Polymère ionique
Un polymère ionique (ou ionopolymère) est un polymère qui porte des groupes ioniques ou ionisables[1].
Classification des polymères ioniques[modifier | modifier le code]
Selon le type de charge[modifier | modifier le code]
- polymères anioniques : polymères chargés négativement ;
- polymères cationiques : polymères chargés positivement ;
- polymères amphotères : contenant des charges positives et des charges négatives.
Selon le nombre de sites ioniques et de la continuité des régions d'interactions ioniques[modifier | modifier le code]
- les polyélectrolytes : grand nombre de sites ioniques et continuité des régions d’interactions ioniques. La classification des polyélectrolytes est établie en fonction de la nature des charges portées par le polymère :
- charges positives : polycations ;
- charges négatives : polyanions ;
- charges positives et négatives : polyampholytes.
- les ionomères : petit nombre mais significative de sites ioniques et discontinuité des régions d’interactions ioniques. La classification des ionomères est établie en fonction de la nature des charges portées par le polymère :
- charges positives : cationomères ;
- charges négatives : anionomères ;
- charges positives et négatives : zwitterionomères.
- les halatopolymères ou polymères halato-téléchéliques : oligomères ou polymères linéaires ayant des groupes ioniques ou ionisables à chacune des deux extrémités de leur chaîne. Ces groupes sont généralement des carboxylates ou des ammoniums quaternaires.
- les ions polymères : un seul site ionique par polymère. Ces polymères sont utilisés, entre autres, comme tensioactif ioniques.
Selon la dépendance de leurs sites ioniques au pH[modifier | modifier le code]
- polymères ioniques dépendants du pH : les sites ioniques sont partiellement dissociés selon le pH :
- charges positives : poly(hydrochlorure d'allylamine), poly(N-vinylimidazole)...,
- charges négatives : poly(acide acrylique) ;
- polymères ioniques permanents : les sites ioniques sont complètement dissociés quel que soit le pH :
- charges positives : poly(vinylimidazole quaternisé)...,
- charges négatives : poly(styrène sulfonate) de sodium...
Selon leur origine[modifier | modifier le code]
Les polymères ioniques peuvent être synthétiques, naturels (acide nucléiques, protéines, quelques polypeptides et quelques polysaccharides) ou artificiels. Quelques exemples de polyélectrolytes appartenant à ces deux dernières familles sont listés ci-dessous :
- charges positives : polylysine, chitosane ;
- charges négatives : polyglutamate, alginate, pectine, acide hyaluronique ;
- charges positives et négatives : polyadenine ADN...
Selon leur composition[modifier | modifier le code]
- polymères organiques ;
- polymères inorganique : quelques polymères contenant des fonctions phosphates, silicates, etc.
Certains polymères sont élastiques : on les qualifie alors d'élastomères ioniques ou d'ionoélastomères.
Selon la position des charges[modifier | modifier le code]
Les sites ioniques peuvent être incorporés dans la chaîne polymère (ionènes) ou beaucoup plus fréquemment dans un groupe pendant de cette dernière.
Classification des sites ioniques[modifier | modifier le code]
La classification des sites ioniques des polymères est établie en fonction de la nature de leurs charges :
- les anions sont obtenus par déprotonation de fonctions oxacide :
- oxygène : carboxylate,
- phosphore : phosphonate,
- soufre : sulfonate ;
- les cations sont généralement des sels d’onium obtenus par alkylation d’hétéroatomes :
- azote : ammonium quaternaire,
- phosphore : phosphonium,
- soufre : sulfonium.
Classification des contre-ions[modifier | modifier le code]
La classification des contre-ions est établie en fonction de la nature de leurs charges et selon le nombre d'atomes qui les composent :
- cations :
- monoatomiques : métalliques : métaux alcalins, métaux alcalino-terreux, métaux de transition,
- polyatomiques : ammonium, pyridinium ;
- anions :
Fabrication des polymères ioniques[modifier | modifier le code]
Les polymères ioniques peuvent être fabriqués comme les autres polymères par polymérisation ou par modification chimique de polymères préexistants.
Utilisations[modifier | modifier le code]
En 2020, l'équivalent organique d'une jonction p-n est réalisé à l'aide de deux ionoélastomères (l'un polycationique et l'autre polyanionique) au lieu de deux semi-conducteurs cristallins (les porteurs de charges ne sont plus des électrons mais des ions positifs et négatifs). Le dispositif est incolore, transparent, souple et étirable. L'objectif est de réaliser à terme toute une ionoélectronique remplaçant l'électronique dans des situations où les composants électroniques, rigides et cassants, ne conviennent pas[2],[3],[4].
Références[modifier | modifier le code]
- La définition des polymères ioniques, polymères anioniques, polymères cationiques, polyélectrolytes, polyampholytes, ionomères, halatopolymères et ionènes provient des définitions de l'IUPAC : http://iupac.org/publications/pac/pdf/2006/pdf/7811x2067.pdf
- Martin Tiano, « Des transistors souples », Pour la science, no 511, , p. 9.
- (en) Dace Gao et Pooi See Lee, « Rectifying ionic current with ionoelastomers », Science (revue), vol. 367, no 6479, , p. 735-736 (DOI 10.1126/science.aba6270).
- (en) Hyeong Jun Kim, Baohong Chen, Zhigang Suo et Ryan C. Hayward, « Ionoelastomer junctions between polymer networks of fixed anions and cations », Science (revue), vol. 367, no 6479, , p. 773-776 (DOI 10.1126/science.aay8467).
