Préparation en couches minces des polymères conducteurs et leurs composites : application à la conversion d'énergie

Les matériaux thermoélectriques ont attiré une grande attention au cours de ces dernières années, grâce à leurs propriétés réversibles de conversion de l’énergie thermique en électrique.Bien que les meilleurs rendements ont été enregistrés avec les matériaux inorganiques, principalement à base de tellurure de bismuth (Bi2Te3), ils demeurent coûteux et toxique. Par conséquent, les polymères conducteurs constituent ainsi une alternative prometteuse à la production d'énergie, qui reste sujette à l’amélioration de leurs performances thermoélectriques.C’est dans cette optique que s’inscrit notre thématique, qui vise, en premier lieu l’optimisation des paramètres expérimentaux de synthèses chimique et électrochimique de deux polymères, en l’occurrence du polypyrrole et polythiophène, à l’aide d’une méthodologie dite surface de réponse (MSR) suivant des plans d’expérience appropriés, conduisant à une efficacité thermoélectrique élevée traduite par le facteur dit ZT. En deuxième lieu, l’amélioration des propriétés thermoélectriques de ces polymère, selon cinq approches expérimentales, à savoir : le dopage des polymères (approche 1), l’élaboration des composites binaires (approche 2), l’élaboration des composites ternaires (approche 3), l’étude de la réaction de copolymérisation (approche 4) et la réduction de la conductivité thermique (approche 5). Globalement, la démarche expérimentale suivie consiste à l’étude de l’influence de plusieurs facteurs tels que, l’intervention des dopants organiques, l’ajout des polymères à l’instar du PEDOT et du PEDOT : PSS, l’addition des charge inorganiques et l’incorporation des particules graphitique, à l’exemple de nanotubes de carbone et de graphène brut (Gr), oxydé (GO) et fonctionnalisé (FrGO) par un sel de diazonium.Les étapes nécessaires à l’élaboration de ces matériaux, allant de la synthèse, des caractérisations structurales et morphologiques jusqu’à l’évaluation des performances thermoélectriques, ont été étudiées.Les valeurs de ZT des matériaux élaborés ont été améliorées à des grandeurs, 6 à 2.3 x 105 fois plus supérieurs que celle des polymères de base.Dans l’optique de l’adoption de nouvelles stratégies pour la récupération de l’énergie solaire et de simuler le comportement des cellules photovoltaïques.Un module thermoélectrique, fournissant des mesures stables et précises du potentiel généré à différentes température a été aussi. Il est basé sur de nouvelles stratégies