전기가 통하는 플라스틱은 어떤 원리인가요?

Question

플라스틱에는 전자가 없어서 전기가 안통하는게 맞잖아요.그런데 전기가 통하는 전도성 플라스틱이 우리 생활에서 많이 쓰이는데, 어떤 원리나 기술이 들어있는 것인가요?

강력한담비205 · Accepted Answer

안녕하세요. 박기형 과학전문가입니다.전기가 통하는 플라스틱의 경우 분자 내부에서 전류가 흐를 수 있도록 구조가 되어 있습니다. 이는 인위적으로 전도성을 입혔다고 볼 수 있는데 이러한 개발된 재룔를 이용하여 전기를 이용하는 여러 산업 분야에 일부 적용되고 있습니다.

검붉은코뿔소 34 · Answer

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.플라스틱 소재 내에 전도성이 강한 물질들을 추가하여 전도 물질을 만든 것 입니다.이는 원재료 자체를 배합하여 제작하거나 플라스틱 내에 전도 물질을 삽입하는 등의 방법이 존재합니다.

근면한하마253 · Answer

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.전기전도성 플라스틱은 전자가 없는 기존 플라스틱과는 달리 분자 구조를 특수하게 만들어, 전자가 분자 내에서 이동할 수 있습니다. 전기가 통할 수 있는 것입니다. 한 마디로 전기가 통하지 않는 플라스틱에 전기전도성을 입힌 플라스틱이라 할 수 있습니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.전기가 통하지 않는 것으로 잘 알려진 플라스틱은 전통적으로 절연체입니다. 그러나 최근에는 전도성 플라스틱 또는 전도성 고분자라 불리는 새로운 종류의 재료가 개발되었습니다. 이러한 재료들은 전기를 전도할 수 있는 특성을 갖고 있으며, 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다.전도성 플라스틱의 원리전도성 플라스틱의 전도성은 주로 다음 두 가지 방법을 통해 달성됩니다:1. 전도성 첨가제 혼합: 전통적인 플라스틱에 전도성 물질(예: 탄소나노튜브, 금속 나노입자, 그래핀 등)을 첨가하여 전도성을 부여합니다. 이러한 첨가제들은 플라스틱 내에 전자의 흐름을 가능하게 하여 전기 전도성을 제공합니다.2. 내재적 전도성 고분자: 특정 고분자는 화학적 구조가 전자를 이동시킬 수 있도록 설계되어 자체적으로 전도성을 가질 수 있습니다. 이러한 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등이 있으며, 이들은 전자가 더 쉽게 이동할 수 있는 구조를 가지고 있습니다.전도성 플라스틱의 용도전도성 플라스틱은 그 특성 때문에 다양한 산업 분야에서 사용됩니다:- 전자기기: 휴대전화, 컴퓨터, 다양한 전자 기기의 구성 요소로 사용됩니다.- 안티스태틱 재료: 전기적 충격을 방지하기 위해 전자제품 포장재, ESD(전자기기 방전) 방지 재료로 사용됩니다.- 센서와 액츄에이터: 전도성 고분자는 유연한 센서와 액츄에이터 제작에 사용됩니다.- 태양 전지: 일부 유연한 태양 전지에서 전극 재료로 사용됩니다.이러한 전도성 플라스틱은 전기적, 기계적, 화학적 특성을 조정할 수 있어 다양한 적용 분야에서 유연하게 활용될 수 있는 장점을 가지고 있습니다.

설재훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 설재훈 과학전문가입니다. 전도성 플라스틱의 원리는 탄소의 이중결합으로 이뤄진 플라스틱의 분자구조를 이중결합과 단일결합이 번갈아가며 나타나도록 변형시키는 방식으로 전자의 이동이 가능하도록 만들어 전기가 흐를 수 있어요

라온제나77 · Answer

안녕하세요. 김동준 과학전문가입니다.2000년도 노벨화학상은 "전도성 폴리머를 발견하고 개발한 공로"로 앨런 히거 교수(ALAN J. HEEGER, 미국 산타바바라 캘리포니아대학교), 앨런 맥디아미드 교수(ALAN G. MacDIARMID, 미국 펜실베니아대학교), 히데키 시라카와 교수(HIDEKI SHIRAKAWA, 일본 츠쿠바대학교)등 3명이 수상자로 선정됐다고 스웨덴 한림원이 10일 발표했다. 한림원은 고분자물질인 플라스틱은 금속과 달리 전기가 통하지 않아 구리선이나 다른 전선 등의 절연체로 사용되지만 이들 3명의 과학자는 플라스틱의 분자구조를변형, 전도체로 사용할 수 있게 하는 혁명적인 발견을 했다고 선정 사유를 밝혔다.시라카와교수는 도쿄 공업대 조교수로 있던 70년대 중반 `실수로' 촉매제를 아세틸렌에 너무 많이 집어넣어 전도성이 커지는 것을 우연히 발견하고, 이후 세미나에서 만난 히거교수에게 이같은 사실을 설명하고 공동 연구에 들어갔다고 한다.시라카와 박사가 먼저 정규 배열을 한 폴리 아세틸렌를 중합해 내고 이어 그는히거와 맥더미드 교수와 함께 이 아세틸렌 중합체에 요오드를 집어 넣어 도핑을 시킴으로써 폴리 아세틸렌의 전도성을 획기적으로 높였고, 이들이 개발한 전도성 고분자는이후 화학과 물리학에서 중요한 연구분야로 자리잡았다.플라스틱은 일정 구조를 가진 단량체(monomer)가 긴 사슬형태로 연결돼 있는 고분자물질로 고분자가 전도성을 띠기 위해서는 탄소원자들이 단일결합과 이중결합으로 번갈아 결합돼 있어야 한다.탄소원자 사이에 단일결합과 이중결합이 번갈아 가며 있을 경우 산화반응과 환원반응을 통해 전자가 떨어져 나오거나 새로 도입될 수 있으며 이때 전자가 움직이면서 전기가 흐르게 되는 것이다.히거교수의 제자인 서울대 물리학과 박영우교수는 "80년대 부터 수상 후보 얘기가 나왔던 분야"라며 "이 연구는 분자수준 소자의 발전에도 간여돼 있고 앞으로는전도성 고분자를 이용해 트랜지스터나 다른 전자소자를 만들 수 있는 기초가 될 것"이라고 예상했다.샌타 바버라 캘리포니아대(UC Santa Barbara)의 히거와 펜실베이니아 대의 맥더미드, 일본 쓰쿠바 대의 시라카와는 1970년대 말 폴리아세틸렌에 대한 연구를 통해 고분자의 전도성에 대한 중요한 발견을 했으며 "전도성 고분자는 사진용 필름의 정전기 방지물질과 컴퓨터 모니터의전자기파 차폐물질, 햇빛을 차단하는 스마트 창문, 교통 신호등 등에 이미 활용되고있다"며 "이 분야는 또한 실용적 측면에서도 중요한 의미가 있다"고 밝혔다.반도체성 고분자는 특히 최근에는 발광다이오드(LED)와 태양전지,이동전화의 디스플레이, 소형TV 화면과 평편 TV 등으로 개발되고 있기도 하다.한림원 위원인 페르 알베리는 "발광다이오드(LED) 디스플레이에 사용할 수 있는금속재료는 전혀 없다"며 "이들의 연구는 완전히 새로운 연구분야의 장을 연 것"이라고 평가했다.한림원은 또 "전도성 고분자에 대한 연구는 또한 분자전자공학의 빠른 발전과도 밀접한 관계가 있다"며 "미래에는 컴퓨터 속도를 크게 높이면서 크기는 줄일 수있는 단일 분자 소자도 만들 수 있어 현재 가방 속에 넣을 수 있는 컴퓨터가 시계처럼 작아질 것"이라고 전망했다.

설효훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 전기전도성 플라스틱은 그 말 그대로, 전기가 통하는 플라스틱을 말합니다. 전기전도성 플라스틱은 전자가 없는 기존 플라스틱과 달리 분자 구조를 특수하게 만들어, 전자가 분자 내에서 이동할 수 있습니다. 전기가 통할 수 있는 것인데요. 한 마디로 전기가 통하지 않는 플라스틱에 전기전도성을 입힌 플라스틱이라 할 수 있습니다. 플라스틱에 전기가 통하려면 내부에 전자가 자유롭게 이동할 수 있도록 만들어야 합니다. 과학자들은 흔한 절연체 중 하나인 폴리아세틸렌(Polyacetylene)을 요오드로 처리하면 금속에 버금가는 전기전도성을 갖게 된다는 사실을 발견하고 이를 기반으로 전기전도성 플라스틱을 만들었습니다. 전기전도성 플라스틱은 전도성의 정도에 따라 구현할 수 있는 성능이 달라집니다. 전도성의 정도를 부여해주는 물질에는 금속이나 탄소계 필러가 있는데요. 탄소계 필러에는 크게 카본블랙(Carbon Black, CB), 탄소섬유(Carbon Fiber, CF), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)가 있습니다. 탄소계 필러는 요구되는 특성에 다앙햐게 사용할 수 있습니다. 때문에 전기전도성 플라스틱의 주요 소재로 활용되고 있습니다. 카본블랙(CB)은 흑색의 미세한 탄소분말입니다. 흑연과 비슷하며 탄소입자는 1∼500nm입니다. 카본블랙(CB)은 색깔, 착색도 또는 기타 기능상 목적으로 열경화 및 열가소성 플라스틱에 혼합될 수 있으며 입자 크기, 응집 체크기(구조), 표면화학적 특성을 조합해 수많은 품종을 생산할 수 있습니다. 탄소섬유(CF)는 강철보다 가벼우면서도 강도는 10배 이상 뛰어난 소재 입니다. 탄소섬유는 철이 사용되는 대부분 산업에서 대체 소재로 쓰일 수 있습니다. 특히 고압을 견뎌야 하는 수소연료탱크 제작에 활용됩니다. 탄소나노튜브(CNT)는 탄소6개로 이루어진 육각형들이 서로 연결되어 관 모양을 이루는 원통 형태의 신소재입니다. 강도와 탄성계수, 내마모성이 우수하고 전기전도율과 열전도율이 뛰어난 소재로, 어떤 각도로 말려 있는지 또는 튜브 지름이 어느 정도인가에 따라 전기적으로 도체가 되기도 하고 반도체가 되기도 하는 물질입니다. 탄소나노튜브(CNT)는 물리적 특성이 우수하고 화학적으로 안정성을 지녀 강한 전기전도성 플라스틱을 만들 수 있습니다. 또, 카본블랙(CB)과 탄소섬유(CF)에 비해 아주 적은 양으로도 우수한 전도성을 발현할 수 있다는 장점이 있습니다. 이런 특성 덕분에 항공기, 자동차 내마모 소재, 경량화 소재, 우주항공, 스포츠 레저용품까지 광범위하게 사용되며 꿈의 소재, 플라스틱의 미래를 이끄는 소재로 각광받고 있습니다.

출처 : LG케미토피아 - 폴리머 인사이트#22 금속이 된 플라스틱, 전기전도성 플라스틱

박준희 전문가 · Answer

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.전기가 통하는 원리는 말그대로 전도성에 의한것입니다. 플라스틱도 내부에 구성물질이 전도체로 이루어 졌다면 충분히 가능한거죠.감사합니다.

탈퇴한 사용자 · Answer

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.전도성 플라스틱은 전기가 통하는 특별한 소재로 일반적인 플라스틱과는 다른 성질을 가지고 있습니다. 이 소재는 전기를 통하는 능력이 있어서 전기 회로를 구성하는 데 사용됩니다.이 소재의 원리는 전기를 통하는 능력을 가지고 있는 전도성 입자들이 플라스틱 소재 안에 분산되어 있기 때문입니다. 이 전도성 입자들은 전기를 전달하는 역할을 하며 전기가 흐를 수 있는 경로를 만들어줍니다.전도성 플라스틱은 전기를 통하는 능력뿐만 아니라 가볍고 내구성이 뛰어나며 가격도 저렴하다는 장점을 가지고 있습니다. 따라서 전자 제품이나 태양광 패널 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.이러한 전도성 플라스틱은 과학 기술의 발전으로 계속해서 발전하고 있으며 더 많은 분야에서 사용될 것으로 예상됩니다. 감사합니다.도움이 되셨다면 아래 추천과 좋아요 부탁드립니다.

김재훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.플라스틱은 기본적으로 전자가 없는 절연체입니다. 하지만, 플라스틱의 분자 구조를 특수하게 만들어 전자가 이동할 수 있도록 만들면, 전기전도성 플라스틱을 만들 수 있습니다. 전도성 플라스틱을 만드는 방법에는 크게 두 가지가 있습니다. 첫 번째 방법은 플라스틱의 분자 사슬 사이에 공유 결합을 형성하여 전자를 이동할 수 있는 경로를 만드는 것입니다. 두 번째 방법은 플라스틱에 도핑을 하여 전자를 추가하거나 제거하는 것입니다.

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.전기가 통하는 플라스틱은 전자를 운반할 수 있는 특별한 속성을 가지고 있습니다. 이를 전기 전도성이라고 합니다. 하지만 대부분의 플라스틱은 전기를 전도하지 않는 절연체입니다.전기가 통하는 플라스틱은 일반적으로 도체로 알려진 특정 유형의 플라스틱입니다. 도체는 전자를 자유롭게 이동시킬 수 있는 물질입니다. 이러한 도체 플라스틱은 전자를 운반하기 위해 전자를 자유롭게 이동시킬 수 있는 전도체 입자를 포함하고 있습니다. 예를 들어, 도체 플라스틱에는 금속 입자가 혼합되어 전기적으로 연결되어 있습니다.전기 전도성을 가진 도체 플라스틱은 전기 회로에서 사용되며, 전기 신호를 전달하거나 전기적인 작업을 수행하는 데 유용합니다. 그러나 전기를 통하지 않는 플라스틱은 일반적으로 절연체로 사용되며, 전기를 차단하고 안전하게 절연하는 역할을 합니다.

하이만 · Answer

안녕하세요. 이태영 과학전문가입니다.전도성 플라스틱은 분자 구조를 특수하게 만들어 전자가 이동할 수 있도록 하며 도핑 기술을 이용하여 전기 전도성을 높인 것입니다.가볍고 유연하며, 다양한 분야에서 활용됩니다.