Дослідники з Університету Делавера та Аргоннської національної лабораторії знайшли спосіб перетворювати пінополістирол, що використовується в одноразових контейнерах, на провідний полімер PEDOT:PSS, який можна використовувати у функціональних електронних пристроях.
Пінополістирол, широко розповсюджений синтетичний пластик, часто застосовується в одноразових контейнерах та пакувальних матеріалах. Проте він є важливим джерелом пластикових відходів. Дослідницька група, що спеціалізується на роботі з полімером PEDOT:PSS, припустила, що цей провідний полімер можна отримати шляхом сульфування полістиролу.
Сульфування – це хімічна реакція, у якій атом водню заміщується сульфокислотою. Цей процес застосовується для створення барвників, ліків та іонообмінних смол. Реакції сульфування можуть бути жорсткими (з більшою конверсією, але із застосуванням їдких реагентів) або м’якими (менш ефективними, але з використанням більш щадних речовин). Дослідники шукали оптимальний баланс між цими підходами.
Вихідний метод сульфування малих молекул, що використовує 1,3-дисульфокислотний імідазоліум хлорид, показав високу ефективність. Проте застосування цього методу до полімерів виявилося складнішим через труднощі з відокремленням побічних продуктів та чутливість полімерного ланцюга до структурних змін.
Після місяців експериментів дослідникам вдалося підібрати умови реакції, що забезпечують ефективне сульфування полімеру з мінімальною кількістю дефектів, використовуючи м’який сульфурний агент. Вони використовували відходи пінополістиролу та досягли успіху, застосовуючи стехіометричні співвідношення, що мінімізує кількість відходів.
Дослідники порівняли характеристики PEDOT:PSS, отриманого з відходів, з комерційними аналогами на прикладі органічного електронного транзистора та сонячної батареї. Характеристики обох типів провідних полімерів виявилися порівнянними, що підтверджує ефективність і екологічну безпечність нового методу.
Подальші дослідження зосередяться на оптимізації ступеня сульфування для покращення властивостей отриманого матеріалу. Вчені вже змогли регулювати цей показник, змінюючи співвідношення вихідних матеріалів. Це може мати значення для інших галузей, таких як розробка паливних елементів або фільтрів для води.