Matériaux composites incluant des polymères conducteurs électroniques : revue bibliographique

Equipe d’Electrochimie Moléculaire, Laboratoires de Chimie, Département de Recherche Fondamentale, Centre d’Etudes Nucléaires de Grenoble, 85 X, F-38041 Grenoble Cedex, France.

Résumé

Les matériaux composites formés d’une matrice polymère conducteur électronique, PCE, interpénétrée par celle d’un autre composant, peuvent être classés, en simplifiant, en deux catégories, selon que le composant partenaire est un polymère plastique isolant (chlorure de poly(vinyle), alcool polyvinylique, plexiglas,...) ou un ionomère présentant des interactions électrostatiques avec la matrice du PCE (Nafion, polyélectrolyte, Latex).

Dans le premier cas, le matériau composite possède de façon "atténuée", les mêmes propriétés (conductivité, absorption lumineuse, commutation rédox) que le PCE inclus avec, en supplément l’avantage de présenter aussi les propriétés mécaniques apportées par le partenaire. La synthèse électrochimique s’effectue classiquement en deux étapes, la matrice du PCE se constitue au sein d’un film plastique préalablement déposé à la surface de l’électrode. Le procédé chimique est similaire. Les matériaux obtenus sont thermoformables et leurs applications couvrent la protection électrostatique, le blindage électromagnétique, l’écrantage anti-radar, la cablerie, les fenêtres électrochromes, ...).

Lorsque le partenaire est un ionomère apportant 1’anion dopant, celui-ci confère au composite des propriétés d’échanges de cations électrochimiquement modulables. La synthèse s’effectue aisément en une étape. Les applications potentielles sont nombreuses ; elles tirent profit de cette propriété d’échange, comme par exemple la déionisation de l’eau et les capteurs électrochimiques.

Abstract

Composite materials made from an electronically conducting polymer (ECP) matrix interpenetrated by an other component, can be classified, for simplicity, in two categories, depending on whether the nature of the second component is an isolating plastic polymer (poly(vinylchloride), poly(vinyl alcohol), plexiglas ..) or a lonomer which exhibits electrostatic interaction with the ECP matrix (Nafion, polyelectrolyte, Latex ...).

In the former case, the composite material exhibits similar properties to those of the ECP (conductivity, light absorption, redox switching, ...) but to a weaker degree. It has however the additional advantage of possessing the mechanical properties borne by the plasticizing partner. The electrochemical synthesis is usually performed in a two-step manner : the ECP matrix is grown in the bulk of a plastic film previously deposited at the surface of the electrode. The chemical process is carried out in a similar fashion. The materials so obtained are processable and their applications are in the field of the electrostatic protection, electromagnetic shielding, radar absorbing material, smart windows.

In the latter situation the partner component of the ECP is an ionomer which acts as the doping anion and it awards cation-exchange properties to the composite which can be electrochemically controlled. This synthesis is easily performed in a one single step. The various potential applications exploit this cation-exchange property of these composites and they are employed for instance in water dionization and for electrochemical sensors.