Comportement de la polyaniline sous champ électrique intense : effets du vieillissement

High electric field behaviour in undoped polyaniline ageing effects

• Auteur / Autrice : Yannick Kieffel
• Direction : Jean-Pierre Travers
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

La polyaniline non dopée présente, sous champ électrique fort, une caractéristique densité de courant - champ électrique (J-E) non linéaire, c'est-à-dire que sa conductivité dépend de la valeur du champ électrique appliqué. Cet effet non linéaire permet d'envisager l'application de ce matériau en tant qu'écran répartiteur de potentiel dans le domaine des câbles haute tension. Dans un premier temps, nous montrons que la caractéristique (J-E) peut être interprétée dans le cadre d'un mécanisme de courant limité par la charge d'espace, combiné à une mobilité des charges dépendante du champ électrique. La dépendance en champ électrique de la mobilité, déterminée par des mesures directes de temps de vol (TOF), est de type Poole-Frenkel. La variation thermique de la caractéristique (J-E) a été étudiée, dans la plage de température de 200 à 320 K, et discutée dans le cadre de modèles de transport dédiés. Dans un deuxième temps nous abordons le vieillissement de la polyaniline. Nous comparons les effets des vieillissements sous vide et à l'air. Nous concluons que les modifications physico-chimiques induites par le vieillissement peuvent être décrites pour l'essentiel par deux mécanismes, l'un de réticulation, l'autre d'oxydation, qui mènent avec des ampleurs et des cinétiques différentes à la diminution de la longueur de conjugaison moyenne du matériau. Du point de vue des propriétés électriques de la polyaniline, le vieillissement induit une diminution de la mobilité des charges (diminution de la conductivité) et un renforcement du comportement non linéaire. Nous relions la diminution de la mobilité et le renforcement du comportement non linéaire à la variation de la longueur de conjugaison moyenne par l'intermédiaire des modèles de désordre développés par Bässler et Parris.