Modélisation de l'impact de la concentration de colorant sur les propriétés optiques des polymères via l'indice de réfraction complexe : une méthode d'ingénierie optique

L’utilisation de dopant constitue une approche pratique et dynamique de la modification et de l'amélioration des propriétés optiques des polymères destinés à répondre à des besoins technologiques ou industriels spécifiques. La modélisation constitue en outre une alternative efficace à la méthode d’essais et erreurs, coûteuse et laborieuse pour obtenir les propriétés recherchées. Elle constitue donc un atout pour comprendre et expliciter la relation entre concentration et propriétés optiques. Elle favorise ainsi la synthèse des matériaux et ouvre la voie à des méthodes d’identification de la composition chimique à partir des propriétés optiques mesurées. A cette fin, cette publication présente un modèle utilisé pour décrire et analyser l'effet de la concentration des dopants sur les propriétés optiques d’échantillons polymères via l'indice de réfraction complexe. Les détails du modèle et ses paramètres sont ajustés en fonction des mesures de transmission et de réflexion obtenues pour deux jeux d’échantillons dopé chacun avec un colorant unique à des concentrations variées. Les parties réelles et imaginaires de l'indice complexe sont évaluées en fonction de la concentration des dopants. Les résultats obtenus pour la partie imaginaire corroborent clairement les prédictions de la loi de Beer-Lambert. Une fois terminé, le modèle est utilisé pour effectuer deux tests supplémentaires sur une troisième série d'échantillons dopés avec les deux colorants mélangés à différentes concentrations. Dans un premier temps, la concentration est évaluée à partir des propriétés optiques mesurées. Les valeurs obtenues sont en bon accord avec celles fournies par le fabricant des échantillons. Les concentrations sont ensuite utilisées pour calculer les propriétés optiques au-delà des limites du dispositif expérimental. Une fois de plus, les prédictions correspondent bien aux mesures.