विसाव्या शतकाच्या पूर्वार्धात प्लॅस्टिके व बहुवारिके यांचे युग अवतरले आणि वीजविरोधक किंवा वीजप्रतिबंधक म्हणून बहुवारिके मोठ्या प्रमाणात वापरली जाऊ लागली. बहुवारिकांत मुक्त इलेक्ट्रॉन नसल्यामुळे वीजवहन होत नाही. मात्र, पॉलिॲसिटिलीनसारख्या असंतृप्त (Unsaturated) बहुवारिकांमधील ‘पाय्’ या बंधांमुळे (π- bonds) वीजवहन शक्य असते. १९७७ मध्ये ॲलन जी.मकडरमड, हीडेकी शीराकावा आणि ॲलन जे. हीगर यांनी पॉलिॲसिटिलीनची काळी पूड तयार करून त्यावर आयोडीनचा वाफारा सोडला. या प्रक्रियेस ऑक्सिडेशन किंवा अपद्रव्य भरण (Doping) म्हणतात.या बहुवारिकाचा अभ्यास हीगर यांच्या एका विद्यार्थ्याने केला, त्याने या बहुवारिकाची विद्युत् संवाहकता मोजली तेव्हा ती कित्येक पटींनी जास्त दिसून आली.एखाद्या धातू एवढा वीजवाहक क्षमतेचा जगातील पहिला वीजवाहक बहुवारिक (Inherently or Intrinsically conducting polymer) त्यांनी प्रथमच तयार केला होता. या संशोधनासाठी या तिघांना २००० साली रसायनशास्त्राचे नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.
पॉलिॲसिटिलीनमधील वीजवहन.
वीजवाहक बहुवारिके मुळात अर्धसंवाहक (Semi conducting) असतात. भरण द्रव्याचे बहुवारिकात भरण केल्यावर त्यामध्ये रिक्त जागा निर्माण होतात. या जागांना घन अवस्था भॊतिकीमध्ये पोलॅरॉन,बायपोलॅरॉन आणि सॉलिटॉन असे म्हणतात.यांच्या हालचालींमुळे वीजवहन होते. आर्सेनिक आणि फ्ल्युओरीन ही भरण द्रव्येही वापरली जातात. पॉलिॲसिटिलीनसारख्या बऱ्याच वीजवाहक बहुवारिकांचा शोध लागला असून त्यामध्ये पॉलिपायरोल (Polypyrrole), पॉलिथिओफिन (Polythiophene) आणि पॉलिॲनिलीन (Polyaniline) इत्यादी वीजवाहक बहुवारिके आहेत. वीजवाहक बहुवारिकांचे हजारो उपयोग संशोधकांच्या दृष्टीक्षेपात आहेत. हे उपयोग या पदार्थाच्या बहुवारिके आणि धातूंच्या एकत्रित गुणधर्मांवर आधारित आहेत. उदाहरणार्थ, प्रकाश उत्सर्जक व्दिप्रस्थ (Light emitting diodes),सौर विद्युत् घट (Solar cell), धारित्रे (Capacitors),संवेदक (Sensor),रोबॉट,औषध वितरक प्रणाली (Drug delivery system) आणि विद्युत् घटमाला (Battery) यांपैकी काहींवर आधारित उत्पादनेदेखील बाजारात आली आहेत.
धातूंचे गंजणे पूर्णपणे थांबविणे किंवा कमी करणे हे शास्त्रज्ञांना नेहमीच आव्हान ठरले आहे. धातूंचे गंजण्यापासून संरक्षण करण्यासाठी काही वैज्ञानिक पद्धती उपयोगात आहेत. उदाहरणार्थ, अगंज (Stainless steel ) पोलादासारखे मिश्रधातू वापरणे. मात्र नेहमीच असे मिश्रधातू वापरणे शक्य नसते. धातूवर आवरण चढवून त्यांचे संरक्षण करता येते. जस्ताचे वर्चस्व (Potential) लोखंडापेक्षा अधिक असल्याने ते अधिमान्यतेने गंजते आणि जस्ताचा लेप केलेले लोखंड सुरक्षित राहते. मात्र काही गंज प्रतिबंधक आवरणांमध्ये क्रोमियम अथवा कॅडमियम यांसारखी पर्यावरणास हानीकारक द्रव्ये असतात. या पार्श्वभूमीवर वीजवाहक बहुवारिकाचे धातूंवर आवरण घालण्याचा हा नवीन पर्याय उपलब्ध झाला आहे. पोलादासारख्या इतरही अनेक धातूंचे वीजवाहक बहुवारिकाच्या आवरणामुळे गंजण्यापासून संरक्षण होते.
संदर्भ :
- Deshpande, Pravin P.; Sazou, Dimitra. Corrosion Protection of Metals by Intrinsically Conducting Polymers, CRC Press, USA – 2016.
समीक्षक – बाळ फोंडके
