Elledande plaster
av Lars-Gunnar Larsson Forum 1988-03, sida 17, 18.02.1988
TYSK INNOVAHON:
Text: Lars-Gunnar Larsson
Elledande plaster
I förstone otroligt men ändå sant: I framtiden kommer plasten allt oftare att stå för ledning av elektrisk ström. De senaste årens forskning har resulterat I nya eledande plaster med fantasieggade användningsmöjligheter. Dess fördelar är låg vikt, formbarhet, rostfrinet. Begränsningarna varierar mellan relativt låg ledningsförmåga, upplösningstendenser i kontakt med vanlig luft — och högt pris. Men på samtliga punkter går den på detta område relativt unga forskninge raskt framåt.
En huvudroll i dessa nya förskningsframgångar med industriella användningsmöjligheter har den tysk kermikoncernen BAS els har man under de senaste åren D utvecklat en ledande plast kallad po lypyrrol till ”nästan seriemognad". Ännu mer spännande, fast mer i sin linda, är en variant på den “vanliga” polyacetylenplasten med bättre ledningsförmåga än koppar!
Att ickemetalliska ämnen är elektriskt l!edande är ingen nyhet. Redan på 1960-talet upptäcktes denna egenskapen hos ämnet Betakaroten ika med vitamin A. Att samma möjlighet i princip gäller för den vanliga plasten polyacetylen vet man sedan tiotalet år. Men just på grund av problemet med syre har man länge trott att detta skulle förbli en vetenskaplig kuriositet. Ända tills det nyigen skedda genombrattet.
Den springande punkten är just att få polyacetylen ledande och samtidigt motståndskraftig mot luft, d v 5 syre. Problemet igger i ordet ”och". Man har visserligen trimmat en polyacetylen, som preparerats med ledande joner, till en elektrisk genomsläpplighet i förhållande till materialvikten, som ligger femtio procent över densamma för koppar! (100 000 X Siemens Xx kvadratcentimeter/gram för polyacetylen mot 65000 Xx Siemens Xx kvadratcentimeter/gram för koppar; Siemens är enheten ör elektrisk induktans, d v s ledningsförmåga, 15 = 1 ampere/volt).
Syrefrihet problem
Men därmed är det inte slut. Teknikerna på BASF-enheten för tekniska plaster tror sig med tiden kunna göra ledningsförmågan hos polyacetylen ännu större.
Problemet har hittills varit, att detta är en egenskap, som bara fungerar i syrefria rum. Den elledande polyacetylenvarianten har snabbt förlorat denna sin egenskap i fria luften.
Men inte heller detta handikapp är abso FÖRUN, 3/198 lut. På senare tid har man fått materialet att hålla kvar sin elledande förmåga upp till ett par veckor. Det ger en antydan om ett förestående genombrott för denna traditionella plast också i praktiska sammanhang. Användningsområden ser man framförallt inom flyg- och rymdteknik, där varje grams viktbesparing är guld värd.
Men det faktum att polyacetylen är känsligt för luft behöver inte bara vara till nackdel — Genom intelligent utnyttjande kan denna känslighet utnyttjas exempelvis inom sensortekniken, heter det från en ledande BASF-man.
Tillverkning i kvävebehållare Tillverkningen av elledande polyacetylen är komplicerad. Den sker i en syretät och istället med kväve fylld behållare. Alla arbeten i densamma sker med gummihandskar, vars ärmar är sammanfogade med ytterhöljet, därav namnet glove-box. En särskild blandning av aluminiumalkyler och metallderivat fördelas över en slät yta, samtidigt som denna besprutas med acetylengas. Men får en polyacetylenfilm, vilken kan tänjas ut upp till sex gånger sin ursprungliga längd. Därvid uppstår parallella ”fibriller”. Den elektriska ledningsförmågan uppstår slutligen genom att sistnämnda förses -— ”doteras” — med jod.
Omvända egenskaper
Betydligt enklare är tillverkningen av det andra av de två aktuella ledande plastmaterialen, det som kallas polypyrrol. Här sker framställningen elektrokemiskt. Polypyrrolfilmen dras av från en vals, som kopplats som pluspol. Förenklat kan man säga, att man med hjälp av oxidation ”vänder” på den normalt isolerande egenskap som palymerer har och istället förvandlar densamma till ett ledande material.
Med polypyrrol har man redan nått resultat, Som gör att man står inför nära marknadsintroduktion. Materialets beständighet mot syre och elektrolyter är här inget problem. Däremot är den elektriska ledningsförmågan långtifrån så hög som den som polyacetylen har.
Polymerbatteri!
En folie av polypyrrol, vars tjocklek bara är 1/50 000 mm, tjänar som anod. För katoden med motsatt laddning står en lithiumfolie, som är dubbelt så tjock. Tillsammans med organiska syror bildar de vad man kan kalla ett ”polymerbatteri”. Både vad gäller energiinnehåll per vikt och energiavgivning är detta likvärdigt med traditionella nickelkadmiumbatterier. Uppladdning kan ske upp till 5C0 gånger.
Men den stora fördelen med plastbatterierna är friheten vad gäller formen. De låter sig formas i stort sett hur som helst. De kan exempelvis byggas in i ytterhöljen till radioapparater, bandspelare och fotoblixtar, och tilltros största marknadschanserna just inom området portabel underhållningselektronik.
Testning och marknadsföring
Tillsammans med batteritillverkaren Varta har BASF också satsat på en stort upplagd aktion för att testa och marknadsföra plastbaserade batterier.
I ansträngningarna att ge plasterna Iedaregenskaper är västtyska staten flitig understödare. | samarbete med industrin arbetar också Max Planckinstitutet för polymerforskning i Mainz, och Institutet för makromolekylär forskning i Bayreuth i samma riktning.
Men — som alltid när det gäller ny teknik — den gamla hederliga tekniken klarar sig länge än. Forskarna dämpar överdrivna förväntningar. De kraftlecningar, som fördelar elenergi från vatten- och kärnkraftverk kommer inte att vara av plast på länge, länge än — Om än någonsin. LJ