[반응공학] 전도성 고분자의 원리와 응용

1. 전도성 고분자의 개념

전도성 고분자는 전기전도성을 갖는 고분자로서, 전통적인 고분자는 절연체와 달리 전자를 전달할 수 있는 능력을 지니고 있다. 이는 고분자가 가진 π-전자 시스템이 산화 또는 환원 과정을 통해 전자 이동이 가능하게 되어 만들어진 특성이다. 전도성 고분자는 일반적으로 폴리페닐렌, 폴리티오펜, 폴리파이롤, 폴리아닐린 등으로 구성되며, 이들 고분자는 π-전자 구름이 공유 결합을 통해 효과적으로 확장되어 전도성을 갖게 된다. 전도성 고분자가 등장하게 된 배경은 전자적 성질이 우수한 무기 재료의 단점인 취약성, 무게, 가격 등의 문제를 극복하기 위해서였다. 따라서 탄소 기반의 유연성, 가공 용이성, 친환경성 등으로 인해 다양한 신소재 개발에 활발히 활용되고 있다. 구체적으로 전도성 고분자는 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터나 배터리, 전자기 차폐용 코팅, 유연한 디스플레이, 센서 및 바이오센서 제작에 사용되고 있다. 예를 들어, 폴리파이롤은 높은 전도성을 가진 대표적 전도성 고분자로서, 2020년 기준 세계 시장에서 연평균 5.2% 성장하여 약 15억 달러 규모에 이르고 있다. 이와 함께, 전도성 고분자는 폴리머 매트…