، مواد الکتروکرومیک، محافظت تداخل الکترومغناطیسی و کاربردهای زیست‌پزشکی بررسی شده و مشکلات مسیر تجاری‌سازی و اهداف آینده ذکر می‌گردد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Morphology Engineering of Nanostructured Polyaniline and Its Role in Functional Applications

نویسندگان English

Ali Pourjelogir
Fahimeh Farshi Azhar
Department of Chemistry, Faculty of Basic Sciences, azarbaijan Shahid Madani University
چکیده English

Polyaniline (PANI), a prominent intrinsically conducting polymer, has gained special attention due to facile synthesis, environmental stability, and reversible doping. However, limitations such as poor processability, limited solubility, electrochemical instability, and weak mechanical properties hinder its full practical potential. Morphology engineering at micro/nano scales has been introduced as a strategy to overcome these limitations. This review addresses recent advances in morphology engineering of PANI nanostructures. First, various nanostructures including nanofibers, nanotubes, nanospheres, hollow microspheres, and hierarchical structures are introduced. Also, synthesis methods of these nanostructures such as chemical, electrochemical, interfacial polymerization, electrospinning, and template or (template-free)-directed growth strategies are described. Next, advanced PANI nanocomposites with metal oxides, carbon nanostructures (graphene, graphene oxide, carbon nanotubes), chalcogens and metal chalcogenides, metal-organic frameworks, and biocompatible polysaccharides are reviewed. The synergistic effects of these components on improving electrical, mechanical, electrochemical, and cycling stability are discussed. Finally, functional applications of these nanostructures in supercapacitors, batteries, gas/bio/electrochemical sensors, smart anti-corrosion coatings, water treatment, photocatalytic degradation, electrochromic materials, electromagnetic interference shielding, and biomedical applications are investigated. Challenges toward commercialization and future perspectives are also mentioned.

کلیدواژه‌ها English

Nanostructured Polyaniline
Morphology Engineering
Conducting Nanocomposites

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 01 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 23 اردیبهشت 1405
  • تاریخ بازنگری 27 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 01 تیر 1405