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Un même film polymère pour des capteurs ou des revêtements chauffants

Stéphanie Reynaud, IPREM-EPCP

publié le

Mardi 4 mai, 11h

L ??enjeu du développement des polymères intrinsèquement conducteurs (PIC) est de synthétiser des composites combinant les propriétés électriques des PIC aux propriétés mécaniques et de mise en  ?uvre des matrices polymère classiques. Parmi les PIC, la polyaniline (PANI) offre l ??avantage d ??une synthèse facile couplée à une bonne stabilité du polymère en condition atmosphérique. De plus la conductivité est facilement modulable dans la gamme 10-4 - 10 S/cm rendant accessible bon nombre d ??aplications [1] telles que les films antistatiques, les capteurs, les emballages techniques ?
L ??Equipe de Physique et Chimie des Polymère de l ??IPREM (UMR 5254) a développé une synthèse de composites conducteurs en une seule étape, sans solvant organique ni appareillage spécifique. [2] En sortie de réacteur, la dispersion aqueuse est composée de particules composites matrice polymère/PANI utilisables sans post-formulation. Les films conducteurs sont obtenus par des méthodes classiques telles que le filmographe (bar-coater ou doctor blade) ou par sérigraphie déposés sur des substrats verre, plastique ou textile. La conductivité et la composition chimique des composites finaux sont ajustées à l ??application visée. Dans le cadre de ce projet, il a été démontré qu ??un même film pouvait à la fois être capteur chimique de pollution ou revêtement chauffant. Après une brève présentation du procédé de synthèse et de la caractérisation des films conducteurs, les performances des capteurs et des modules chauffants seront exposées.

Figure 1
Figure 1
Sensor performances under several exposures to ammonia. Resistance evolution vs. time for composite film containing HCl doped PAni (plain line) et H3PO4 doped PAni (dashed line)

Une première étude en collaboration avec l ??Ecole des Mines de Douai a permis de démontrer la faisabilité de capteurs d ??ammoniac aux performances équivalentes ou supérieures aux capteurs actuellement disponibles sur le marché [3]. Par ailleurs ces capteurs lèvent le verrou de la réversibilité de la réponse : les dispositifs peuvent être utilisés plusieurs fois sans maintenance ni calibration (Figure 1).

Figure 2
Figure 2
Heating performances of a composite film (50µm) containing HCl doped PAni

Les mêmes films composites ont également été testés en tant que modules chauffants, Figure 2. Les résultats sont ajustables suivant plusieurs paramètres tels que la formulation chimique, le design des électrodes, ou la tension appliquée. Leurs performance et mise en  ?uvre (matériau souple, de taille modulable par simple découpe) permet d ??atteindre les marchés des textiles techniques et des bâtiments basse consommation.

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 [2]
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[1Stejskal, J. ; Trchova, M. ; Blinova, N. V. ; Konyushenko, E. N. ; Reynaud, S. ; Prokes, J. Polymer 2008, 49, 180-185.
Koul, S. ; Chandra, R. ; Dhawan, S. K. Polymer Guildford 2000, 41, 9305-9310.
Wessling, B. Synthetic Metals 1998, 93, 143-154.
Kang, E. T. ; Neoh, K. G. ; Tan, K. L. Progress in Polymer Science 1998, 23, 277-324.

[2Kohut-Svelko, N. ; Dinant, F. ; Magana, S. ; Clisson, G. ; François, J. ; Dagron-Lartigau, C. ; Reynaud, S. Polymer International 2006, 55, 1184-1190.
Kohut-Svelko, N. ; Joubert, M. ; Reynaud, S. ; FR 05 08172 : PCT, 2005.

[3Bouhadid, M. ; Redon, N. ; Plaisance, H. ; Desbrières, J. ; Reynaud, S. Macromolecular Symposia 2008, 268, 9-13.
Bouhadid, M. ; Thévenot, C. ; Ehrenfeld, F. ; Redon, N. ; Desbrières, J. ; Grassl, B. ; Reynaud, S. Sensor Letters 2008, 6, 548-557.