À gauche :Les scientifiques ont découvert que leur technique de dopage formait des liens (rouge) entre les parties cristallines du PBTTT (rectangles bleus). À droite :ils ont également découvert que le PBTTT était tordu dans son état naturel, mais qu'il devenait très plan lorsqu'il était dopé à l'électrolyte. Crédit :Groupe Takenobu
La détorsion des chaînes d'atomes au sein d'un polymère plastique améliore sa capacité à conduire l'électricité, selon un rapport de chercheurs, dirigé par le physicien appliqué de l'Université de Nagoya, Hisaaki Tanaka, dans la revue Avancées scientifiques . Cette information pourrait aider à accélérer le développement de sources d'alimentation portables pour un grand nombre d'appareils de l'Internet des objets.
Les sociétés « intelligentes » du futur devraient contenir un grand nombre d'appareils électroniques interconnectés via Internet :ce qu'on appelle l'Internet des objets. Les scientifiques ont cherché des moyens d'utiliser la chaleur corporelle pour charger certains types de micro-dispositifs et de capteurs. Mais cela nécessite de la légèreté, non toxique, portable, et des générateurs thermoélectriques flexibles.
Les plastiques pouvant conduire l'électricité, appelés polymères conducteurs, pourrait remplir ce projet de loi, mais leurs performances thermoélectriques doivent être améliorées. Leurs couches minces ont des structures très désordonnées, formé de parties cristallines et non cristallines, ce qui rend notoirement difficile de comprendre leurs propriétés et donc de trouver des moyens d'optimiser leurs performances.
Tanaka a travaillé avec des collègues au Japon pour comprendre les propriétés thermoélectriques d'un polymère à base de thiophène hautement conducteur, appelé PBTTT. Ils ont ajouté ou « dopé » le polymère avec un gel d'électrolyte ionique mince, qui est connu pour améliorer la conductivité. Le gel ne s'infiltre avec succès dans le polymère que lorsqu'une tension électrique spécifique est appliquée.
Ils ont utilisé diverses techniques de mesure pour comprendre les changements électroniques et structurels du polymère lorsqu'il est dopé. Ils ont trouvé que, sans le gel électrolytique, la chaîne PBTTT est fortement torsadée. Le doter d'une quantité critique d'électrolyte détord la chaîne et crée des liens entre ses parties cristallines, amélioration de la conductivité électronique.
Les scientifiques rapportent que la formation de ce réseau conducteur interconnecté est ce qui détermine les performances thermoélectriques maximales du polymère, qu'ils ont pu observer de manière unique dans cette étude.
Ils cherchent maintenant des moyens d'optimiser les performances thermoélectriques des polymères conducteurs en couches minces grâce à la conception de matériaux et à la modification des conditions de fabrication.
L'article, "Propriétés thermoélectriques d'un polymère semi-cristallin dopé au-delà de la transition isolant-métal par électrolyte gating, " a été publié dans la revue Avancées scientifiques le 14 février, 2020.
