Institut Charles Sadron Event

Les polymères conjugués ont un fort potentiel pour les applications thermoélectriques organiques, en particulier pour la valorisation de la chaleur résiduelle dans la gamme de température ambiante. Cette thèse s’attache à concevoir des matériaux poreux hautement isolants sur le plan thermique et conducteurs électriques. Ils sont élaborés par gélification de mélanges polymériques suivie d’un séchage supercritique (aérogel) ou par lyophilisation (cryogel). Deux systèmes ont été étudiés : des aérogels fibrillaires P3HT:sPS de type p et des cryogels PBFDO:PVDF de type n, organisés en canaux 3D. Les deux architectures ont été dopées directement à l’état de gel, à l’aide de dopants moléculaires tels que F4TCNQ, FeCl? ou Magic Blue pour le type p, et L-PEI pour le type n. La morphologie et l’organisation structurale ont été caractérisées par microscopie électronique (SEM, cryo-SEM) ainsi que par diffusion des rayons X aux grands et petits angles (WAXS/SAXS). Les résultats montrent que le rapport polymère semiconducteur/isolant et les conditions de dopage influencent fortement les propriétés thermoélectriques. Les aérogels P3HT:sPS optimisés (rapport 1:1, porosité 95 %) présentent une conductivité thermique exceptionnellement faible (28 mW.m?¹.K?¹) tout en maintenant une conductivité électrique de 0,05 S.cm?¹. Les cryogels PBFDO:PVDF dopés au PEI (rapport 4:96, porosité >90 %) atteignent 50 mW.m?¹.K?¹ et 0,25 S.cm?¹. Sous une différence de température modérée (11 K), ces matériaux génèrent respectivement jusqu’à 125 nW.cm?² (type p) et 100 nW.cm?² (type n). Ce travail établit ainsi les mélanges polymériques poreux comme une plateforme prometteuse pour le développement de matériaux thermoélectriques organiques légers et performants. Mots-clés : Thermoélectricité organique, collecte d’énergie, matériaux poreux conducteurs, mélange de polymères, P3HT, PBFDO, relations structure-propriétés.