Les polymères conducteurs électroniques (PCE) sont des macromolécules conjuguées présentant une structure de bande similaire à celle des semi-conducteurs inorganiques. L’utilisation des PCE dépend de leur état d’oxydo-réduction. Grâce à un processus de dopage/dédopage, le PCE peut commuter entre deux états redox, ce qui permet d’accéder à tout un panel d’applications liées aux composantes capacitives ou faradiques du courant ou encore à la modification des propriétés optiques : microsupercondensateur, microbatterie, vitrage intelligent. De plus le processus redox s’accompagnant d’une modification de volume, les PCE sont prometteurs comme précurseurs des muscles artificiels. L’association des liquides ioniques comme électrolyte et des PCE est promis à un bel avenir dans le développement des appareils nomades.

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La chromatographie d’exclusion stérique (SEC) permet de déterminer un histogramme des masses molaires en nombre (M_n) et des masses molaires en masse (Mw) d’un polymère ainsi que son indice de polymolécularité. Il s’agit d’une méthode de chromatographie en phase liquide où la phase stationnaire est constituée d’un gel mésoporeux, et la phase mobile d’une solution très diluée de polymères à analyser. Les chaînes les plus longues éluent rapidement contrairement aux chaînes courtes qui pénètrent dans les pores du gel et sont ainsi retardées. La séparation apparait donc dans l’ordre des tailles décroissantes. Il est nécessaire d’effectuer un étalonnage préalable (avec un étalon présentant le même type de conformation que le polymère étudié) pour pouvoir relier le temps de rétention à la longueur de la chaîne. Les méthodes de détection sont diverses en fonction de la nature de la grandeur étudiée : spectroscopie UV, diffusion de Rayleigh, viscosimétrie.

Le couplage entre la SEC et la diffusion multi-angle de la lumière permet de s’affranchir de l’étalonnage. Le rayon hydrodynamique du polymère peut, quant à lui, être déterminé en associant deux autres techniques, la diffusion quasi-élastique de la lumière ou une mesure viscosimétrique.

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Extruder et effectuer simultanément une réaction, tel est l’objectif de l’extrusion réactive. Ce procédé permet de travailler au sein d’un fluide très visqueux comme un polymère fondu. Polymérisation et copolymérisation ont ainsi été mises en œuvre pour la synthèse de polymères biodégradables telles des macromolécules dérivées de l’amidon. La production de copolymères statistiques, branchés ou à bloc ainsi que des thermoplastiques ou thermodurcissables réticulés, a été facilitée par l’utilisation des extrudeuses. Cette technique récente permet la mise en œuvre de nouveaux matériaux, bien souvent en lien avec le développement durable.

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Le polydiméthyle siloxane (PDMS), en raison de la rotule due à l’atome d’oxygène dans la chaîne polymérique, a trouvé de nombreuses applications dans des domaines aussi différents que les produits anti-mousse, les fluides hydrauliques ou les fluides isolants électriques. La réticulation des silicones, en modifiant leurs propriétés mécaniques, a encore élargi leur champ d’action (hydrofugation par des revêtements silicone pour les matériaux de construction, utilisation comme tensioactifs, revêtement du bois, de la pâte à papier …). Pour aller encore plus loin, les chercheurs ont développé des matériaux intelligents ou « smart » à base de silicone comme les polymères auto-cicatrisants voire auto-adhésifs en s’inspirant de la nature.

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Le fluor n’est pas réservé à la prévention de la carie dentaire ! L’introduction d’un atome de fluor dans une molécule organique permet de moduler ses propriétés physico-chimiques. Les molécules ou les complexes fluorés interviennent dorénavant dans de nombreux domaines de la médecine : anesthésie, oncologie, dépistage (IRM, échographie)…

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Les perturbateurs endocriniens (PE) présents dans notre environnement peuvent induire, par exemple, des cancers hormonaux dépendants, un diabète de type 2 ou une modification du développement de l’enfant, et ce, même à faible dose. Les auteurs font le point sur les PE connus du grand public : parabène, biocide, phtalate, bisphénol A et distilbène.

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Toute une panoplie de méthodes spectroscopiques portatives est maintenant au point pour l’analyse des œuvres d’art in situ : la détection de traces de restauration, l’identification de pigments comme le lapis-lazuli qui bien qu’onéreux a été assez largement utilisé, des liants en peinture en sont quelques exemples. L’intérêt de techniques spectroscopiques comme l’infrarouge, la fluorescence ou le Raman est expliqué au travers d’exemples richement illustrés.

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La microfluidique est appliquée à la mise au point de microcolonnes à chromatographie en phase gazeuse portatives pour des utilisations dans des domaines allant du dépistage médical aux procédés industriels. L’article aborde la mise au point de phases stationnaires sur puce de silicium : pulvérisation de couche mince dans des microcanaux ou monolithe poreux à base de silice ; l’idéal serait évidemment de pouvoir utiliser l’air comme gaz vecteur.

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Une enquête à la recherche des principaux constituants chimiques responsables de l’odeur de l’encens menée grâce à la CPV couplée à l’olfactométrie par dilutions successives. Parmi les composés identifiés, on trouve des terpènes, des esters, des cétones mais aussi les fameux acides olibaniques à l’origine de l’odeur de « vieille église ».

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Pure découverte scientifique au départ, l’eau oxygénée ou peroxyde d’hydrogène a été un composé aux propriétés que le chimiste Louis-Jacques Thenard (1777-1857) a étudiées de manière systématique en 1818 tout en cherchant des applications possibles. Celles-ci devaient par la suite offrir de multiples débouchés industriels qui restent toujours d’actualité.

La découverte d’un nouveau composé chimique

Chimiste de renom, connu pour ses nombreuses contributions en chimie, Thenard s’est toujours préoccupé de mettre la science au service de l’industrie. Avant sa découverte, il avait été remarqué par la mise au point d’un bleu de cobalt (ou bleu Thenard) en 1803, utilisé dans la peinture à l’huile pour remplacer le lapis-lazuli. Il avait aussi contribué à la conception d’une nouvelle méthode de fabrication de la céruse (carbonate de plomb) et le procédé avait été industrialisé par le chimiste Roard à Clichy. Thenard était aussi connu pour avoir fait des recherches avec son collègue Joseph Gay-Lussac à l’École polytechnique entre 1808 et 1811 sur l’isolement du sodium et du potassium par électrolyse, ainsi que par des études sur plusieurs composés organiques dont ils avaient élucidé la composition. Formé par Vauquelin, Thenard était en effet un excellent analyste. Élu membre de l’Académie des sciences en 1810, Thenard, devint baron en 1825 en reconnaissance pour sa contribution à la préservation contre l’humidité des peintures sur la coupole du Panthéon. Il fut élu en 1832 président de la Société d’encouragement pour l’industrie nationale.

De la découverte à l’invention

Dans les années 1810, lors de recherches sur les composés dérivés de métaux, Thenard observa qu’un oxyde de baryum en milieu acide donnait lieu à la formation d’une solution aqueuse qui montrait un dégagement gazeux inattendu. Sa curiosité fut satisfaite lorsqu’il constata qu’il s’agissait d’un dégagement de dioxygène de la solution. Et l’analyse de ce liquide révéla qu’il contenait une proportion inhabituelle d’oxygène par rapport à la composition de l’eau ordinaire. D’où le nom d’ « eau oxygénée » qu’il donna à ce nouveau composé. Ses recherches pour identifier et décrire le nouveau composé devaient donner lieu à une série de mémoires présentés à l’Académie des sciences.

Composé de formule H₂O₂, le peroxyde d'hydrogène, nom actuel de l’eau oxygénée, est un liquide clair, légèrement plus visqueux que l'eau, incolore en solution. Thenard s’intéressa aux puissantes propriétés oxydantes du composé et aux applications possibles.

Des applications multiples

Voulant trouver une première application pratique de l’« eau oxygénée », Thenard et son ami le peintre et chimiste Léonor Mérimée pensèrent qu’un essai pouvait être fait pour enlever des taches brunes sur une gravure ancienne. Au moyen d’un pinceau fin, le produit fut mis au contact avec les taches du papier. Celles-ci étant dues à du sulfure de plomb donc brunes, le traitement les transforma en sulfate de plomb blanc. Le résultat étant positif, c’était le premier succès de l’eau oxygénée dans le blanchiment d’un papier, un procédé qui sera industrialisé par la suite.

Toutefois à cette époque, les applications n’étaient pas encore nombreuses. À part les beaux-arts, c’est la médecine qui a employé le produit comme désinfectant. L’emploi à l’échelle industrielle sera réalisé par la suite au moment où des industries auront besoin d’un composé de blanchiment ou de désinfection en grandes quantités.

Si le procédé de préparation de Thenard a été poursuivi jusqu’au XX^e siècle, toutefois le procédé électrolytique a supplanté le procédé chimique original. Le peroxyde d’hydrogène est alors produit par électrolyse de l’acide sulfurique ou de l’hydrogénosulfate d’ammonium avec oxydation anodique, puis hydrolyse de l’acide peroxodisulfurique H₂S₂O₈ ou du peroxodisulfate d’ammonium formé. La distillation permet alors de produire des solutions plus concentrées et plus stables.

Le peroxyde d'hydrogène sert beaucoup pour le blanchiment de la pâte à papier et des textiles. C’est un procédé écologique sans chlore. Il est aussi utilisé pour le traitement des eaux, des sols et des gaz (désulfuration, deNox, etc.) ou comme désinfectant des piscines.

À basse concentration, environ 5%, il sert à décolorer les poils et cheveux, d’où l'expression de« blonde peroxydée », ou, comme fixateur, pour achever une permanente. Il peut servir aussi pour le blanchiment des dents. Désinfectant pour un traitement local il sert au nettoyage des plaies, réputé contre le tétanos et contre indiqué pour les bactéries aérobies (ex : staphylocoque). L'eau oxygénée a été utilisée pendant plusieurs années comme révélateur d'hémoglobine en police scientifique. Cette découverte a été faite par le chimiste allemand Christian Schönbein (1799-1868).

À haute concentration, il peut servir de comburant pour la propulsion de fusées. En se décomposant dans le réacteur il fournit le dioxygène nécessaire à la combustion des combustibles auxquels il est associé. Enfin, le peroxyde d'hydrogène est aussi utilisé lors de la fabrication d'explosifs peroxydés comme le peroxyde d'acétone ou TATP.

Pour en savoir plus :

• Louis-Jacques Thenard: un savant et un acteur de la première industrialisation.
• Produits du jour de la société chimique de France (peroxyde d’hydrogène)
• Découverte du peroxyde d’hydrogène (eau oxygénée)
• Fabrication industrielle de l’eau oxygénée