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Polymère ionique

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(Redirigé depuis Polymères ioniques)

Un polymère ionique (ou ionopolymère) est un polymère qui porte des groupes ioniques ou ionisables[1].

Classification des polymères ioniques

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Selon le type de charge

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  • 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

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  • 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

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Selon leur origine

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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 :

Selon leur composition

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  • 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

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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

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La classification des sites ioniques des polymères est établie en fonction de la nature de leurs charges :

Classification des contre-ions

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La classification des contre-ions est établie en fonction de la nature de leurs charges et selon le nombre d'atomes qui les composent :

Fabrication des polymères ioniques

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Les polymères ioniques peuvent être fabriqués comme les autres polymères par polymérisation ou par modification chimique de polymères préexistants.

Utilisations

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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

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  1. 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
  2. Martin Tiano, « Des transistors souples », Pour la science, no 511,‎ , p. 9.
  3. (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).
  4. (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).