Optimisation des propriétés électro-optiques de polymères conducteurs pour des dispositifs électrochromes flexibles à signature infrarouge contrôlable

The purpose of this work is to realize flexible electrochromic displays with controllable infrared signature with a conducting polymer as the electro-optical active layer. The application of an electric potential difference between two electrodes, one being the conducting polymer, allows to modulate the infrared signature in the band II (3-5 µm) and in the band III (8-12 µm) in the infrared. The effect originates from reversible changes of the optical properties of the conducting polymer.The thin layer of conducting polymer is electrodeposited on a gilded microporous membrane, which reflects the incident radiation. The conducting polymer changes from a transparent optical state to an absorbing optical state during its electrochemical doping-dedoping process and generates the optical contrast. Two conducting polymers have been studied: the polydiphenylamine and the poly(3,4-ethylenedioxythiophene).The electrochemical cycling of the thin layer of conducting polymers shows reversible swelling that mainly depends on the nature of the dopant and of the employed electrolyte. The analysis of the impedance of an electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) covered with the conducting polymer allows to follow in situ mass variations and morphological changes of the film during redox switching. The insertion and the ejection of chemical species (ions and solvent molecules) during the redox process can be quantified. The influence of the dopant, the electrolyte and also the electric signal type (triangular or square signals) have been investigated.Flexible electrochromic systems based on microporous membranes and conducting polymers have been realized. As revealed by the EQCM experiments, the reversible contrast in the mid infrared is linked to the insertion and the ejection of chemical species in the film.L'objectif de la thèse est de réaliser des dispositifs électrochromes flexibles à signature infrarouge contrôlable dont les propriétés électro-optiques sont conférées par un polymère conducteur. En effet, l'application d'une différence de potentiel entre deux électrodes, dont l'une est le polymère conducteur, doit permettre de moduler la signature infrarouge du dispositif en bande II (3-5 µm) et III (8-12 µm), par modifications réversibles des propriétés optiques du polymère conducteur. La couche mince de polymère conducteur est électrochimiquement déposée sur une membrane microporeuse dorée, réflectrice vis à vis du rayonnement incident. Le polymère conducteur passant d'un état optique transparent à absorbant lors du processus électrochimique de dopage-dédopage engendre alors le contraste. Deux polymères conducteurs ont été étudiés : la polydiphénylamine et le poly(3,4-éthylènedioxythiophène). Le cyclage électrochimique des couches minces de polymères conducteurs met en évidence des effets de gonflement réversibles qui dépendent principalement de la nature du dopant et de l'électrolyte de cyclage. L'analyse de l'impédance d'une microbalance à quartz électrochimique, sur lequel est déposé le polymère, a permis de suivre in situ les changements de masse et de morphologie du film pendant les cycles d'oxydoréduction. Les insertions et les désinsertions des différentes espèces chimiques (ions et molécules de solvant) lors des processus redox ont ainsi pu être quantifiées. L'influence de la nature du dopant, l'effet de la nature de l'électrolyte de cyclage, ainsi que le type de signal électrique appliqué (triangulaire ou carré) ont été étudiés.Des dispositifs électrochromes flexibles à base de membranes poreuses et de polymères conducteurs ont été assemblés. Nous avons pu alors montrer que le contraste réversible obtenu dans le moyen infrarouge était lié aux mouvements d'insertion et de désinsertion des espèces chimiques mis en évidence à l'aide de la microbalance à quartz