Wyróżnia się trzy mechanizmy przewodnictwa tworzyw polimerowych.

Przewodnictwo elektronowe – przewodzenie prądu odbywa się podobnie jak w metalach, na skutek istnienia pasm przewodnictwa powstających w wyniku delokalizacji elektronów w wielokrotnych wiązaniach chemicznych występujących w głównym łańcuchu, bądź z nakładania się pustych orbitali wzdłuż łańcucha głównego. Rys. 1 przedstawia teorię pasmową przewodników elektronowych. Przewodzenie jest możliwe, kiedy pasma walencyjne i przewodnictwa zachodzą na siebie, bądź przerwa energetyczna pomiędzy nimi pozwala na przeskok elektronów.

Podobnie jak dla klasycznych półprzewodników, można modyfikować właściwości elektryczne polimerów przewodzących poprzez domieszkowanie – usuwanie lub wprowadzanie elektronów do układu. W przeciwieństwie jednak do półprzewodników nieorganicznych, nie stosuje się domieszek pierwiastków bogatych lub ubogich w elektrony, lecz prowadzi częściową redukcję lub utlenienie makrocząsteczek polimeru, co prowadzi do wytworzenia jonorodników. W zależności od sposobu domieszkowania, wyróżniamy n-domieszkowanie (redukcja) oraz p-domieszkowanie (utlenianie). Niektóre polimery wykazują przewodnictwo porównywalne z przewodnictwem półprzewodników, a domieszkowane – nawet na poziomie metali.

Polimery przewodzące elektronowo mogą występować w postaci neutralnej (brak ładunku), utlenionej (czyli w postaci kationowej) lub zredukowanej (postać anionowa).
Rys. 3 przedstawia rodzaje nośników ładunków spotykane w polimerach przewodzących.

Przewodnictwo jonowe – przewodzenie prądu jest skutkiem ruchu jonów w matrycy, podobnie jak w przypadku roztworów klasycznych elektrolitów. Polielektrolity posiadać muszą grupy jonowymienne lub elektronodonorowe przyłączone do łańcucha głównego, nośnikiem ładunku jest niewielki kation (np. Li), poruszający się skokowo pomiędzy grupami elektronodonorowymi przyłączonymi do łańcucha głównego. Ruch kationu, powoduje ruch anionu w przeciwną stronę. Przewodnictwo tego typu rośnie wraz ze wzrostem temperatury, ponieważ zmniejsza się lepkość polimeru, co powoduje większą ruchliwość jonów. Polimery takie nazywa się elektrolitami stałymi i charakteryzuje za pomocą liczby jonowej i ruchliwości jonowej.

Przewodnictwo redoksowe – polimery tej grupy zawierają izolowane od siebie grupy, przyłączone do łańcucha głównego, które mogą ulegać odwracalnym reakcjom utlenienia i redukcji. Przewodzenie odbywa się na zasadzie przeskoku elektronu między grupami redoks.

Polimery, których przewodność elektryczna zmienia się pod wpływem oświetlenia są nazywane polimerami fotoprzewodzącymi (elektroluminescencyjnymi), zostały opisane w osobnym module.

Do najważniejszych polimerów wykazujących zdolność przewodnictwa zalicza się polimery:

• zawierające wiązania podwójne: poliacetylen (PA) i polifenyloacetylen (PPA);
• zawierające pierścień aromatyczny: polifluoren (PF) i poliparafenylen (PPP), polianilinę (PANI), a także polifenylenowinylen (PPV);
• polimery heterocykliczne z atomem azotu: polipirol (PPy) i polipirydynę (PPY);
• polimery heterocykliczne z atomem siarki: politiofen (PTh) i polietylenodioksytiofen (PEDOT), polifuran (PFu), a także: policyjanamid (PCN) i poliwinyloferrocen (pVFc).

Polimery przewodzące otrzymywać można zarówno klasycznie, na drodze syntezy chemicznej, biokatalizowanej syntezy chemicznej, elektrochemicznie, na drodze fotochemicznej oraz na drodze reakcji w stanie stałym (ang. solid state polymerisation).

Synteza elektrochemiczna – polega na elektrolizie monomeru w rozpuszczalniku, zawierającym często także elektrolit – prowadzi się anodowe utlenienie monomeru z wytworzeniem kationorodników, które następnie reagują z monomerem lub ze sobą nawzajem, aż do wytworzenia produktu przejściowego o strukturze dikationu. Powstałe dikationy, zawierające pewien układ wiązań sprzężonych mogą łatwo odszczepiać kationy wodorowe, pozbywając się ładunku. Produktami takiego odszczepiania są obojętne oligomery, które następnie mogą dyfundować do anody, gdzie zostaną ponownie utlenione. Powyższy cykl powtarza się aż do momentu, w którym stopień polimeryzacji osiągnie tak wysoką wartość, że polimer zacznie osadzać się na anodzie w postaci filmu.

Polikondensacja w stanie stałym to proces, w którym wzrost łańcucha polimeru zachodzi w warunkach, w których co najmniej jeden reagent jest w stanie stałym; proces zachodzi pod wpływem ciepła pod nieobecność tlenu i wody, w próżni lub w wyniku przedmuchiwania gazem obojętnym w celu usunięcia produktów ubocznych reakcji.

Właściwości
Połączenie dużej elastyczności polimerów z dobrą przewodnością elektryczną czyni je znakomitymi zamiennikami metali. Polimerowy półprzewodnik łatwo można nanieść na ogromną płaszczyznę. Nie ulegają korozji.

Zastosowanie
Polimery przewodzące są używane do produkcji przewodów, membran, przezroczystych elektrod w przenośnych komputerach, świecących wskaźnikach, kompozytów chroniących przed nagromadzeniem się ładunków elektrostatycznych, w fotoogniwach, układów zasilających lub sterujących, konstrukcji maszyn i robotów w skali mikro- i nano-, w samolotach niewidzialnych przez radary, w tkaninach maskujących żołnierzy przed noktowizorami, jako powłoki antystatyczne.
Polielektrolity – elektrolity stałe, stosowane są w ogniwach elektrochemicznych, jako membrany pół przewodzące, wymieniacze jonowe, w akumulatorach litowo-polimerowych, do biosyntez z wykorzystaniem cieczy jonowych w celu uzyskania wyższej enancjoselektywności, np. w syntezie ibuprofenu [1].
Polimery przewodzące na drodze redoks znalazły zastosowanie jako aktywne warstwy czujników pH i niektórych rodzajów biosensorów czułych na zmiany potencjału redoks układu, stosowane są w wykrywaniu i ilościowym oznaczaniu różnych złożonych substancji organicznych, np. glukozy [2].