I.3.1 – Introduction
Parmi les principaux domaines d’application pour les polymères intrinsèquement conducteurs, on trouve ceux de la décharge électrostatique (DE) et du revêtement protecteur anti-électromagnétique (anti-IEM). La charge électrostatique qui apparaît dans les matériaux non-conducteurs est un phénomène bien connu, qui résulte très souvent d’un frottement. Il est facile de produire des charges de plusieurs milliers de volts simplement en travaillant devant une table ou en déballant des produits emballés dans des matières plastiques. Dans le domaine de fabrication électronique le déchargement de ces tensions présente un danger de très haut niveau, car certains composants, comme les circuits intégrés, sont extrêmement sensibles et risquent d’être endommagés ou même détruits. C’est pour cette raison que des zones de protection (DE) sont installées le long de chaînes d’assemblages électroniques, zones dans lesquelles les charges statiques sont
ramenées à la masse sans effet délétère. Une forte demande existe donc pour les matières plastiques antistatiques ou dissipatrices de charges statiques, dans des produits tels les caisses de manutention, les films et les sacs conducteurs pour l’emballage, les dessus de tables de travail, les sols et les bracelets. Typiquement, on cherche ici une résistivité en surface de l’ordre de 107 à 1011 ohm. A l’heure actuelle, une grande partie de ces applications sont satisfaites par des matières plastiques chargées en noir de carbone, ou par des matières plastiques contenant des agents antistatiques.
Les alliages conducteurs, contenant un polymère intrinsèquement conducteur, offrent des avantages au niveau de leurs propriétés physiques en comparaison avec les matériaux plastiques chargés en noir de carbone. Les films minces de polymères intrinsèquement conducteurs offrent des avantages considérables dans le domaine de l’emballage. Parmi ces avantages, on mentionnera la transparence et la régularité de la conductivité, laquelle ne dépend pas de l’humidité environnante.
Les polymères intrinsèquement conducteurs devraient trouver un créneau dans les applications sous la forme des mélanges (c’est-à-dire par l’utilisation d’un polymère intrinsèque dans le rôle de la phase conductrice au sein d’un matériau composite), dans les moulages en sandwich (où le polymère intrinsèquement conducteur est protégé par une résine classique sur la face externe du matériau composite) ou dans le rôle d’un revêtement. A l’état actuel de développement des polymères intrinsèquement conducteurs, certains freins à leur utilisation, dans ce marché, sont dus aux difficultés qu’il y a à les transformer, à leur stabilité à long terme et à leur coût élevé.
Les polymères intrinsèquement conducteurs sont déjà exploités commercialement dans le rôle d’anodes, dans des petites piles secondaires. Ces cellules sont du type bouton. La question de savoir si les intensités élevées de courant qui sont nécessaires au niveau des piles principales peuvent être obtenues en utilisant les polymères conducteurs reste ouverte. On pourrait cependant noter que dans le climat actuel de crainte concernant la protection de l’environnement, les polymères intrinsèquement conducteurs sont peut être la formule la plus acceptable
sur le plan écologique, plus acceptable en tout cas que les piles qui font appel à des métaux lourds et toxiques.
L’utilisation des polymères intrinsèquement conducteurs sous la forme de revêtements pour les fibres textiles fait l’objet d’une évaluation importante. Les fibres et les tissus de ce genre pourraient être utilisés pour fabriquer des vêtements spéciaux et des housses. Ces revêtements font également l’objet d’une évaluation de leur capacité de modifier la signature radar des avions militaires.
On considère que les capteurs sélectifs constituent un important domaine d’application pour les polymères intrinsèquement conducteurs. Les capteurs de ce genre trouveraient une utilisation immédiate dans la chimie analytique, pour la détection et la détermination d’agents tels les gaz (NO2, SO2, O2, NH3), les ions
métalliques, H+, H2O et les solvants. Typiquement, les capteurs de ce genre se
présentent sous la forme de transistors à effet de champ. D’autres capteurs sont en cours de développement dans le domaine des applications biomédicales, c’est le cas par exemple dans le domaine des détecteurs de glucose et d’urée. Dans ce contexte, on trouve aussi les membranes conçues pour l’administration lente et contrôlée d’agents bioactifs (insuline ou hormones par exemple).
Les propriétés électrochromiques des polymères intrinsèquement conducteurs sont en cours d’évaluation dans le domaine des affichages et des fenêtres intelligentes. Dans le domaine des affichages, les polymères intrinsèquement conducteurs devront affronter les systèmes qui font appel aux affichages de type cristaux liquides. A l’évidence, le résultat dépendra beaucoup de la nature des informations affichées, des besoins en énergie et des coûts unitaires.
Les polymères fonctionnalisés dans le rôle de catalyseurs moléculaires sont actuellement l’objet d’une attention considérable dans les milieux de la recherche. Ces polymères modifiés permettent de contrôler les réactions chimiques en intégrant des centres redox ou des sous-microagrégats métalliques qui ont la capacité d’induire des processus électrocatalytiques. L’espèce catalytique centrale est soit attaché de manière covalente sur la chaîne de polymère, soit intégrée dans l’ion négatif.
composants actifs et passifs : diodes, condensateurs, transistors à effet de champ, panneaux pour circuits intégrés, switchs, etc…
La plupart de ces applications exigent une modification de la chaîne polymère intrinsèquement conductrice de base.
Nous présentons dans le tableau I.1 les applications potentielles des polymères intrinsèquement conducteurs.
Tableau I.1 : Applications Potentielles des Polymères Intrinsèquement Conducteurs Domaine d’application
ou Effet exploité
Applications ou Produits typiques
Conductivité électrique Protection antistatique :
Bacs et boîtes,
Films et sacs antistatiques pour l’emballage des éléments électroniques
Sols et dessus de tables
Containers pour explosif ;Tubes et tuyaux antistatiques
Protection anti-IEM :
Coffrets et enceintes ; Revêtements de câble
Eléments chauffants :
Eléments souples ; Dégivrage pour les avions Vêtements spéciaux
Electrodes Accumulateurs rechargeables totalement en matière plastique
Electrodes médicales pour ECG
Capteurs analytiques chimiques (par exemple, suivi de
la pollution)
Capteurs biochimiques
Cellules photo-électrochimiques ; Electrocatalyseurs
Membranes Membranes de séparation des gaz
Membranes à libération contrôlée pour produits
pharmaceutiques
Optique Affichages électrochromiques
Fenêtres intelligentes avec transmission sélective de la
lumière
Optiques non linéaires – guide d’ondes
Electronique Panneaux de circuits intégrés
Transistors à effet de champ, diodes, condensateurs,
diodes photoluminescentes, fils moléculaires, jonctions
de Schottky
Contrôles dans le domaine robotique –"muscles artificiels"