Le dopage sélectif de phase contrôle les propriétés thermoélectriques et la stabilité des films polymères conducteurs

Cette thèse est dédiée au développement de films polymères à base de polythiophène alignés, thermoélectriquement efficaces et stables à long terme. Des techniques de frottement à haute température et de dopage séquentiel sont utilisées pour traiter des films de polythiophène alignés dopés. Dans le premier chapitre, l'impact de la régioréguralité sur la relation structure-propriété des films de P3HT alignés par frottement dopés au F4TCNQ est étudié. Il est démontré expérimentalement que le dopage en phase cristalline avec F4TCNQ améliore la conductivité de charge d'un facteur 50 lorsque la régioregularité passe de 71 % à 97 %. Le deuxième chapitre présente une nouvelle méthode de dopage par échange d'anions à concentration incrémentielle pour incorporer les anions TFSI dans des films P3HT régioréguliers orientés, dans le but d'obtenir des performances thermoélectriques élevées avec une stabilité à long terme. Une approche multitechnique est utilisée pour démontrer de manière quasi quantitative que la distribution des dopants au sein du polymère semi-cristallin P3HT (qu'ils soient confinés dans les phases cristalline, amorphe ou les deux) détermine la stabilité à long terme des films polymères dopés. Dans le dernier chapitre, un niveau d'alignement record (rapport dichroïque > 50) est obtenu en utilisant des chaînes latérales siloxane sur un squelette PBTTT avec un niveau d'énergie HOMO similaire. Des dopants de type p sélectifs en phase (F6TCNNQ et Magic Blue) sont utilisés pour étudier l'impact des chaînes latérales sur les performances thermoélectriques de trois polymères PBTTT dotés de chaînes latérales différentes. Cette étude démontre que la nature chimique des chaînes latérales et la structure semi-cristalline du polymère déterminent l'efficacité du dopage qui n'est pas uniquement contrôlée par ΔE=EA-IP.