Wie entsteht der elektrisch  leitfähige Polymer Polypyrrol?  

In Gegenwart eines Anions, z. B.  Toluolsulfonat, Perchlorat oder auch einer polymeren Sulfonsäure wie Polystyrensulfonat (PSS) werden  die positive Ladungen, welche bei der anodischen Oxidation entstehen, einerseits durch die wachsenden Polymerketten delokalisiert und damit stabilisiert, andererseits wird die positive Ladung durch angelagerte Anionen kompensiert. Im Mittel ist jedes dritte Pyrrol positiv geladen. Es entsteht ein sog. Bipolaron.

Künstliche Muskeln???

Polypyrrol ist nicht nur durch seine positive Dotierungein elektrischer Leiter, sondern es kann sich wie ein Muskel kontrahieren, wenn es negativ aufgeladen wird. Polypyrrol schrumpft, da die Abstoßung der positiven Ladungen im Inneren der Kette verschwinden und die Gegenionen.aus dem Polymer diffundieren. Es entsteht also eine elektrisch steuerbare Kontraktion (Bewegung). Verwendet man ein polymeres Gegenion wie Polysterensulfonat, so kann dieses nicht aus dem Polypyrroldifundieren. Ein so dotiertes Polymer dehnt sich aus, es quillt. Es sind also zwei gegensätzliche Bewegungen elektrisch steuerbar.

Wir haben eine Polypyrrolfolie aus zwei verschieden dotierten Lagen synthetisiert. Sie biegt sich, da sie innen kontrahiert und außen dehnt. Letzteres erreichten wir durch ein polymeres Gegenion Polystyrensulfonat (PSS).

Modell der Vorgänge in den beiden Polypyrrolschichten

Dokumentation der Bewegung in einem Film.

Zum Schluss noch etwas für Pyrotechniker!

Polypyrrol mit LiClO₄ dotiert, explodiert beim Erhitzen auf Temperaturen von 120 °C . Daraus ergibt sich eine Anwendung als temperaturabhängige Sicherung! Dazu auch ein kleiner Film!