Composites polyaniline/acétate de cellulose : propriétés de transport

Polyaniline/cellulose acetate blends: transport properties

CEA, Département de Recherche Fondamentale sur la Matière Condensée, SI3M, Laboratoire de Physique des Métaux Synthétiques, UMR 5819, CEA-CNRS-UJF, 17 rue des Martyrs, 38054 Grenoble cedex 9, France

Résumé

Plusieurs familles de composites conducteurs à base de polyaniline dans une matrice d'acétate de cellulose ont été étudiés du point de vue de leurs propriétés de transport. Leur conductivité statique présente un comportement de type percolatif avec un seuil de conduction remarquablement bas, inférieur au pourcent en masse de polyaniline. La dépendance thermique de la conductivité se décrit par une loi caractéristique du hopping: ln(σ) α -(T₀/T)^α avec 0.5≥σ≥1, variant avec la concentration. La magnétorésistance est positive, identique pour chaque famille, et proportionnelle à (B/T)². On observe une dispersion σ(ω)α(ω/ω^u) pour ω≫ω₀ avec u≈0.7 et ω₀ασ(ω=0) à toute température, caractéristique du transport en régime alternatif en milieux désordonnés. Enfin, l'évolution thermique de la largeur de raie RPE présente un maximum imputable à la nature métallique du transport à l'échelle microscopique.

Abstract

Several series of conducting blends based on polyaniline in a cellulose acetate matrix have been studied regarding their transport properties. The dc conductivity exhibits a percolative behavior with a remarkably low conduction threshold, lower than 1% wt. polyaniline. As a function of temperature, the conductivity follows the typical law for hopping: ln(σ) α -(T₀/T)^α with 0.5≥σ≥1, depending on the concentration. Magnetoresistance is found to be positive, roughly identical for each serie, and proportionnal to (B/T)². ac conductivity measurements yield a dispersive behavior: σ(ω)α(ω/ω^u) for ω≫ω₀ with u≈0.7 and ω₀ασ(ω=0) whatever the temperature, which is characteristic for ac transport in disordered media. Finally, ESR linewidth shows a maximum as a function of temperature, that can be attributed to the microscopic metallic nature of charge transport.