بررسی ابعاد فرکتالی و نفوذ غیرمتعارف در پلیمرهای هادی

در این تحقیق ابعاد فرکتالی و نفوذ غیر متعارف در پلیمرهای هادی با استفاده از پلی پیرول و پلی اُرتوآمینوفنل نشانده شده بر روی الکترود کربن گلاسه مورد بررسی قرار گرفته اند. مقادیر ابعاد فرکتالی به روش های الکتروشیمیایی (ولتامتری چرخه ای و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی) و نیز با استفاده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته است. برای مقایسه بهتر نتایج فیلم های پلیمری در چهار دمای سنتز °c7 ، °c22، °c45 و °c65 تهیه شده و ابعاد فرکتالی آن ها محاسبه گردید. .مقادیر ابعاد فرکتالی به دست آمده از ولتامتری چرخه ای از 167/2 در °c7 تا 668/2 در °c65 برای پلی پیرول و از 101/2 تا 386/2 در همین محدوده دما برای پلی ارتوآمینوفنل متغیر است. نتایج به دست آمده نشان می دهدکه افزایش دمای سنتز باعث زبری و پیچیدگی بیشتر سطح فیلم پلیمری شده و ابعاد فرکتالی آن افزایش می یابد. بدین معنی که از مقدار آن از 2 که برای صاف ترین سطح ممکن می باشد به سمت 3 که برای زبرترین حالت ممکن می باشد تمایل پیدا می کند. همچنین افزایش دمای سنتز باعث افزایش پیچیدگی ساختار داخلی پلیمر شده و افزایش خُلل و فُرج در سطح و داخل آن باعث به دام افتادن برخی ذرات نفوذ کننده داخل این حفره ها می شود که این وضعیت منجر به نفوذ کندتر این ذرات نسبت به سایر ذرات می گردد. این نوع از نفوذ که با عنوان نفوذ غیرمتعارف شناخته می شود از طریق طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفته و مقادیر شاخصه نفوذ غیر متعارف، ?، محاسبه شده است. نتایج به دست آمده نشان دهنده تمایل مقدار ? از حالت نفوذ عادی (یعنی?=1) به سمت مقادیر کمتر (نفوذ غیرعادی) با افزایش دمای سنتز می باشد. تغییر مقدار ? از 911/0 در °c7 تا 614/0 در °c65 برای فیلم پلی پیرول نشان دهنده مشهودتر بودن نفوذ غیرمتعارف در پلیمرهای سنتز شده در دمای بالاتر می باشد که به دلیل ساختار پیچیده تر ساختار پلیمر سنتز شده در این دماهاست. مقایسه نتایج به دست آمده برای پارامترهای الکتروشیمیایی با در نظرگرفتن طبیعت فرکتالی پلیمر و نفوذ غیرمتعارف و بدون در نظر گرفتن آن ها با یکدیگر مقایسه شده که نتایج به دست آمده نشان دهنده ایجاد خطای قابل توجه در محاسبه مقادیر خازن لایه دوگانه الکتریکی و همچنین ضریب نفوذ با صرفنظر کردن از ابعاد فرکتالی و نفوذ غیرمتعارف می باشد. همچنین مقایسه مقادیر ابعاد فرکتالی به دست آمده به روش های الکتروشمیایی و تصاویر sem نشان دهندهء این است که نفوذ در سطح پلیمرهای هادی خواص مقیاسی خود الحاقی دارد (نه خودمتشابه). در این تحقیق از تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی (afm) برای بررسی آماری زبری سطح و مقایسه آن با روند نتایج به دست آمده با روش های دیگر استفاده شده است. نتایج به دست آمده موید افزایش زبری و پیچیدگی سطح با افزایش دمای سنتز می باشد. همچنین محاسبات مربوط به پارامتر کجی سطح، s، نشان دهنده افزایش برآمدگی های سطح نسبت به فرورفتگی ها در دماهای سنتز بالاتر می باشد. مقادیر مربوط به طول همبستگی عرضی، ?، به دست آمده از تابع همبستگی ارتفاع- ارتفاع نشان دهنده افزایش همبستگی نقاط سطح علیرغم افزایش پیچیدگی آن با دمای سنتز می باشد.