Propriétés électroniques et électromagnétiques de nanocomposites conducteurs,

Jean-Luc Wojkiewicz, Ecole des Mines de Douai

La polyaniline est l'un des polymères conducteurs intrinsèques les plus étudiés du fait de ses propriétés chimiques et physiques exceptionnelles et pour son potentiel d'applications dans le domaine de la protection contre la corrosion, des batteries, de l'électronique moléculaire, du blindage électromagnétique, des capteurs chimiques ou biochimiques.
Dans ce travail nous allons montrer comment le choix des dopants, des solvants et de la méthode d'élaboration influent sur les propriétés électroniques des matériaux. Pour ce faire, nous avons étudié deux voies de synthèse et de transformation. La première consiste en un mélange de polyaniline - PVC où la polyaniline est mélangée en solution dans sa phase isolante avec le PVC puis précipité dans de l'acide sulfurique à pH contrôlé. Cela provoque une coagulation et après traitement, une poudre conductrice est obtenue. La deuxième consiste à mélanger en solution la polyaniline dans sa forme conductrice à une matrice isolante (polyuréthane). Après traitement, des films conducteurs sont obtenus.
Les analyses au microscope électronique montrent les différences de morphologie des matériaux obtenus ; structure globulaire dans un cas et micro- nano fibres de polyaniline dans la matrice isolante dans l'autre cas.
L'étude des propriétés électroniques montre que, dans le deuxième cas, un seuil de percolation extrêmement faible est obtenu permettant d'allier les propriétés mécaniques du polymère hôte et les propriétés de conductivité de la polyaniline.
Ces progrès dans l'élaboration des matériaux ont montré la possibilité de remplacer des métaux dans des applications dans le domaine de la protection contre les ondes électromagnétiques. En particulier, nous avons montré que des films de moins de 300 micromètres d'épaisseur de polyaniline répondaient aux normes en vigueur en terme d'atténuation des ondes électromagnétiques avec des masses par unité de surface de moins de 200g.m-2. Ces résultats sont particulièrement intéressants pour des applications dans l'aéronautique où la légèreté est un facteur important.