FR3063501A1 - Synthese de fibres et textiles electroniques a base de polymeres conducteurs - Google Patents
Synthese de fibres et textiles electroniques a base de polymeres conducteurs Download PDFInfo
- Publication number
- FR3063501A1 FR3063501A1 FR1751745A FR1751745A FR3063501A1 FR 3063501 A1 FR3063501 A1 FR 3063501A1 FR 1751745 A FR1751745 A FR 1751745A FR 1751745 A FR1751745 A FR 1751745A FR 3063501 A1 FR3063501 A1 FR 3063501A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- textile
- polymer
- conductive
- semiconductor
- crosslinked
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004753 textile Substances 0.000 title claims abstract description 122
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 title claims description 19
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=CSC=C21 GKWLILHTTGWKLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- 150000003440 styrenes Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 2
- XFTALRAZSCGSKN-UHFFFAOYSA-M sodium;4-ethenylbenzenesulfonate Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)C1=CC=C(C=C)C=C1 XFTALRAZSCGSKN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004758 synthetic textile Substances 0.000 claims description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 abstract 2
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 38
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 38
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 38
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 30
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 29
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 14
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 4
- MAGFQRLKWCCTQJ-UHFFFAOYSA-M 4-ethenylbenzenesulfonate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C1=CC=C(C=C)C=C1 MAGFQRLKWCCTQJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002847 impedance measurement Methods 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000386 microscopy Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 2
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- PRUZLONTUGFDMT-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydroselenopheno[3,4-b][1,4]dioxine Chemical compound O1CCOC2=C[se]C=C21 PRUZLONTUGFDMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001479434 Agfa Species 0.000 description 1
- 208000016057 CHAND syndrome Diseases 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000746 allylic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000002565 electrocardiography Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000012761 high-performance material Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical group 0.000 description 1
- 238000013086 organic photovoltaic Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/356—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of other unsaturated compounds containing nitrogen, sulfur, silicon or phosphorus atoms
- D06M15/3566—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of other unsaturated compounds containing nitrogen, sulfur, silicon or phosphorus atoms containing sulfur
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/6804—Garments; Clothes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G61/122—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
- C08G61/123—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
- C08G61/126—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds with a five-membered ring containing one sulfur atom in the ring
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/195—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds sulfated or sulfonated
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/227—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated
- D06M15/233—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated aromatic, e.g. styrene
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
- A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
- A61B2562/125—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements characterised by the manufacture of electrodes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/389—Electromyography [EMG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/6804—Garments; Clothes
- A61B5/6805—Vests
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/10—Definition of the polymer structure
- C08G2261/13—Morphological aspects
- C08G2261/135—Cross-linked structures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/10—Definition of the polymer structure
- C08G2261/14—Side-groups
- C08G2261/142—Side-chains containing oxygen
- C08G2261/1424—Side-chains containing oxygen containing ether groups, including alkoxy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/30—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
- C08G2261/32—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain
- C08G2261/322—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed
- C08G2261/3223—Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating heteroaromatic structural elements in the main chain non-condensed containing one or more sulfur atoms as the only heteroatom, e.g. thiophene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/50—Physical properties
- C08G2261/51—Charge transport
- C08G2261/512—Hole transport
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G2261/70—Post-treatment
- C08G2261/79—Post-treatment doping
- C08G2261/794—Post-treatment doping with polymeric dopants
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
- H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
- H01B1/127—Intrinsically conductive polymers comprising five-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polypyrroles, polythiophenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
- H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
- H01B1/128—Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un nouveau procédé de synthèse de textile conducteur à base de substrat textile, de polymères électrolytes réticulés et de polymères semi-conducteurs enveloppant l'ensemble du textile-polymère électrolyte comprenant les étapes de (a) polymérisation d'au moins un monomère électrolyte dans la structure des fibres du textile, en présence d'un agent de réticulation ; (b) polymérisation d'au moins un monomère semi-conducteur à la surface du composite textile / polymère électrolyte réticulé obtenu à l'étape a), en présence d'un oxydant, ainsi que les textiles ou fibres textile ainsi obtenus et leurs utilisations par exemple dans le domaine biomédical.
Description
Titulaire(s) : ASSOCIATION POUR LA RECHERCHE ET LE DEVELOPPEMENT DE METHODES ET PROCESSUS INDUSTRIELS “ARMINES Association loi de 1901.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : NOVAGRAAF TECHNOLOGIES.
SYNTHESE DE FIBRES ET TEXTILES ELECTRONIQUES A BASE DE POLYMERES CONDUCTEURS.
FR 3 063 501 - A1
Igr) La présente invention concerne un nouveau procédé de synthèse de textile conducteur à base de substrat textile, de polymères électrolytes réticulés et de polymères semiconducteurs enveloppant l'ensemble du textile-polymère électrolyte comprenant les étapes de (a) polymérisation d'au moins un monomère électrolyte dans la structure des fibres du textile, en présence d'un agent de réticulation; (b) polymérisation d'au moins un monomère semi-conducteur à la surface du composite textile / polymère électrolyte réticulé obtenu à l'étape a), en présence d'un oxydant, ainsi que les textiles ou fibres textile ainsi obtenus et leurs utilisations par exemple dans le domaine biomédical.
S,* «
SYNTHESE DE FIBRES ET TEXTILES ELECTRONIQUES A BASE DE POLYMERES CONDUCTEURS
DESCRIPTION
Domaine technique
La présente invention concerne une voie de polymérisation d’une composition conductrice dans une matrice textile. Plus particulièrement la présente invention concerne un nouveau procédé de synthèse d’un textile conducteur à base de polymère électrolyte (e.g. polystyrène sulfonate (PSS)) et de polymère semiconducteur (e.g. poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT)) directement au cœur d’un textile, ledit textile conducteur présentant une bonne conductivité électrique ainsi qu’une bonne résistance mécanique.
La présente invention trouve par exemple des applications dans les vêtements intelligents, textiles interactifs, E-textile, capteurs électrophysiologiques, fibres conductrices, textiles conducteurs, textiles bionique, vêtements connectés, textiles nanostructurés, etc..., la décoration textile intelligente (intérieur et extérieure), par exemple de draps médicaux comprenant des capteurs électroniques et physiologiques, par exemple dans des secteurs émergeants à fort potentiel comme le sport, la santé, le militaire, le bâtiment.
Dans la description ci-dessous, les références entre crochets ([ ]) renvoient à la liste des références présentée à la fin du texte.
Etat de la technique
Les polymères conducteurs sont des matériaux très prometteurs dans des domaines aussi variés que les matériaux de haute performance pour l’électronique organique et l’électronique imprimée. Ils sont utilisés dans différents dispositifs électroniques comme les OLED, OPV, Biocapteurs. L’utilisation de ces polymères flexibles sur différents substrats rigides, flexibles ou structurés comme du verre, du textile, ou du PET augmentent leurs performances dans les différentes applications. La biocompatibilité de certains de ces polymères permet l’utilisation de ces polymères conducteurs dans les domaines biomédicaux [1,2].
Malheureusement la pi-conjugaison structurelle des polymères conducteurs, responsable du transfert de charge dans les chaînes de polymères, rend ces polymères non-solubles et difficilement dispersables dans les solvants communs. Pourtant compte-tenu des propriétés physiques comme la conductivité et la flexibilité mécanique, ces polymères sont de bons candidats pour la fabrication des électrodes textiles.
Il existe aujourd’hui sur le marché des fibres conductrices à base d’argent, de cuivre, de nickel, d’or, de titane ou de carbone présentant une bonne conductivité électrique mais une tenue mécanique limitée [3, 4].
Le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) connu sous l’abréviation PEDOT (parfois abrégé avec l’acronyme PEDT), est un polymère conducteur organique de type p (accepteur d’électrons) constitué de monomères 3,4-ethylènedioxythiophène (ou EDOT), qui a été découvert dans les laboratoires de Bayer AG en Allemagne, en collaboration avec le groupe AGFA, à la fin des années 1980. Le PEDOT est un composé organique présentant des propriétés conductrices ainsi qu’une stabilité à l’oxydation et une transparence optique. Il est largement utilisé dans l’électronique organique et l’électronique imprimée, notamment pour les applications optoélectroniques. Son principal inconvénient est sa faible solubilité dans l’eau, d’où en général, sa synthèse en présence de polymères anioniques comme le polystyrène sulfonate (PSS), utilisé en tant que dopant. L’autre rôle de ce polymère électrolyte est de rendre la dispersion du mélange PEDOT:PSS stable et soluble (dispersable) dans le milieu aqueux.
Le mélange PEDOT:PSS est disponible dans le commerce sous le nom commercial de Clevios™, et vendu par le groupe Heraeus à des prix prohibitifs. Ce matériau a été utilisé dans les cellules photovoltaïques (PV), dans les transistors organiques (OECT, OFET), ou encore en tant qu’électrode transparente dans les diodes OLED. Plus récemment, le mélange PEDOT:PSS a été utilisé pour du patteming (dépôt) direct sur des surfaces textiles (encre à base de PEDOT:PSS déposée directement sur le textile ou les fibres) et du suivi électrocardiographique [5]. Toutefois, la nature même de ce mélange PEDOT:PSS présente des désavantages, en particulier les dispersions aqueuses de mélange PEDOT:PSS sont fortement hydrophiles et sont la cause potentielle de délamination et dégradation. Pour permettre un bon compromis entre applications et matériaux, la composition chimique de la dispersion de PEDOT.PSS doit être formulée et adaptée pour chaque application visée.
Il existe donc un besoin de textiles conducteurs présentant une très bonne stabilité tout en évitant la majeure partie des inconvénients se produisant dans la synthèse du polymère conducteur (consommation élevée de matériaux onéreux, conditions de synthèse longues et/ou difficiles, etc...), étant à la fois faciles à fabriquer et ayant une forte conductivité électrique et une bonne robustesse à l’usage mécanique quel que soit le domaine d’application envisagé.
Description de l’invention
Ainsi les Inventeurs ont mis au point un nouveau procédé de synthèse d’un polymère électrolyte (e.g. PSS ou polystyrène sulfonate) réticulé et d’un polymère semi-conducteur (e.g. PEDOT ou poly(3,4-éthylènedioxythiophène)) au cœur des textiles ou fibres textile. L’invention comprend ou consiste en l’incorporation directe des polymères électrolytes et semi-conducteurs dans des textiles et fibres textile. Pour ce faire, le polymère électrolyte est d’abord réticulé dans la structure du textile (fibres du textile). Le polymère semi-conducteur est ensuite polymérisé autour de l’assemblage textile/électrolyte, sur la surface supérieure du réseau de polymère électrolyte/textile. Cette synthèse se déroule en présence d’un agent de réticulation (étape 1 ) et d’oxydant (étape 2), selon la procédure générale représentée dans la figure 1.
La particularité du procédé consiste en la synthèse, au cœur du textile, des textiles/polyélectrolyte réticulé avec les polymères conducteurs. Le procédé se base sur le contrôle de la synthèse des polymères conducteurs sur le textile (fibre). A l’échelle de la fibre, le polymère semi-conducteur est synthétisé sur la surface du polymère électrolyte réticulé, lui-même synthétisé dans les filaments d’une fibre en formant ainsi un réseau conducteur. La présence de polymères conducteurs enveloppant l’ensemble de la surface du composite textile/polymère électrolyte rend le tout fortement conducteur et stable. La synthèse directe des polymères avec des fonctionnalités conductrices dans les textiles (fibres) permet donc de procurer une bonne conductivité électrique et ionique ainsi qu’une bonne tenue mécanique et résistance au lavage grâce à la réaction chimique des polymères avec le textile. Cette synthèse directe de polymères conducteurs sur le textile ou les fibres textile permet également de réduire les étapes de conception des textiles conducteurs (synthèse de polymère, purification de polymère, mise en solution, dépôt), et les coûts d’utilisation de la matière la plus chère (e.g. PEDOT/PSS).
La présente invention concerne donc la synthèse et l’alliage de textiles conducteurs à base de substrat de textile, de polymères électrolytes réticulés et de polymères semi-conducteurs, mais également ia fabrication d’électrodes textile grand format comprenant ces compositions de textile, polymères électrolytes réticulés et polymères conducteurs utilisables par exemple pour des applications dans des textiles électroniques, dans des capteurs pour le monitoring biomédical des signes vitaux de patients, et dispositifs portables et intelligents.
La présente invention a donc pour objet un procédé de synthèse d’un textile conducteur, ledit procédé comprenant les étapes de ;
a) polymérisation d’au moins un monomère électrolyte dans la structure des fibres du textile, en présence d’un agent de réticulation ;
b) polymérisation d’au moins un monomère semi-conducteur à la surface du composite textile / polymère électrolyte réticulé obtenu à l’étape a), en présence d’un oxydant.
Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, le textile est un textile naturel ou synthétique (polyester, coton, etc...).
Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, les monomères de polymère électrolyte sont choisis parmi les monomères vinyliques ou acryliques (vinylidéniques, diéniques, oléfiniques, allyliques). Ces monomères sont choisis plus particulièrement parmi les monomères vinylaromatiques tels que stryréniques ou les styrènes substitués notamment sodium 4-styrènesulfonate.
Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, les monomères de polymère semi-conducteur sont choisis parmi les conjugués de type n ou de type p, plus particulièrement parmi les monomères EDOT ou dérivés d’EDOT [6, 7, 8, 9]. Les polymères semi-conducteurs utilisés dans le procédé de l’invention peuvent par exemple être le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT), polyanilines (PANI), polypyrroles (PPY), polythiophènes (PT), etc...
Tout type de chimie permettant la polymérisation radicalaire de l’étape a) du procédé de la présente invention peut être réalisée qu’elle soit contrôlée ou non. De préférence, une polymérisation non contrôlée est utilisée dans le procédé de la présente invention. Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, la polymérisation radicalaire non contrôlée se fait à partir du radical libre de persulfate d’ammonium (APS). Les groupes sulfoniques utilisés en polymérisation radicalaire de polyélectrolyte doivent permettre un bon niveau de dopage pour le polymère conducteur. En outre la température d’ouverture de l’initiateur influe également sur le facteur économique. Ainsi l’utilisation de basse température sera préférée pour minimiser les difficultés industrielles.
Selon un mode de réalisation particulier du procédé de la présente invention, la polymérisation oxydative de l’étape b) est effectuée par polymérisation in situ sur la surface du composite de textile/polyélectrolyte réticulé, et plus particulièrement en présence d’oxydant APS et de co-oxydant FeCb.
La synthèse de textile conducteur peut se faire en préparant d’abord une fondation textile/polyélectrolyte réticulé puis dans un deuxième temps les monomères de polymère semi-conducteur peuvent être polymérisés, accompagnée éventuellement d’autres étapes intermédiaires de synthèse (e.g. la déposition partielle du monomère).
La présente invention a également pour objet un textile conducteur à base de substrat textile / polymère électrolyte réticulé / polymère semi-conducteur susceptible d’être obtenu par un procédé selon la présente invention, et présentant une meilleure intégration des composants semi-conducteur et électrolyte avec le substrat textile par rapport au cas où ces composants sont simplement déposés par-dessus du substrat textile. Grâce à la synthèse présentée dans la présente invention, on obtient une structuration contrôlée du polymère semi-conducteur résultant en de meilleures propriétés électriques, ainsi qu’en une forte liaison avec le substrat textile conduisant à une meilleure tenue mécanique donc une meilleure durabilité du matériau électronique sur le substrat. Ces différences structurales annoncées sont visibles sur les images de microscopie optique (Figure 2C) où le polymère synthétisé remplit l’espace entre les fibres de textile créant ainsi la connexion entre eux, contrairement au procédé par dépôt d’encre (Figure 3) où le polymère conducteur est déposé sur chaque fibre individuellement. Un textile conducteur selon la présente invention présente en outre, pour la même gamme de fréquence, une impédance inférieure (de 5-10 fois) par rapport à celle d’un textile conducteur à base de substrat textile / polymère semi-conducteur : polymère électrolyte obtenu par un procédé de l’art où les composants semi-conducteur et électrolyte sont simplement déposés par-dessus du substrat textile. Cette différence d'impédance est due au fait que le textile conducteur selon l’invention dispose d'une plus grande surface de contact.
Des textiles conducteurs peuvent ainsi être obtenus par le procédé de la présente invention avec différentes proportions massiques de substrat textile/polyélectrolyte réticulé/polymère conducteur, visant à obtenir les propriétés souhaitables. De nombreuses combinaisons peuvent être obtenues telles que par exemple textile polyester/PSS réticulé/PEDOT. Ces textiles conducteurs peuvent être utilisés pour le monitoring de signaux corporels de longue durée et pour des capteurs électroniques. Ils peuvent être réalisés par des techniques telles que le « rail to rail » (« impression continue sur rubans rouleau à rouleau »), ou encore le « spray coating » (« revêtement par pulvérisation ») pour de grandes surfaces.
Les textiles conducteurs issus du procédé de la présente invention présentent une bonne conductivité électronique et ionique, une bonne stabilité thermique, de bonnes propriétés mécaniques, ainsi qu’un bon comportement temporel.
Ils peuvent avantageusement remplacer les électrodes conventionnelles dans les domaines biomédicaux et plus particulièrement dans le monitoring ECG, EEG et EMG. Des textiles conducteurs peuvent également être utilisés dans la fabrication de détecteurs d’humidité et de détecteurs de mouvement.
Brève Description des figures
- La figure 1 représente le schéma simplifié décrivant le principe du procédé de l’invention.
- La figure 2 représente les images de microscopie optique d’échantillons de textile après chaque étape de polymérisation (A) textile de polyester (pristin) (B) composite textile de polyester et PSS réticulé (C) composite textile de polyester, PSS réticulé et PEDOT.
- La figure 3 représente l’image de microscopie optique de composite textile polyester/PEDOT:PSS peint avec la formulation commerciale Clevios™ phlOOO.
- La figure 4 représente les valeurs d’impédance d’un échantillon de textile polyester/PSS réticulé/PEDOT obtenu par le procédé de l’invention (triangle) et d’un échantillon de textile polyester/PEDOT:PSS peint avec la formulation commerciale Clevios™ phlOOO (carré).
EXEMPLES
EXEMPLE 1 : PROCEDE DE SYNTHESE DE TEXTILE CONDUCTEUR A BASE
DE SUBSTRAT DE TEXTILE, DE POLYMERE ELECTROLYTE RETICULE ET DE
POLYMERE SEMI-CONDUCTEUR
Etape 1 : Polymérisation du 4-styrène-sulfonate (sodium 4-stvrènesulfonate) dans la structure des fibres du textile
En bref, le procédé de fabrication commence par la synthèse du polymère électrolyte réticulé autour des fibres (dans la structure des fibres) de textile tissé. La réaction se déroule en présence de monomère électrolyte, de l’agent réticulant et d’un amorceur de la polymérisation.
La polymérisation du monomère 4-styrène-sulfonate nommé SS a été réalisée conformément au protocole suivant. Dans un réacteur de polymérisation sec, ont été introduits 1.74 g (8.42 mmol) de 4-styrène-sulfonate, 2.136 mg (0.0093 mmol) d’APS (persulfate d’ammonium), 3.93 mg (0.046 mmol) de Sodium bicarbonate, et 10 ml d’eau de-ionisée. Le réacteur a ensuite été mis sous atmosphère inerte (azote) pendant 15 min avec agitation continue. En même temps, 10 cm2 de textile de polyester a été préalablement trempé dans l’agent de réticulation, contenant 0.13 ml (0.936 mmol) de DVB (Divinylbenzène), sur une plaque de verre de 10 cm2. Ensuite, la solution de monomère du réacteur a été déposée sur le textile et recouverte par une deuxième plaque de verre de 10 cm2. L'ensemble a été placé sur une plaque chauffante à 60°C pendant 24 h. Après conversion complète de l’APS, le textile a été retiré de la plaque chauffante. Le composite textile de polyester / PSS réticulé a été lavé deux fois dans l’eau dé-ionisée et ensuite séché à 60°C dans une étuve sous vide. La structure du composite de textile de polyester / PSS réticulé a été confirmée par microscopie optique (Figure 2B).
En bref, le procédé de fabrication se poursuit par la polymérisation de polymère semi-conducteur sur la structure de textile/polymère électrolyte réticulé. La réaction se passe en présence de monomère semi-conducteur et de l’oxydant agent de polymérisation.
2.1. Polymérisation de l’EDOT sur le composite de textile de polyester / PSS réticulé
Dans un ballon à tubulure, ont été introduits 1.228 g (5.38 mmol) de l’APS (persulfate d’ammonium) et 0.227 g (1.40 mmol) de FeCI3 (chlorure ferrique), comme oxydant, dissout dans 10 ml d’eau dé-ionisée sous agitation. Ensuite, 10 cm2 de composite de textile polyester/PSS réticulé (de l’étape 1 ), préalablement trempé dans le monomère de l’EDOT, contenant 0.50 ml (4.68 mmol) d’EDOT (3,4ethylenedioxythiophene), a été introduit dans la solution d’oxydant. Le mélange réactionnel a été passé sous atmosphère d’azote à 25°C durant 48 h. La réaction s’est traduit par la coloration du composite de textile polyester/PSS réticulé en bleu foncé. Le composite de textile polyester/PSS réticulé/PEDOT a ensuite été lavé deux fois successivement dans l’eau dé-ionisée et une fois dans un mélange d’eau dé-ionisée et 10% massique d’éthylène glycol (EG) pour éliminer les sels provenant de l’oxydant et les molécules de PEDOT non-liées au composite de textile polyester/PSS réticulé/PEDOT. II a aussi été démontré que le traitement EG a amélioré la conductivité du produit final. Le composite de textile polyester/PSS réticulé/PEDOT a été séché à 100 °C dans une étuve sous vide. Le succès de la réaction de synthèse de polyester/PSS/PEDOT a été confirmé par la microscopie optique (figure 2C) et les mesures d’impédance et de conductivité.
2.2. Déposition de monomère d’EDOT par technique « inkiet » (« jet d'encre ») sur le composite de textile polyester / PSS réticulé
Le monomère d’EDOT a été déposé sur le composite textile de polyester/PSS réticulé préparé d’après l’étape 1 en utilisant la technique « inkjet» « (jet d’encre ») sur une machine d’impression, comme «Dimatix», et ensuite polymérisé selon l’étape 2.1.
2.3. Déposition de monomère d’EDOT par technique « CVD » (dépôt chimique en phase vapeur) sur le composite de textile polyester / PSS réticulé
Le monomère d’EDOT a été déposé sur le composite textile de polyester / PSS réticulé préparé à l’étape 1 en utilisant la technique « CVD ».
Le substrat de textile de polyester / PSS réticulé a été exposé au monomère d’EDOT en phase gazeuse (préchauffé à 50°C) dans une chambre de réaction sous vide pendant 2 heures. Ensuite, le substrat a été introduit dans la solution d’oxydant, et polymérisé selon l’étape 2.1.
Etape 3 : Résultats
Microscopie optique
Les photos de la Figure 2 ont été prises sur un microscope optique. Les images présentent les échantillons de textile après les étapes de polymérisation décrites dans l’invention. Sur l’image de microscopie optique (Figure 2B), le PSS réticulé a rempli l’espace entre les fibres de textile de polyester après la synthèse (étape 1 ). Ainsi, le PSS réticulé a créé la connexion et consolidation de cet espace et sert de base pour le polymère semi-conducteur.
La Figure 2C montre le polymère semi-conducteur polymérisé sur la plus grande surface du composite textile de polyester et PSS réticulé par rapport à la surface du textile. Cela permet d'augmenter la percolation du polymère semiconducteur.
La Figure 3 montre le textile polyester/PEDOT:PSS peint avec la formulation commerciale Clevios™ phlOOO où le polymère conducteur est juste déposé sur chaque fibre individuellement. Dans ce cas, la percolation ne peut être obtenue que par contact entre les fibres de textile.
Mesures d’impédance
L’impédance de l’échantillon textile polyester/PSS réticulé/PEDOT a été mesurée à l’aide d’un potentiostat/galvanostat «AutoLAB». Les échantillons de polyester/PSS/PEDOT ont été découpés sous forme de rondelles de 1 cm de diamètre et 0.1mm d’épaisseur et ont été placés entre deux électrodes métalliques de Ag/AgCI. La mesure d’impédance a été ensuite réalisée en deux points dans la gamme de fréquence de 0,1 à 1MHz. Cette mesure a été refaite sur le textile polyester coloré avec une formulation commerciale de PEDOT PSS.
Les résultats sont présentés dans la figure 4. Un textile conducteur selon la présente invention présente, pour la même gamme de fréquence, une impédance inférieure de 5-10 fois par rapport à celle d’un textile conducteur à base de substrat textile / polymère semi-conducteur : polymère électrolyte où les composants semiconducteur et électrolyte sont simplement déposés par-dessus du substrat textile.
Mesure de la conductivité
La conductivité électronique des échantillons de composite de textile polyester/PSS réticulé/PEDOT a été mesurée par la méthode dite « 4 lignes » bien connue de l’Homme du métier sur des échantillons présentés sous forme de carrés de 5 cm2 et d’épaisseur de 0.1mm.
Les valeurs de conductivité varient selon le ratio des polymères utilisés (PSS réticulé et PEDOT) et sont de l’ordre de 600-1000 S/cm.
En effet la conductivité électronique des matériaux dépend du taux de charge de polymère semi-conducteur PEDOT qui reste très inférieur au taux de polymère électrolyte PSS pour les dispersions aqueuses (e.g. formulation commerciale de PEDOT:PSS Clevios™ phlOOO où le ratio des polymères PEDOT:PSS est 1:6). Selon la présente invention le ratio de polymère semi-conducteur PEDOT et polymère électrolyte PSS peut varier selon l’application visée. Le taux de polymère semi-conducteur PEDOT peut toutefois être proche, égal ou supérieur au taux de polymère électrolyte PSS. Cette flexibilité de taux permet d’obtenir un textile composite avec une grande conductivité électronique.
Liste de références
1. Balint, R., Cassidy, N. J. & Cartmell, S. H. Conductive polymers: Towards a Smart biomaterial for tissue engineering. Acta Biomater. 10, 2341-2353 (2014).
2. Yang, M., Zhang, Y., Zhang, H. & Li, Z. Characterization of PEDOT:PSS as a biocompatible conductive material. 10th IEEE International Conférence on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems 149-151 (2015).
doi: 10.1109/NEMS .2015.7147397
3. Dias, Electronic textiles : Smart fabrics and wearable technology. (Woodhead Publishing, 2015)
4. Cork, C. R. in 3-20 (Woodhead Publishing, 2015), doi:http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-08-100201 -8.00002-3
5. Takamatsu et al., Direct patteming of organic conductors on knitted textiles for long-term electrocardiography. Sci. Rep., 5 : 500, 2015
6. Patra, A., Bendikov, M. & Chand, S. Poly(3,4-ethylenedioxyselenophene) and Its Dérivatives: Novel Organic Electronic Materials. Acc. Chem. Res.
47,1465-1474(2014).
7. Songer, C. Dérivatives of 3,4-ethylenedioxythiophene ( EDOT ) for Enzyme-lmmobilized Conducting Polymer: Toward Development of Biofuel Cells and Biosensors. (2015).
8. Elschner, A. & Kirchmeyer, S. PEDOT Principles and Applications of an Intrinsically Conductive Polymer. (2011 ).
9. Karisson, R. H. étal. Iron-Catalyzed Polymerization of AlkoxysulfonateFunctionalized Poly ( 3,4-ethylenedioxythiophene ) of High Conductivity. 4, 1815-1821 (2009).
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Procédé de synthèse d’un textile conducteur, ledit procédé comprenant les étapes de :a) polymérisation d’au moins un monomère électrolyte dans la structure des fibres du textile, en présence d’un agent de réticulation ;b) polymérisation d’au moins un monomère semi-conducteur à la surface du composite textile / polymère électrolyte réticulé obtenu à l’étape a), en présence d’un oxydant.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le textile est un textile naturel ou synthétique.
- 3. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les monomères de polymère électrolyte sont choisis parmi les monomères vinyliques et acryliques.
- 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les monomères sont choisis parmi les monomères vinylaromatiques et/ou les styrènes substitués.
- 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les monomères vinylaromatiques sont styréniques et/ou les styrènes substitués sont le sodium 4-styrènesulfonate.
- 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les monomères de polymère semi-conducteur sont choisis parmi les conjugués de type n ou de type p.
- 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les monomères de polymère conducteur sont les monomères EDOT ou dérivés d’EDOT.
- 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la polymérisation radicalaire de l’étape a) est non contrôlée.
- 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la5 polymérisation oxydative de l’étape b) est réalisée en présence d’oxydantAPS et de co-oxydant FeCb.
- 10. Textile conducteur à base de substrat textile / polymère électrolyte réticulé / polymère semi-conducteur susceptible d’être obtenu par un10 procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, et présentant une intégration et structuration contrôlée des composants semi-conducteur sur la surface du composite textile / polymère électrolyte réticulé.
- 11. Utilisation d’un textile conducteur tel que défini dans la revendication 10, pour
- 15 la fabrication d’un capteur de signaux biomédicaux.1/2Etape 2 :Fibre de textile _ Polymère électrolyte ?j. , Polymère électrolyte réticuléPolymère semi-conducteur- «--X Polymère conducteur (couple de polymère semi-conducteur/polymère électrolyte réticulé)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1751745A FR3063501B1 (fr) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | Synthese de fibres et textiles electroniques a base de polymeres conducteurs |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1751745 | 2017-03-03 | ||
FR1751745A FR3063501B1 (fr) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | Synthese de fibres et textiles electroniques a base de polymeres conducteurs |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR3063501A1 true FR3063501A1 (fr) | 2018-09-07 |
FR3063501B1 FR3063501B1 (fr) | 2021-12-10 |
Family
ID=60019958
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR1751745A Expired - Fee Related FR3063501B1 (fr) | 2017-03-03 | 2017-03-03 | Synthese de fibres et textiles electroniques a base de polymeres conducteurs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR3063501B1 (fr) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115679705A (zh) * | 2021-07-21 | 2023-02-03 | 北京服装学院 | 一种导电纤维和导电织物及其制备方法与应用 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040020367A1 (en) * | 2001-10-19 | 2004-02-05 | Soane David S. | Anti-pathogenic air filtration media and air handling devices having protective capabilities against infectious airborne microorganisms |
JP2008208497A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-11 | Japan Exlan Co Ltd | 導電性繊維およびその製造方法 |
CN101613943A (zh) * | 2009-07-17 | 2009-12-30 | 东华大学 | 一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法 |
JP2012062603A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Tayca Corp | 導電糸及びその製造方法 |
CN102808327B (zh) * | 2012-08-23 | 2014-04-02 | 东华大学 | 一种原位聚合制备尼龙/pedot复合导电织物的方法 |
US20160338645A1 (en) * | 2014-01-28 | 2016-11-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Electrode material and device |
-
2017
- 2017-03-03 FR FR1751745A patent/FR3063501B1/fr not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040020367A1 (en) * | 2001-10-19 | 2004-02-05 | Soane David S. | Anti-pathogenic air filtration media and air handling devices having protective capabilities against infectious airborne microorganisms |
JP2008208497A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-11 | Japan Exlan Co Ltd | 導電性繊維およびその製造方法 |
CN101613943A (zh) * | 2009-07-17 | 2009-12-30 | 东华大学 | 一种层层自组装聚苯胺/尼龙复合导电织物的制备方法 |
JP2012062603A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Tayca Corp | 導電糸及びその製造方法 |
CN102808327B (zh) * | 2012-08-23 | 2014-04-02 | 东华大学 | 一种原位聚合制备尼龙/pedot复合导电织物的方法 |
US20160338645A1 (en) * | 2014-01-28 | 2016-11-24 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Electrode material and device |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DATABASE WPI Week 200873, Derwent World Patents Index; AN 2008-M40345, XP002777418 * |
DATABASE WPI Week 201225, Derwent World Patents Index; AN 2012-D61182, XP002777419 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115679705A (zh) * | 2021-07-21 | 2023-02-03 | 北京服装学院 | 一种导电纤维和导电织物及其制备方法与应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR3063501B1 (fr) | 2021-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101815740B (zh) | 高度导电且稳定的透明导电聚合物膜 | |
Cutler et al. | Alkoxysulfonate-functionalized PEDOT polyelectrolyte multilayer films: electrochromic and hole transport materials | |
Döbbelin et al. | Multiresponsive PEDOT–ionic liquid materials for the design of surfaces with switchable wettability | |
Song et al. | Conductive polypyrrole via enzyme catalysis | |
US20030118829A1 (en) | Poly(dioxythiophene)/poly(acrylamidoalkylsulfonic acid) complexes | |
Zhang et al. | Electrochemical polymerization of 3, 4-ethylenedioxythiophene in aqueous solution containing N-dodecyl-β-d-maltoside | |
CN102604334A (zh) | 自支撑透明高导电pedot薄膜及其制备方法 | |
EP2734310A1 (fr) | Procede de fonctionnalisation de nanofils metalliques et de fabrication d'electrodes | |
EP2148747B1 (fr) | Couches minces de polymères conjugués contenant des nanoparticules inorganiques et leur procédé de fabrication | |
Tiwari et al. | Synthesis, characterization, and hoping transport properties of HCl doped conducting biopolymer‐co‐polyaniline zwitterion hybrids | |
Teixeira et al. | Chemically modified babassu coconut (Orbignya sp.) biopolymer: characterization and development of a thin film for its application in electrochemical sensors | |
Son et al. | Thermocleavage of partial side chains in polythiophenes offers appreciable photovoltaic efficiency and significant morphological stability | |
Lv et al. | Micro/Nano‐Fabrication of Flexible Poly (3, 4‐Ethylenedioxythiophene)‐Based Conductive Films for High‐Performance Microdevices | |
Li et al. | Very stable, highly electroactive polymers of zinc (II)-5, 15-bisthienylphenyl porphyrin exhibiting charge-trapping effects | |
FR3063501A1 (fr) | Synthese de fibres et textiles electroniques a base de polymeres conducteurs | |
Wang et al. | Conjugated polyelectrolytes: Synthesis and application in biomolecule detection | |
CN102482403A (zh) | 含有导电聚合物的聚合物涂层 | |
Dong et al. | Electropolymerization of 1, 2-methylenedioxybenzene in 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate room temperature ionic liquid | |
Wu et al. | Selenophene Substitution Enabled High‐Performance n‐Type Polymeric Mixed Ionic‐Electronic Conductors for Organic Electrochemical Transistors and Glucose Sensors | |
Xiang et al. | Dipicolylamine functionalized Polyfluorene based gel with lower critical solution temperature: preparation, characterization, and application | |
Wang et al. | Photo-patternable, stretchable and electrically conductive graft copolymers of poly (3-hexylthiophene) | |
Pecnikaj et al. | Improving the electropolymerization properties of fluorene-bridged dicarbazole monomers through polyfluoroalkyl side chains | |
Liaw et al. | Synthesis and properties of poly (3-thiopheneacetic acid) and its networks via electropolymerization | |
CN110240721B (zh) | 一种π-共轭单体有机聚合物薄膜的制备方法 | |
Silva et al. | Dansyl-based fluorescent films prepared by chemical and electrochemical methods: cyclic voltammetry, afm and spectrofluorimetry characterization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20180907 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
ST | Notification of lapse |
Effective date: 20231105 |