Les polymères ont gagné en importance dans des applications telles que l’électronique portable en raison de leur flexibilité et de leur légèreté, mais leur faible conductivité électrique constitue un inconvénient majeur. Bien que de nombreux efforts de recherche aient été déployés pour améliorer la conductivité, il existe encore des limites techniques, telles que la nécessité d’utiliser des solvants nocifs et la dégradation des performances dans des environnements extrêmes.
L’Institut coréen des sciences et technologies (KIST) a annoncé avoir développé une méthode de synthèse de polymères basée sur des conducteurs mixtes ions-électrons grâce à une recherche le Dr Jang Ji-soo du Centre de recherche sur les matériaux électroniques du KIST et le professeur Mingjiang Zhong de Université de Yale, États-Unis. Cette recherche surmonte les limites des conducteurs polymères existants et attire l’attention en tant que technologie innovante pouvant contribuer au développement de la prochaine génération de capteurs chimiques hautes performances.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont introduit des groupes pendants ioniques dans la structure du polymère pour synthétiser des polymères conjugués qui peuvent facilement se dissoudre dans des solvants respectueux de l’environnement plutôt que dans des solvants toxiques. En particulier, les polymères présentent des performances élevées en matière de détection de gaz dans des processus respectueux de l’environnement et peuvent maintenir des performances stables à des températures élevées et dans des environnements humides. Cette avancée technologique ouvre la voie à des applications dans les appareils portables, les appareils électroniques portables et autres appareils électroniques pouvant fonctionner de manière fiable dans des environnements extrêmes.
Au cœur de cette recherche se trouve le développement d’un polymère conjugué basé sur l’ionisation, soluble dans un solvant respectueux de l’environnement (2-méthylanisole). Alors que les polymères conducteurs conventionnels nécessitent généralement des solvants toxiques pour se dissoudre, le nouveau polymère améliore considérablement la conductivité électrique en liant les espèces ioniques et les porteurs de charge électroniques. En introduisant des anions (TFSI-) et des cations (IM+) dans le polymère pour augmenter la densité et la mobilité des porteurs de charge, l’équipe a maximisé la conductivité et la stabilité.
Le polymère conducteur de type N développé par les chercheurs, le N-PBTBDTT, s’est montré très sensible dans la détection de gaz nocifs tels que le dioxyde d’azote (NO2). La sensibilité de détection du NO2 a atteint 189 % et la capacité de détection était élevée même à une très faible concentration de 2 ppb. Ces performances dépassent celles des technologies de détection conventionnelles, et le polymère s’est également révélé très résistant dans des environnements à forte humidité (80 %) et températures élevées (jusqu’à 200 °C). Cela permet une détection de gaz stable dans une variété d’environnements extrêmes et devrait être largement appliqué aux appareils portables et aux capteurs industriels.
« Les capteurs développés dans le cadre de cette recherche vont au-delà des simples capteurs chimiques et peuvent apporter des changements révolutionnaires dans diverses applications. dit le Dr. Jang Ji-soo du KIST.
« jeIl peut notamment servir de matériau de sauvetage pour les personnes qui travaillent dans des environnements extrêmes, comme les pompiers qui doivent détecter des gaz nocifs sur les lieux d’un incendie et les soldats qui sont exposés à des armes chimiques en temps de guerre. » ont conclu Junwoo Lee et le Dr Juncheol Shin, premiers auteurs de l’étude.
Légende de l’illustration : Ji-Soo Jang, Mingjiang Zhong et leurs collègues présentent des conducteurs polymères mixtes ioniques et électroniques, constitués de monomères chargés avec des groupes pendants ioniques de type liquide, qui présentent non seulement une solubilité dans des solvants respectueux de l’environnement, mais également une stabilité à long terme. contre l’humidité, les températures élevées et les déformations mécaniques. Les espèces ioniques immobilisées favorisent les interactions hautement sélectives de ces polymères avec le dioxyde d’azote, ouvrant la voie au développement de dispositifs de détection étirables capables de fonctionner à des températures exceptionnellement élevées. Extrait de la couverture Advanced Functional Materials – Crédit : Korea Institute of Science and Technology
Article : « Fusion covalente de liquides ioniques et de polymères conjugués : une stratégie de conception moléculaire pour des conducteurs mixtes ions-électrons traités par solvant vert vers des capteurs chimiques hautes performances » – DOI : 10.1002/adfm.202408146
Source : KIST – Traduction Enerzine.com
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