Dissertations / Theses: 'Composite polymère conducteur'

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Fraichard, Lucie. "Nanotalcs fonctionnalisés vers de nouveaux composites conducteurs." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/2614/.

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Abstract:

L'élaboration de matériaux composites multifonctionnels est un sujet actuellement en plein essor en science des matériaux. Le challenge actuel consiste à combiner plusieurs propriétés, chimiques ou physiques, au sein du même matériau. Notre but s'inscrit dans cette thématique et vise à obtenir des charges minérales électriquement conductrices. Parce qu'il combine d'excellentes propriétés de renfort, le talc naturel est actuellement utilisé comme charge dans de nombreuses applications. Cependant, sa nature hydrophobe et inerte est une limitation pour certaines utilisations. Une alternative est d'obtenir par synthèse hydrothermale, des talcs synthétiques qui possèdent une grande pureté, une taille submicronique et qui contiennent une plus grande quantité de sites hydrophiles réactifs. Les talcs ont tout d'abord été modifiés chimiquement par deux procédés : la fonctionnalisation par des nanotubes de carbone et le greffage d'un polymère conducteur intrinsèque, le polypyrrole. Différentes analyses ont montré que la modification du talc naturel par des nanotubes de carbone donnait des charges minérales dont la conductivité électrique est de l'ordre de quelques S. M-1. Tandis que la seconde fonctionnalisation qui consiste à obtenir des hybrides talc-polypyrrole, permet d'obtenir des charges conductrices de l'ordre d'une centaine de S. M-1. L'étape suivante concerne l'élaboration des composites PEBD / talcs modifiés (synthétisées précédemment). L'objectif est d'obtenir des composites aux propriétés mécaniques améliorées et électriquement conducteurs. Les résultats indiquent un seuil de percolation des charges talc-polypyrrole de 20 %m et le module élastique des composites est multiplié par 2 et 4 pour respectivement les talcs naturels et synthétiques modifiés. Les charges ainsi obtenues sont multifonctionnelles car elles apportent des propriétés électriques tout en améliorant les propriétés mécaniques d'une matrice polymère thermoplastique
Elaboration of multifunctional composites is a subject currently booming in materials science. The aim is to combine the respective physical or chemical properties of two or more materials. Our purpose is to get multifunctional fillers with mechanical (reinforcement, lubricant, thermal insulation) and conductive properties. Because it combines these mechanical and lubricant properties, natural talc is currently used as filler, coating or dusting agent in paints, lubricants, plastics, cosmetics, pharmaceuticals and ceramics. However, its hydrophobic and inert nature is a limitation for certain uses which involved chemical reactions. That is why it is important to improve its surface properties. An alternative is to obtain by hydrothermal synthesis, a range of talc-like phyllosilicates with well-defined chemical composition, high purity, submicronic size and which contain a larger amount of hydrophilic sites. Natural talcs and talc-like phyllosilicates are modified with a conductive polymer, the polypyrrole and with carbon nanotubes to obtain conductive properties. The introduction of these conductive fillers in a low-density polyethylene matrix by extrusion has allowed us to demonstrate that the mechanical properties of the matrix are maintained and its conductive properties are quite improved. These composites may be used as sensors or antistatic parts

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Thevenot, Sylvain. "Caractérisation & modélisation numérique du comportement chémo-et thermo-résistif en sorption-désorption d'un Composite Polymère Conducteur." Lorient, 2012. http://www.theses.fr/2012LORIS253.

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Abstract:

L’objectif des travaux présentés dans cette thèse était d’améliorer la compréhension de la réponse électrique des senseurs CPC « chémo-résistif » par l’utilisation d’un système modèle tel que l’EEA-37% NPC, constitué d’une matrice élastomère thermoplastique chargée de nanoparticules de carbone. Des études réalisées avec des senseurs CPC en couche mince ont permis de valider le potentiel de détection de ces transducteurs et de qualifier les capacités barrière au toluène de matériaux nanocomposites isolants tels que le PA12-MMT, poly(amide 12) chargé de nanoplaquettes de montmorillonite. Une expérimentation spécifique a été mise en place afin d’étudier les phénomènes multi-physiques induits au sein d’un CPC sous forme de plaque plane exposé à un composé organique volatile (COV). Le suivi simultané de l’évolution de la masse, des températures, du volume et de la résistance a ainsi permis d’obtenir des résultats inédits destinés à valider les modèles développés par la suite. Des expérimentations spécifiques ont permis d’établir une corrélation mathématique entre la résistivité électrique et la teneur en vapeur organique. Le développement d’un modèle numérique 1D a permis une meilleure interprétation des temps de réponse et des amplitudes des variations mesurées pour la résistance électrique grâce à la visualisation des densités de courant dépendant des gradients de concentration
The aim of this work is to improve the understanding of the electrical response of chemo-resistive CPC sensors. EEA-37% CNP was chosen as model system due to its thermoplastic elastomer matrix filled with carbon nanoparticles. In a first step, the use a thin CPC transducers has allowed to demonstrate their good sensing performances for the quantification of barrier effect towards toluene vapour diffusion of montmorillonite platelets filled poly(amide 12) films. A specific experiment was created to study multi-physics phenomena induced in a flat sheet of CPC exposed to a VOC. The simultaneous monitoring of the behaviour of mass, temperature, volume and resistance has produced innovative results to be used to validate the numerical models developed subsequently. Specific experiments established a mathematical relation between solvent concentration and electrical resistivity. The development of a one-dimensional numerical model was found useful to interpret time lags and amplitudes of resistance variations through the visualisation of current densities depending on concentration gradients

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Dessertenne, Estelle. "Matériaux solide conducteur thermodurcissable : Application aux plaques bipolaires pour pile à combustible." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00808869.

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Abstract:

Parmi les nouvelles technologies pour l'énergie inscrites dans un contexte de développement durable, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) présentent des aspects séduisants. Toutefois, pour rendre cette technologie compatible avec une application à grande échelle, elle doit répondre à des exigences strictes en termes de coût, performance, et durabilité. Alors que les plaques bipolaires métalliques sont pénalisées par leur résistance à la corrosion et celles en graphite par leurs propriétés mécaniques et leur coût (dû aux phases d'usinage des canaux), les plaques bipolaires composites apparaissent attrayantes en raison de leurs propriétés et performances et de leur coût. Cette thèse s'inscrit dans ce cadre, en proposant un matériau composite à matrice organique de type époxy et charges conductrices de graphite. L'objectif de notre étude consiste à mettre au point un matériau thermodurcissable à base d'une formulation époxyde solide (permettant de contrôler sa chimie et plus particulièrement sa réactivité) fortement chargée en graphite. Deux formulations différentes sont étudiées. La première est à base de prépolymère époxy appelé DGEBA et de dicyandiamide (DDA) comme durcisseur. L'autre formulation étudiée est constituée de DGEBA et de durcisseur : le 3,3',4,4'-benzophénone dianhydride tétracarboxylique (BTDA). Ces deux formulations ont la particularité d'être très réactives à haute température (180-200°C) caractérisées par des temps de gel très courts (plus petit que 1min) afin d'avoir un temps de cycle de réticulation court pour une industrialisation de la fabrication. De plus, ces mêmes matrices ont montré une bonne stabilité chimique à température ambiante ainsi qu'une bonne stabilité thermique du système réticulé compatible avec la température d'utilisation des piles en fonctionnement. Concernant les réseaux composites résultant de la polymérisation DGEBA/BTDA et DGEBA/DDA, le module au plateau caoutchoutique est dominé par le taux de charge qui est très élevé (85%), celui-ci est ainsi très proche d'un réseau à l'autre et reste supérieur à 1 GPa. Nous constatons une viscosité relativement élevée pour les systèmes fortement chargés, point à prendre en compte lors du procédé de transformation. Enfin, la dernière partie des travaux réalisés concerne l'étude de mélange constitué de la matrice thermodurcissable (DGEBA/DDA/urée) modifiée par un thermoplastique (PEI). L'originalité et l'intérêt de ce travail résident dans l'incorporation de charges conductrices afin que celles-ci puissent se disperser dans la phase continue ou co-continue époxyde-amine lors de la séparation de phase pour limiter la proportion de charges et ainsi la viscosité des systèmes chargés. L'autre intérêt est d'améliorer les propriétés de résistance à la rupture du réseau époxyde TD final grâce à la présence de la phase thermoplastique séparée.

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Bedel, Vincent. "Mise en oeuvre et optimisation d'un revêtement conducteur poly(époxy) : fils submicroniques d'argent pour la protection foudre de structures aéronautiques." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30144/document.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans une problématique de mise en œuvre et d'étude d'un revêtement conducteur polymère extrinsèque pour la protection foudre des structures aéronautiques de type composite polymère renforcé fibres de carbone (CFRP). Le revêtement est composé d'une matrice poly(époxy) haute performance bi-composant fluide à température ambiante et de fils submicroniques d'argent à haut facteur de forme (AgNWs) obtenus par un procédé polyol. Une attention particulière a été portée à l'étude de l'influence des AgNWs sur la modification de la cinétique de réticulation du système, sa structure physique et sa mobilité moléculaire. La mesure des niveaux de conductivité volumique et surfacique du revêtement met en avant un seuil de percolation électrique pour un taux volumique en AgNWs inférieur à 1%. Une approche originale permettant la détermination des mécanismes de conduction a été effectuée au moyen des mesures de densités de courant imposées dans le revêtement en fonction du taux de charge en AgNWs et de la température. L'analyse du comportement électrique des échantillons aux valeurs critiques de densités de courant a permis d'appréhender les phénomènes responsables des mécanismes de dégradation. Enfin des essais foudres ont été effectués sur des substrats représentatifs d'une structure aéronautique avec différents types de protection foudre. L'analyse des échantillons par ultrasons après essais foudres a mis en avant l'efficacité du revêtement composite polymère conducteur poly(époxy)/AgNWs développé pour lutter contre le délaminage structurel du CFRP
This work deals with the processing and the study of an extrinsic conductive polymer coating for the lightning strike protection of the aircraft carbon fibre reinforced polymer (CFRP) structural parts. The coating consist in a low viscosity bi component high performance poly(epoxy) matrix and silver submicronic wires with a high aspect ratio (AgNWs) obtained by a polyol process. The kinetic parameters, the physical structure and the molecular mobility of the matrix had been investigated as a function of the filler content. The surface and bulk conductivities had been measured as a function of filler content. It exhibits a percolation threshold below 1% in volume. The conduction mechanisms had been studied following an uncommon method of current density measurement as a function of the AgNWs content and the temperature. The critical electrical behaviour of each sample had been investigated through the current density method. It has permitted to understand the phenomenon responsible for the composite's degradation. Finally, lightning strike tests on representative configurations had been carried out. The ultrasonic inspections have highlighted the efficiency of the poly(epoxy)/AgNWs coating to avoid the structural delamination of the CFRP

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Noël, Vincent. "Phénomènes de relaxation et réactivité interfaciale d' électrodes modifiées par un film de poly (3,4-éthylénedioxythiophène) électropolymérisé." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077218.

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Gloaguen, François. "Etude et développement de plaques composites bipolaires pour piles à combustible." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00961189.

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Abstract:

Cette thèse a pour but de contribuer à la mise au point et le développement, de plaques mono ou bipolaires composites pour piles à combustibles à membranes échangeuses de protons (ou PEMFC). Les plaques mono ou bipolaires (selon le type de refroidissement choisi) sont un élément essentiel au fonctionnement des piles car elles l'alimentent en gaz réactifs (hydrogène et oxygène de l'air), assurent la tenue mécanique des cellules, la séparation des compartiments anodique et cathodique, le collectage des électrons, et l'évacuation des " sous-produits " eau et chaleur. L'optimisation des propriétés physico-chimiques et mécaniques des plaques, et de leur procédé d'élaboration, permettra de rendre de ce fait la technologie pile à combustible plus accessible Après une étude bibliographique centrée sur les systèmes composites à taux de charges ou de renforts élevé et leurs propriétés physicochimiques, mécaniques et électriques, la 2ème phase sera axée sur une contribution à l'optimisation des formulations par des analyses morphologiques, physiques et physicochimiques pertinentes. La 3ème phase sera dédiée à l'analyse des plaques mono ou bipolaires après tests en piles afin de permettre des choix entre les différentes formulations ou procédés de mise en œuvre des plaques mono et bipolaires et dégager des paramètres pertinents reliés aux propriétés d'usage et à leur évolution au cours du temps en conditions réelles d'utilisation.

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Gilormini, Pascal. "Contribution à la modélisation de la permittivité diélectrique de matériaux composites absorbants aux ondes hyperfréquences : lois de mélange, lois de changement d'échelle et équations du milieu effectif généralisé." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_GILORMINI_P.pdf.

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Abstract:

Cette étude est consacrée à la modélisation, par les lois de mélange, de la permittivité diélectrique de matériaux composites absorbants aux ondes hyperfréquences. Ces matériaux sont constitués d'inclusions conductrices (noir de carbone ou polymères conducteurs) dispersées dans une matrice polymère isolante. Leurs propriétés électromagnétiques dépendent fortement de la fraction volumique et de la répartition géométrique des charges au sein des matériaux, et notamment du phénomène de percolation. Les modèles basés sur la représentation géométrique asymétrique, présentés au premier chapitre, ne peuvent pas rendre compte d'un seuil de percolation différent de 0 ou de 1. Les modèles de milieu effectif, décrits au deuxième chapitre, constituent un important progrès dans la modélisation des données expérimentales, grâce à la représentation géométrique symétrique. Ils sont cependant mal adaptés au voisinage du seuil de percolation, car la percolation présente une forte analogie avec une transition de phase du second ordre. Le troisième chapitre développe cette analogie, et montre que les propriétés des composites au voisinage du seuil de percolation doivent être décrites par les lois de changement d'échelle. Les techniques pour abaisser le seuil de percolation sont présentées dans le quatrième chapitre. Enfin, le cinquième chapitre est consacré aux modèles récents de milieu effectif généralisé (GEM). Ces modèles combinent les lois de milieu effectif et les lois de changement d'échelle, et fournissent la meilleure modélisation des données expérimentales envisagées dans ce mémoire

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Nguyen, Tuan Anh. "Protection du fer par les polymères conducteurs polyaniline et composite (polyaniline - poly 1,5 - diaminonaphtalène) : électropolymérisation : étude du mécanisme de protection par les mesures électrochimiques locales." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077131.

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Roncali, Jean. "Polymères organiques conducteurs fonctionnalisés." Paris 13, 1989. http://www.theses.fr/1989PA132014.

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Abstract:

Etude de la cinétique de la polymérisation électrolytique de dérivés du chiophène et amélioration de son efficacité et de sa sélectivité en vue d'obtenir la meilleure conductivité électrique possible; relation entre la conductivité et les propriétés spectroscopiques et électrochimiques des polymères. Modification des polythiophènes par voie électrochimique et greffage covalent de groupes fonctionnels sur le monomère; étude des facteurs stériques et électroniques associés aux differents substituants en vue de conserver les propriétés conductrices du polymère. Préparation électrochimique de polymères fonctionnels conducteurs aux propriétés de reconnaissance moléculaire

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Vanga, Bouanga Christele. "Elaboration et caractérisation de composites polymères conducteurs." Le Mans, 2010. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2010/2010LEMA1015.pdf.

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Abstract:

Ce travail concerne l'élaboration et la caractérisation de matériaux composites conducteurs à base de polyaniline (PANI). Deux types de composites conducteurs ont été élaborés : les films composites conducteurs en surface et les composites conducteurs en volume sous forme de poudres. Ces composites sont obtenus par polymérisation in-situ d'aniline en présence de la matrice polymère. Les composites conducteurs en volume ont été préparés à base de poudre de polyamides (PA-11. PA-12) avec différents types d'acides à des pourcentages d'aniline allant de 0. 1% à 8%. Il a été montré que la conduclivité électrique croît avec l'augmentation du pourcentage de PANI. La méthode d'élaboration a permis d'obtenir un seuil de percolation particulièrement bas (0. 4%). Les composites conducteurs en surface ont été obtenus à partir des films de polyuréthane (PU) et de polyamide-6 (PA-6). L'étude de la cinétique de gonflement des films de PU et PA-6 dans l'aniline a montré que le degré maximum de gonflement pour ces films est de 25% et 16% d'aniline, respectivement. Afin d'étudier l'influence de la teneur de PANI sur les propriétés diélectriques et électriques, les films composites ont été préparés avec différents pourcentages d'aniline (0. 5 à 22%). Les mesures diélectriques effectuées en fonction de la température et de la fréquence ont montré que les propriétés des films composites sont proches de celles de la matrice polymère pure pour les faibles pourcentages de PANI (jusqu'à 1. 5% d'aniline). Au delà d'une teneur en aniline de 1. 5%, le dopage des films composites entraîne l'apparition de processus de relaxation de polarisation d'interface attribué à la structure double couche, mise en évidence par spectrométrie Raman, dont l'une contient des amas conducteurs de PANI. Les spectres diélectriques obtenus sont bien décrits par un modèle basé sur la théorie des milieux effectifs de Maxwell-Wagner-Hanai prenant en compte la structure double couche des films et la distribution de particules core-shell de PANI dans la couche composite. Un bon accord entre les données expérimentales et celles du modèle a été trouvé. Les systèmes composites conducteurs obtenus (composites en surface et en volume) grâce à leur valeur de conductivité (~ 10-3 S/cm) et leur capacité de changement de couleur en fonction de l'étal d'oxydation d'aniline peuvent être utilisés dans différents domaines
This work concerns the preparation and characterization of conducting composite materials based on polyaniline (PANI). Two types of conducting composite have been developed : the surface conducting composite films and bulk conductiing composites in powder form. The composites were obtained by in-situ polymerization of aniline in polymer matrix preliminarily swelled with monomer (aniline). The volume conducting composites based on PANI and polyamide (PA-11 and PA-12) were prepared with different types of acid and with aniline percentage ranging from 0. 1 wt. % to 8 wt. %. It was shown that the electrical conductivity of composite increases with increasing of the PANI percentage. It was found that such preparation method allowed obtaining the composites with low percolation threshold (0. 4 wt. %). The surface conducting composites were obtained for the polyurethane (PU) films and polyamide-6 (PA-6) films. The study of swelling kinetics of PU and PA-6 in aniline have showed that the maximum swelling degree for these films is 25 wt. % and 16 wt. % of aniline, respectively. In order to study the influence of the PANI content on the electrical and dielectric properties, the composite films were prepared with different percentages of aniline (from 0. 5 to 22 wt,%). The performed dielectric measurements as a function temperature and frequency have shown that the properties of the composite films are close to those of the pure polymer matrix for low percentages of PANI (up to 1,5 wt. %). For the composite films with aniline content higher than 1. 5 wt. % thé doping process leads to the appearance of the interfacial relaxation process assigned to the double layered composite structure. Indeed as it was found by Raman spectrometry the surface composite consists of two layers - one is the pure polymer matrix and the other one is the layer containing clusters of conducting PANI. The obtained dielectric spectra are well described by a model based on effective medium theory of Maxwell-Wagner-Hanai by taking into accout the double-layered structure of films and the distribution of core-shell particles of PANI in the composite layer. A good agreement between experimental data and those of the model was found. The obtained conducting composite Systems (surface and volume composites) due to their conductivity value (~10-3 S/cm) and to their ability to change color depending on the oxidation state of PANI can be used in gas sensors, as anticorrosion materials and anti-static coatings

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Lonjon, Antoine. "Nanocomposite conducteur polymère - nanofils métalliques : élaboration et analyse des propriétés physiques." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1346/.

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Abstract:

Ce travail présente l'élaboration de nanocomposites conducteurs polymère/nanofils métalliques, faiblement chargés afin de conserver les propriétés mécaniques initiales de la matrice polymère. Un travail préalable d'élaboration de nanofils métalliques conducteurs est réalisé avec différents types de métaux. Ces nanofils conducteurs sont ensuite incorporés dans une matrice thermoplastique isolante de P(VDF-TrFE). Les propriétés mécaniques sont conservées pour un taux de charge inférieur à 5 %vol. Pour les nanocomposites conducteurs situés au-delà du seuil de percolation (0,75 à 2 %vol), une conductivité électrique de 10² S/m est relevée. L'influence du facteur de forme, du métal utilisé, de l'évolution de la cristallinité, de la méthode de mise en œuvre des nanocomposites sont discutés afin d'interpréter les valeurs obtenues
This work shows the elaboration of electrical conductive nanocomposites polymer/metallic nanowires, low filled to preserve the mechanical properties of the polymer matrix. Conductive metallic nanowires were performed with different kind of metals. These conductive nanowires are inserted into an electrical insulator thermoplastic matrix P(VDF-TrFE). The mechanical properties are maintained for filler content below 5 % vol. Above the percolation threshold (0. 75 % volume) the conductive nanocomposites reach a value of electrical conductivity near 10² S/m. The influence of the aspect ratio, metal, crystallinity and process are discussed to interpret the values observed

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Kohut-Svelko, Nicolas. "Synthèse et caractérisation de nanocomposites à base d’un polymère conducteur : la polyaniline." Pau, 2004. http://www.theses.fr/2004PAUU3041.

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Abstract:

La polyaniline est un polymère intrinsèquement conducteur présentant une bonne stabilité vis-à -vis de l’environnement extérieur. Cependant comme la plupart des polymères conducteurs, ce polymère est difficilement utilisable en tant que tel à cause de sa faible solubilité dans les solvants organiques communs et de son infusibilité. Sa mise en oeuvre peut être améliorée par la préparation de particules colloïdales. Ce travail a été effectué afin d’essayer d’améliorer les problèmes d’utilisation de ce polymère. Dans une première étape, l’aniline a été polymérisée par voie oxydante en présence de tensioactifs qui peuvent, de par leurs caractéristiques, améliorer les propriétés du polymère conducteur. Par la présence de chaînes hydrophiles de longueurs différentes, la stabilité des colloïdes est améliorée. De la même façon la présence de groupements amide va influencer positivement la conductivité électrique. Dans le but de former des mélanges Ã base de polymères conducteurs, une autre méthode consiste à synthétiser des latex recouverts par une fine couche de polymère conducteur (PC) afin de former une structure de type â «core-shell». Dans ce cas, la morphologie des particules a pu être contrôlée et les propriétés mécaniques ont été rendues possible, à faible taux de polyaniline, en faisant varier la nature du coeur (thermoplastiques, élastomères, hydrosolubles. . ). Ce procédé de synthèse simple permet de former des composites conducteurs dans des conditions de synthèse dites «douces» facilement transposable au niveau industriel
Polyaniline (PANi) is an intrinsically conducting polymer which exhibits chemical and environmental stability. However like most of this polymer family, it suffers from poor processability due to its insolubility and infusibility. In order to overcome this obstacle, different strategies were attempted and PANi colloids synthesis is one of them. This work was carried out in order to try to improve the problems of use of this polymer. In a first stage, aniline was polymerized by oxidizing way in the presence of surfactant which can, from their characteristics, to improve the properties of conducting polymer. From the conductive properties and the medium stability, two surfactants have been selected. The first one is a nonylphenolethoxylate and insures a good medium stability. The second one contains an amide group which creates H-bond with the PANi backbone and enhances the conductivity. Another method consists in synthesizing latexes covered by a thin layer with conducting polymer (PC). Various submicron-scale PANi based core/shell have been synthesized mediated by non-ionic surfactants. In this case, the morphology of the particles could be controlled and the mechanical properties were made possible by varying the nature of the core (thermoplastics, elastomers, and water-soluble. ). This simple synthesis allows forming conducting composites under “soft” conditions, easily transposable at the industrial level

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Nishikitani, Yoshinori. "Polymères et oligomères conducteurs : matériaux pour l'électronique." Paris 13, 1989. http://www.theses.fr/1989PA132005.

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Etude de films composites formés de polymères conducteurs et de polymères classiques. Etude des propriètés semiconductrices de polymères conjugués dédopés avec inclusion controlée de métaux (cette inclusion augmente l'efficacité des transferts de charge interchaines dans le polymère)

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Ehui, Bernadette. "Electrosynthèse, caractérisation électrochimique et physico-chimique de composites polymères conducteurs électroniques/nafion (un ionomère)." Grenoble 1, 1989. http://www.theses.fr/1989GRE10074.

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Abstract:

Preparation par voie electronique des composites polypyrrole/nation, poly(methyl-3 thiophene)/nation et polyaniline/nation; influence importante de la nature du cation sur leurs proprietes redox. Les composites sont conducteurs electroniques a l'etat dope; l'echange de cation de la matrice a ete realisee avec la cation dimethylviologene; forte sensibilite au ph des proprietes electrochimiques du composite polyaniline/nation. Etude par spectroscopie ir et par sem du composite polypyrrole/nation

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Antar, Zied. "Éco-composites polymères conducteurs (CPC) pour la production d'énergie renouvelable." Lorient, 2012. http://www.theses.fr/2012LORIS283.

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Abstract:

L’augmentation incessante de la consommation mondiale des énergies fossiles risque de plonger notre planète dans une pénurie de ressources énergétiques dans quelques dizaines d’années. Les énergies renouvelables semblent être une excellente alternative pour la production d’une énergie durable et verte. L’objectif de ce travail est d’élaborer des Composites Polymères Conducteurs (CPC) pour la production et le stockage d’énergie. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés au développement d’un absorbeur solaire à base de CPC préparés à l’état fondu en dispersant une charge conductrice (graphite et/ou nanotubes de carbone) dans une matrice polymère isolante (PLA et PA12). Leurs propriétés thermo-optiques ont été mesurées et une étude de leur durabilité a été réalisée. Dans une seconde partie, des CPC possédant un pouvoir thermoélectrique ont été préparés par voie fondue et solvant par polymérisation in situ. Diverses formulations ont été testées et des facteurs de mérite ZT très encourageant ont été obtenus
Owing to the finite supply of fossil fuels and the negative public opinion surrounding nuclear energy, alternative energy resources are the subject of considerable research on a global scale. The aim of this work is to develop a Conductive Polymer Composite for energy harvesting and storage. The first part of this work was dedicated to the development of solar absorber. In fact, CPCs were prepared by melt processing where conductive fillers (graphite and/or carbon nanotubes) were dispersed in an insulate polymer matrix (PLA and PA12). Indeed, thermo-optical properties were measured and the durability of the CPC was checked by controlling the evolution of their mechanical properties during a weathering test. In a second step, CPC with good thermoelectric power were prepared using two routes: melt blending process and solution in-situ polymerization. Various formulations have been tried and some rather interesting results were obtained by recording encouraging values of figure of merit ZT

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Droval, Guillaume. "Élaboration et caractérisation de composites polymères conducteurs électrique et thermique." Lorient, 2006. http://www.theses.fr/2006LORIS068.

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Abstract:

En vue d'une application dans le domaine du chauffage ohmique, l'objectif de ce travail est l'amélioration de la conductivité thermique de systèmes chauffants (à base de composites polymères conducteurs (CPC) diphasiques – mélange immiscible) sans altération significative de la conductivité électrique afin de diminuer le gradient de température au sein du matériau, ce qui, à terme, pourrait endommager le système. L'approche suivie a permis d'étudier et de contrôler de manière indépendante les propriétés thermo-physiques de chacune des phases : une phase conductrice électrique (une matrice de poly(éthylène) haute densité (PEhd) avec des charges de noirs de carbone (NC)) et une phase conductrice thermique (une matrice de poly(styrène) syndiotactique (PSs) avec différentes charges conductrices de la chaleur telles que des microparticules d'oxyde d'aluminium (Al2O3), de nitrure d'aluminium (AlN), de talc ou encore de nitrure de bore (BN)). L'originalité de cette étude réside dans la synergie de propriétés obtenue entre les deux phases thermique et électrique. Ces nouvelles formulations conservent une capacité d'auto-régulation (augmentation de la résistivité électrique avec la température (Coefficient de Température Positif – effet CTP) et permettent une dissipation thermique deux fois plus importante. Enfin, le comportement thermo-électrique en fonctionnement des CPC optimisés a été étudié par la confrontation de données expérimentales obtenues sur bancs d'essais et de modèles de simulations. Les résultats sont tout à fait satisfaisants pour envisager le développement de ces produits pour la conception d'éléments chauffants auto-régulés
Focusing on further application in the field of ohmic heating, the aim of this work is to improve the thermal conductivity of heating systems (based on biphasic conductive polymer composites (CPC) – immiscible blend) without significantly altering electrical properties to ensure that the temperature gradient within the material decreases since that could, in a long run, damage the system. The applied approach allowed to study and control in an independent way the thermo-physical properties of each phase: an electrically conductive phase (high density polyethylene (HDPE) matrix with carbon black (CB) fillers) and a thermally conductive phase (syndiotactic polystyrene (sPS) matrix filled with various thermal micro particles such as aluminium oxide (Al2O3), aluminium nitride (AlN), talc or even boron nitride (BN) among others). The novel feature obtained from this study is the synergy of the electrical and thermal properties of the two phases. These new formulas maintain a self regulating capability (increase of the electrical resistivity as the temperature rises (Positive Temperature Coefficient – PTC effect) and double the heat dissipation. Finally, the thermo-electrical behaviour of optimized CPC in working process has been studied through experimental data and simulation models on benchmarks of pilot tests. These results are fully satisfying in the purpose of developing and designing these materials as self regulating heating elements

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Iglesias, Sophie. "Composites conducteurs polymères hautement déformables pour la récupération d’énergie houlomotrice." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI034/document.

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Abstract:

Ces travaux de thèse ont porté sur l’élaboration d’électrodes déformables pour la récupération d’énergie houlomotrice. En effet, la conversion de l’énergie mécanique des vagues en électricité est possible via un système entièrement souple et basé sur la technologie des polymères électroactifs (ou EAP). Ces matériaux ont la capacité de se déformer sous stimuli électrique, d’où la nécessité de développer des matériaux conducteurs déformables. Le matériau EAP choisi pour l’étude est un élastomère silicone. La formulation de composites à matrice élastomère silicone chargée en particules conductrices carbonées (graphite, nanofeuillets de graphite et nanotubes de carbone) est ainsi la piste suivie pour composer des électrodes déformables. Deux méthodes de mélange, en voie fondu, ont été explorées. La première utilise un mélangeur planétaire, et la seconde utilise en plus un mélangeur tri-cylindre. L’influence sur les propriétés électriques des composites, de la méthode de mélange, de la nature de la charge conductrice ainsi du taux de charges, a été analysée. Aussi, l’étude de la percolation électrique ainsi que l’étude des mécanismes de conduction mis en jeux dans les différents composites ont été réalisées, et complétées par l’observation de la morphologie en microscopie optique et en microscopie électronique. Le comportement mécanique des composites en traction a également été analysé. Enfin, les propriétés couplées électro-mécaniques des composites les plus prometteurs ont été testées. Les mesures permettent de proposer une formulation à base de nanotubes de carbone comme électrode déformable
This PhD work presents the development of stretchable electrodes for wave energy harvesting. Indeed, it is possible to convert the mechanical energy of the waves into electricity thanks to a flexible system based on electroactive polymer (EAP) technology. As EAPs have the ability to deform under electrical stimuli, deformable conductive materials are needed. In this study, the chosen EAP is a silicone elastomer. Composites formulated with silicone elastomer matrix filled with carbonaceous conductive particles (graphite, graphite nanoplatelets and carbon nanotubes) were thus developed. Two mixing methods, by melt compounding, have been explored. The first uses a planetary mixer, and the second uses a three roll-mill. The influence of the mixing method, the nature of the fillers and the filler rate on the electrical properties of the composites has been analyzed. The morphology, as well as the percolation and the conduction mechanisms have been studied. The tensile properties of the composites were also analyzed. Finally, the electromechanical coupled properties of the most promising composites were tested, allowing us to propose a formulation as a stretchable electrode

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MAKHLOUKI, MOHAMED, and Alain Bonnet. "Contribution a l'etude experimentale et theorique des proprietes de transport de composites de polymeres conducteurs : pva-ppy." Nantes, 1991. http://www.theses.fr/1991NANT2072.

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Abstract:

Une des possibilites interessantes pour l'application des polymeres dans le domaine de l'electronique, micro-informatique,. . . Est l'utilisation des composites qui associent la bonne tenue mecanique des polymeres classiques a la conductivite electrique des polymeres conducteurs. L'etude des proprietes de transport (conductivite electrique, pouvoir thermoelectrique) a ete effectuee entre 80 et 300 k sur des composites pva-ppy-fecl#3 ou cucl#2 dopes au-dessus du seuil de percolation. Ces composites sont prepares en exposant des films pva-fecl#3 ou cucl#2 a des vapeurs de pyrrole. Le pyrrole se polymerise facilement sur ces films et le materiau obtenu a de bonnes proprietes mecaniques et une conductivite de l'ordre de 15w##1 cm##1 pour le compose le plus dope. Les analyses xps nous ont permis de mettre en evidence directement la reduction de feiii en feii et de cuii en cui durant la reaction de polymerisation. Cette reduction dans le cas de fe, est confirmee indirectement par les mesures de densite optique. Les analyses effectuees sur les composites pva-ppy-fecl#3 ou cucl#2 montrent qu'ils presentent en surface un exces de chlore par rapport au fer. Cet exces persiste en volume dans le cas des films pva-ppy-cucl#2. L'etude du vieillissement a l'air des films pva-ppy-fecl#3 fait apparaitre en surface, une tendance renforcee a l'oxydation. L'exces du chlore en surface est correle a l'existence d'une raie intense de chloranil ou pvc. Les analyses des films polymerises au microscope electronique a balayage equipe d'une microsonde, montrent que si les composites pva-ppy-fecl#3 presentent une dispersion homogene du dopant, au contraire, la segregation du dopant conduit a la formation d'ilots au sein des composites pva-ppy-cucl#2. L'etude theorique des proprietes de transport montre que pour la plupart des echantillons, les resultats experimentaux peuvent etre interpretes sur la base d'un mecanisme de conduction par sauts a distance variable (loi de mott: t##1#+#4). Cependant, la contribution d'un mecanisme de conduction par effet tunnel assiste par des fluctuations thermiques de potentiel a ete introduite pour mieux rendre compte des variations des courbes experimentales. Le desordre intrinseque et en particulier les liaisons rompues en bout de chaine,. . . Au sein des domaines conducteurs permet de supposer une extension en queue de bande du haut de la bande de valence et du bas de la bande de conduction. Pour les taux de dopage etudie, il apparait que l'elargissement de la bande bipolaronique liante est tel qu'elle recouvre les etats localises du haut de la bande de valence conduisant ainsi a des mecanismes de conduction par sauts au niveau de fermi

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Tassel, Xavier. "Compréhension du mode de fonctionnement des câbles auto-régulants, en fonction de leur matrice et des conditions de mise en oeuvre, et amélioration de leur tenue au vieillissement." Lorient, 2002. http://www.theses.fr/2002LORIS013.

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Abstract:

L'étude des mélanges conducteurs à base de copolymère acrylique, destinés à la réalisation de câbles chauffants auto-régulants dans le domaine du bâtiment, a permis de comprendre les corrélations existant entre les variations des propriétés électriques du câble et les propriétés physico-chimiques de la matrice polymère en fonction de la température. Ces analyses couplées à la connaissance du domaine de température dans lequel évolue le produit, ont conduit à supprimer du procédé de mise en oeuvre, l'étape de réticulation par irradiation et ainsi de réduire notablement le coût de revient du câble. Les travaux consacrés aux systèmes conducteurs biphasiques ont permis de comprendre l'influence des conditions de mise en oeuvre sur la morphologie de la matrice et sur la localisation du noir de carbone au sein du mélange. Ces paramètres définissent les propriétés électriques ainsi que la tenue au vieillissement de ces câbles destinés au traçage thermique. L'optimisation d'une part de la formulation des systèmes chargés de noir de carbone par l'ajustement de la quantité de polymère et de charge, et d'autre part des conditions de mise en oeuvre ont conduit à l'élaboration de câbles de puissances différentes possédant des propriétés thermiques et électriques accrues
This work speaks about self-regulating heating cable which are product with polymers filled with carbon black. These cable are : in floor (heat building), on pipes (heat tracing : froze protection). ACOME use an acrylic copolymer filled with carbon black for the first application. We have found that their physical and chemical properties are closely connected to the variation of their electrical properties with the temperature. The knowledge of this product and its application have allowed to cancel one step of the process called irradiation by electron-beam, which occurs a cost reduction. For the second application ACOME use a conductive polymer blends with carbon black. We've worked on the different step of the process (compound, extrusion, velocity. . . ) to know their influence on the electrical properties. The definition of several new conductive polymer filled with carbon black and process conditions have occured production of cable with different power, good ageing and more competitive price

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SAMIR, FATIMA. "Synthese et caracterisation de nouveaux composites de polymere conducteur : polystyrene-polybithiophene (pst-pbth)." Nantes, 1994. http://www.theses.fr/1994NANT2088.

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Abstract:

Ce memoire decrit la preparation de composites polystyrene-(fecl#3)-polybithiophene et polystyrene-(cu(clo#4)#2 6h#2o)-polybithiophene par synthese chimique en faisant agir une solution de l'oxydant sur des films minces reticules de polystyrene initialement charge en 2-2' bithiophene. Les variations experimentales de la conductivite electrique et du pouvoir thermoelectrique ont ete mesurees en fonction de la temperature entre 80 et 300 k. Afin de caracteriser la structure des composites pst-pbth independamment de l'ordre cristallin, une etude de volume et de surface a ete effectuee par microscopie electronique a balayage equipe d'une microsonde et par spectroscopies de photoelectrons x (xps), infrarouge, raman et mossbauer. Les analyses xps confirment la reduction de l'oxydant associee a la polymerisation du bithiophene et permettent de suivre le vieillissement de ces composites en faisant apparaitre en surface une tendance renforcee a l'oxydation. Les cliches pris au meb montrent une structure poreuse avec une dispersion peu homogene du dopant. L'etude theorique des proprietes de transport montre que, pour les echantillons fortement et moyennement dopes, les resultats experimentaux de la conductivite electrique peuvent etre interpretes sur la base d'un mecanisme de conduction par sauts entre amas bipolaroniques au sein des domaines de polythiophene conducteur. Dans le cas des composites faiblement dopes, la contribution d'un mecanisme de conduction par effet tunnel assiste thermiquement entre domaines conducteurs en contact a ete introduite pour mieux rendre compte des resultats experimentaux. Les variations experimentales du pouvoir thermoelectrique sont correctement decrites par une relation lineaire

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Diebold, Morgane. "Systèmes composites organogélateurs/polymères semi-conducteurs : de la preuve conceptuelle aux matériaux nanostructurés pour l'électronique plastique." Thesis, Strasbourg, 2018. http://www.theses.fr/2018STRAE002.

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Abstract:

L’amélioration des performances des dispositifs photovoltaïques organiques passe par le contrôle de la morphologie de leurs couches actives. Nous avons cherché à préparer une hétérojonction volumique donneur-accepteur nanostructurée en utilisant la nucléation hétérogène du poly (3-hexylthiophène) (P3HT, donneur) par des fibres d’organogélateurs à base de naphthalène diimide (NDI, accepteur). La première partie de ce travail présente l’étude des propriétés d’auto-assemblage d’organogélateurs à cœur NDI substitué par des groupements amides et des dendrons trialkoxyphényles. Nous avons évalué l’influence de la longueur de la chaîne flexible entre le cœur naphthalène et les groupements amides (2 liaisons C-C pour NDI2 et 4 pour NDI4) sur les propriétés physico-chimiques des organogélateurs. La seconde partie de ce travail met en évidence le polymorphisme du composé NDI2 en identifiant 4 polymorphes ainsi que leurs signatures optiques, spectroscopiques et structurales. Un diagramme de phase de l’état solide du NDI2 est proposé. La dernière partie de la thèse concerne l’élaboration de nano-composites donneur-accepteur entre les organogélateurs à cœur NDI et le P3HT. Le processus de formation en solution de ces nano-composites est analysé en suivant les cinétiques de cristallisation du P3HT par spectroscopie d’absorption UV-Visible et les morphologies obtenues (structures shish-kebab) par microscopie électronique en transmission. L’effet nucléant des organogélateurs sur le P3HT a été montré. Les études en cellules solaires des composés P3HT:PCBM : organogélateur ont prouvé que le rendement de conversion énergétique peut être augmenté en présence d’organogélateurs
Improving the performances of organic photovoltaic devices requires morphology control of the active layers. Highly nanostructured donor-acceptor bulk heterojunctions were prepared by heterogeneous nucleation of poly (3-hexylthiophene) (P3HT, donor) on naphthalene diimide organogelators fibers (NDI, acceptor). The first part of this work was dedicated to the self-assembly of NDI-core organogelators substituted by amide groups and trialkoxyphenyls dendrons. We evaluated the influence of the flexible chain between the naphthalene core and the amide groups (2 C-C bonds for NDI2 and 4 for NDI4) on the physico-chemical properties of the organogelators.The second part of this work focused on the polymorphism of NDI2 with identification of four different polymorphs with their optical, spectroscopic and structural signatures. A phase diagram of NDI2 in the solid state was determined. The last part of this manuscript concerns the fabrication of donor-acceptor nano-composites between NDI organogelators and P3HT. The formation process in solution of these nano-composites was analyzed by following the crystallization kinetics of P3HT by UV-Vis absorption spectroscopy and the thin film morphology (shish-kebab structures) by transmission electron microscopy. The nucleating effect of various organogelators on P3HT was demonstrated. Solar cells were made from the composites P3HT:PCBM : organogelator and their energetic conversion yield was shown to be increased in the presence of organogelators

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Saint-Aubin, Karell. "Etude de dispersions de nanotubes de carbone par des polymères pour l’élaboration de composites conducteurs et structurés." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14021/document.

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Abstract:

Cette thèse rapporte l’étude de dispersions de nanotubes de carbone par des polymères, la mise en forme de films composites et l’étude de leurs propriétés mécaniques ou de conduction électrique. La première partie est centrée autour de l’utilisation de l’acide poly-acrylique (PAA), qui se révèle un excellent agent dispersant des nanotubes dans l’eau. Une étude des interactions entre le polyélectrolyte et les nanotubes en fonction du pH est réalisée afin d’identifier les conditions de dispersion optimales. La réalisation de composites pour de potentielles applications dans les encres et peintures conductrices révèle qu’un contrôle suffisamment fin de l’adsorption du PAA et de la stabilité de la dispersion permet l’obtention de films à la fois homogènes et conducteurs électriques. La seconde partie de ce travail concerne l’utilisation d’un copolymère à blocs, le SBM, possédant des propriétés remarquables d’auto-organisation pour la réalisation de composites par voie solvant à base de nanotubes. L’originalité du système réside dans le fait que le SBM est à la fois agent dispersant des nanotubes mais également matrice structurante. Ce travail montre que la structure adoptée par le copolymère, qui dépend beaucoup du solvant employé, influence directement les propriétés mécaniques du matériau. De plus, l’addition de nanotubes améliore sensiblement les performances du composite
This thesis deals with the study of carbon nanotube dispersions by polymers, the processing of composite films and the study of their mechanical and electrical properties. The first part of the work focuses on the use of poly(acrylic) acid (PAA), which proves to be an excellent dispersing agent in water. A study of the interactions between the PAA and the nanotubes is realised, tuned by the pH conditions. The fabrication of composite films, for future applications in the field of conductive inks and paints, shows that a fine control of the PAA adsorption and the dispersion stability allows the formation of homogeneous and conductive composites. In a second part, nanotube composites are elaborated from a block copolymer, the SBM, well-known for its remarkable self organization properties. Interestingly, the copolymer is at the same time the nanotube dispersing agent in the solvent and the structuring matrix of the final composite. This thesis shows that the copolymer structure, which strongly depends on the solvent used, influences the mechanical properties of composite films, and that the addition of nanotubes noticeably improves the performances

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Salhi, Fouad. "Les tétrathiapentalènes disubstitués : nouvelle classe d'hétérocycles soufrés pour l'obtention de polymères conducteurs à motifs TTF." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1999. http://www.theses.fr/1999GRE10034.

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Abstract:

L'elaboration d'une nouvelle classe d'heterocycles soufres 2 12, bases sur le motif tetrathiapentalenes (ttp) est decrite. La synthese des tetrathiapentalenes disubstitues se deroule en une seule etape par couplage de la thiapendione avec dix differents aldehydes (rcho, r = phenyle, thienyle, furyle, etc) dans le phosphite de triethyle. Les monomeres sont caracterises par leurs proprietes spectroscopiques : uv-visible, ir, rmn, rpe, spectroscopie de masse, et leur proprietes electrochimiques. Excepte pour le compose 10, l'oxydation electrochimique des composes 2 12 conduit a la formation de polymeres a hauts potentiels. Les composes 2 (r = ph) et 7 (r = th) ont ete plus particulierement etudies. Les polymeres correspondants ont ete obtenus, ici encore en une seule etape, soit par voie chimique soit par voie electrochimique. Ces polymeres sont conducteurs : le poly-2 a une conductivite de 10##5 s/cm et le poly-7 a une conductivite de 10##2 cm. L'ensemble des proprietes spectroscopiques (uv-visible, ir, rpe) indique que le poly-2 est un polymere base sur le motif ttf vinylogue. Le mecanisme d'electropolymerisation du poly-2 met en jeu la dimerisation du monomere et la formation a haut potentiel du radical trication du dimere. Des experiences de voltamperometrie cyclique couplees d'une part a la rpe et d'autre part a la conductivite ont montre que l'oxydation du poly-2 donne naissance a trois systemes polarons bipolarons et que l'etat conducteur correspond au polymere a demi-charge presentant le maximum de spins. En revanche, le poly-7, motif alterne ttp et bithienyle, a montre deux systemes polarons bipolarons. Enfin, les etudes saxs (source synchrotron esrf) ont mis en evidence la nature polymerique de ces materiaux.

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Nag, Chowdhury Suvam. "Conductive Polymer nanoComposite Quantum Resistive strain Sensors for structural composites damage monitoring." Thesis, Lorient, 2014. http://www.theses.fr/2014LORIS343.

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Un nouveau type de Senseur de déformation Résistif Quantique (QRS) à base de nanotubes de carbone (CNT) a été développé pour le suivi de santé de structures composites (SHM). Les senseurs ont été fabriqués directement par pulvérisation en couche par couche (sLBL) sur la surface de fibres de verre ou de carbone d'une formulation de nanoComposites Polymères Conducteurs (CPC). La réponse des transducteurs CPC a été étudiée sous diverses sollicitations mécaniques en mode statique et dynamique. Différentes stratégies de suivi de santé des composites à l'aide de senseurs piézo-résistifs ont été comparées en termes d'efficacité de suivi des sollicitations mécaniques dans les domaines élastique et plastique et des endommagements. Les résultats montrent que les réponses des senseurs conservent toutes les caractéristiques statiques et dynamiques d'entrée fournissant ainsi des informations utiles pour le SHM. Cela permet d'envisager leur déploiement dans des pièces composites de grandes dimensions, pour évaluer les déformations et les concentrations de contraintes locales et ainsi faciliter la simulation et la modélisation dans ces zones critiques. La réponse électrique des QRS a aussi été utilisée pour évaluer l'accumulation d'endommagement dans les composites en association avec la microscopie et l'émission acoustique (AE) afin de détecter l'initiation de fissures et leur propagation dans des composites stratifiés. Sur la base des résultats obtenus dans cette étude, les QRS étudiés peuvent être considérées comme des capteurs en temps réel peu intrusifs qui semblent être tout à fait appropriés pour effectuer des mesures dvnamioues dans des aoolications d'inoénierie structurelle
A new type of carbon nanotubes based Quantum Resistive Strain sensor (QRS sensor) for structural health monitoring (SHM) has been developed directly on glass fibers' surface via spray layer by layer (slbl) technique. The response of similar transducers was investigated under varying static and dynamic sollicitations. Different strategies of piezo-resistive sensing in GFRP are compared in terms of efficiency to follow mechanical solicitations and damages in both elastic and plastic demains. The results demonstrate that the sensors' output retains ail static and dynamic features of the input thus providing useful information for SHM and further can be extended for composite parts with large dimensions, to probe local stress/strain concentrations and facilitate the simulation of these critical areas. The electrical responses of QRS combined with those of the acoustic emission (AE) technique and microscopy have allowed investigating damage initiation and propagation in laminated composites. Based on the results obtained in this study, the investigated QRS can be considered as real time in situ non strongly invasive sensors which appear to be suitable for performing dynamic measurements in structural engineering applications

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Sixou, Bruno. "Proprietes de transport dans les polymeres conducteurs electroniques." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1996. http://www.theses.fr/1996GRE10271.

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Abstract:

Ce travail est consacre a l'etude des proprietes de transport, conductivite et pouvoir thermoelectrique, de plusieurs polymeres conducteurs electroniques. Le suivi de l'evolution de ces proprietes en fonction d'un seul parametre de structure, a savoir: le desordre cree par le vieillissement dans le polypyrrole ou dans la polyaniline protonee a l'acide camphre sulfonique, le taux de reticulation dans des reseaux a base de polyoctylthiophene, ou la composition dans des composites polyaniline-nafion ou polyaniline-polyoxyde d'ethylene, nous a permis de preciser la nature du processus de conduction dans chacun de ces materiaux, et de degager des caracteristiques communes a ces systemes. Dans les polymeres conducteurs tres desordonnes, on observe un processus de sauts limite par l'energie de charge entre ilots conducteurs polaroniques separes par des barrieres isolantes. Nous montrons que la variation thermique de la conductivite observee experimentalement peut etre obtenue par des simulations numeriques a partir de methodes de milieu effectif. Dans les reseaux de polyoctylthiophene, une correlation est fortement suggeree entre ilots conducteurs et ilots cristallins. Dans les melanges a base de polyaniline, les ecarts observes par rapport a la theorie classique de la percolation sont attribues a ces processus de hopping. Pour des niveaux de conduction croissants, interviennent un effet tunnel entre gros ilots induit par les fluctuations thermiques puis des processus de conduction de type metallique, lies a la structure interne des grains conducteurs et de nature quasi-unidimensionnel. Les mesures de pouvoir thermoelectrique confirment cette image heterogene de la structure. De facon generale, a un terme lineaire en fonction de la temperature, de type metallique, se superpose, une contribution de type semi-conducteur amorphe. Dans les polymeres conducteurs, c'est la microstructure, les heterogeneites de dopage ou les zones plus ou moins cristallines qui determinent en premier lieu les proprietes de transport macroscopiques. La structure locale des chaines intervient dans les processus de conduction a l'interieur des ilots conducteurs et en filigrane dans les proprietes de transport macroscopiques. Dans cette perspective, le vieillissement peut etre decrit comme un grignotage d'ilots conducteurs au profit de barrieres isolantes

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Khaokong, Chuanpit. "Elaboration of electronic conductor composite materials : study of physical and electronic properties." Le Mans, 2008. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2008/2008LEMA1018.pdf.

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Abstract:

Des films de polyuréthanes linéaires et réticulés ont été synthétisés à partir de cis-1,4polyisoprène hydroxytéléchélique avec des di-ou triisocyanates. La possibilité d'utiliser ces types de polyuréthanes comme matrices de polyélectrolytes a été étudiée. L'incorporation de liquides ioniques, l'hexafluorophosphate de I-butyl-3-méthylimidazolium et le chlorure de trihexyltétradécylphosphonium, dans les films polymères a été réalisée, et la conductivité des films a été mesurée par spectroscopie de relaxation diélectrique. En outre, les films polymères ont été utilisés comme matrices supports pour l'électropolymérisation d'un polymère conducteur. Par cette méthode, il a été possible de préparer un spot de polyaniline de la taille précise de l'électrode sur le film de polyuréthane. De plus, un nouveau type d'extenseur de chaîne contenant des unités monomères pyrrole a été synthétisé. L'électropolymérisation des unités pyrrole incorporées dans les structures polyuréthane a été effectuée
The hydroxytelechelic oligoisoprene was synthesized according to well-controlled degradation procedure which has been recently developed in our laboratory, followed by the reduction of carbonyltelechelic cis-1,4-polyisoprene (CTPI) into hydroxytelechelic cis-1,4-polyisoprene (HTPI). Telechelic oligomers were characterized by FTIR, 1H-, 13C-NMR and SEC. Linear and crosslinked polyurethane films were synthesized from hydroxytelechelic cis-1,4-polyisoprene and diisocyanates or triisocyanates using dibutyltin dilaurate as catalyst. The modification of main chain by epoxidation or hydrogenation allows us to modify the properties of films. In this work, we have studied the possibility to use these kinds of polyurethanes as the polyelectrolyte matrix. The incorporation of ionic liquids, 1-butyl-ÿ3-metylimidazolium hexafluorophosphate and trihexyltetradecylphosphonium chloride, in polymer films was done and the conductivity of films was measured by dielectric relaxation spectroscopy. The presence of epoxidation in the main chain of polyurethane allows us to incorporate more amount of ionic liquid in film. Type of ionic liquid has an effect on the compatibility and properties of polyurethane films. The thermal properties of films were determined by DSC and TGA. Moreover, the polyurethane films were used as supporting matrix in an electropolymerization of a conducting polymer. By this method, we can prepare the precise polyaniline spot according to the electrode on the polyurethane film support. In addition, new type chain extender containing pyrrole monomer unit was synthesized. Its structure was confirmed by NMR, mass spectroscopy and elemental analysis. Polyurethanes using this pyrrole derivative chain extender were prepared and the thermal properties were investigated. Finally, the electropolymerization of pyrrole unit in polyurethane structure was performed

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Bouvrée, Audrey. "Développement de composites polymères conducteurs (CPC) en couches minces pour la détection de vapeurs." Lorient, 2007. http://www.theses.fr/2007LORIS108.

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Ce travail de thèse a pour objectif l'élaboration de nouveaux Composites Polymères Conducteurs en couches minces possédant des propriétés chémo-électriques nécessaires à la détection de solvant. Le premier chapitre de ce mémoire est une étude bibliographique permettant d'introduire et de présenter les CPC. Le principe de la percolation sur lequel repose la conductivité de ces composites ainsi que le principe de la détection de vapeurs sont notamment abordés. La diffusion de solvant dans une matrice polymère est également abordée afin de cerner quels sont les phénomènes responsables de la détection. Le chapitre se conclut par une présentation des différentes applications des CPC. L'étude bibliographique présentée dans le second chapitre permet d'aborder la structuration de réseaux de nanoparticules conductrices en couche mince, qui peut être contrôlée par différentes stratégies (utilisation de volumes exclus, auto-association des charges conductrices, modification des énergies de surface). Le troisième chapitre est consacré aux matériaux et techniques exploités pour l'élaboration et la caractérisation des CPC. Le quatrième chapitre présente l'élaboration et les caractérisations morphologiques et chémo-électriques de couches minces de CPC microstructurés à base de nanoparticules de carbone, obtenus par vaporisation couche par couche. Le dernier chapitre est consacré à l'élaboration et la caractérisation de CPC nanostructurés à base de nanoparticules d'or. Les nanoparticules d'or sont individuelles, ce qui permet de mener des investigations pour structurer le réseau conducteur, afin d'apporter des informations quant aux mécanismes de conduction à l'échelle nanométrique
The aim of this thesis is to develop new Conductive Polymer Composites in thin layer with chemo-electric properties for solvent sensing. The first chapter is a literature review to introduce and present CPCs. The percolation and vapor sensing principles are discussed. The solvent diffusion in a polymer matrix is also addressed in order to identify what are the phenomena responsible for sensing. Finally, a presentation of different applications for CPCs. The second chapter is a literature review and deals with the structuration of the conductive nanoparticles network in thin layers. The third chapter is devoted to materials and techniques used in the preparation and characterisation of CPCs. The fourth chapter presents the preparation, morphological and chemo-electrical characterisations of thin layers of microstructured CPCs-based carbon nanoparticles. The final chapter presents the preparation and characterization of nanostructured CPCs-based gold nanoparticles

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Malnoë, Thomas. "Développement et caractérisation de condensateurs nano-composites à base de tantale." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S079.

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Le développement des polymères conducteurs, surtout en termes de stabilité, a permis de les intégrer dans les dispositifs électroniques pour des applications à haute valeur ajoutée. C'est la raison pour laquelle les condensateurs tantale initialement basés sur la technologie MnO2, en tant que cathode, ont été améliorés avec le remplacement de cette dernière par un polymère organique conducteur. Ces nouveaux condensateurs tantale-polymère sont constitués d'une anode en tantale frittée, d'un film diélectrique en oxyde de tantale, et d'une cathode en polymère conducteur, typiquement le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT). Le fonctionnement des condensateurs a d'abord été optimisé uniquement pour de faibles capacités par polymérisation in situ. L'étape suivante consiste à atteindre de plus grandes capacités par imprégnation du polymère conducteur pré-synthétisé. Notre travail a été axé sur la caractérisation fine et la fabrication de prototypes de condensateur. Pour mener à bien cette étude, chaque partie du condensateur tantale-polymère a été caractérisée par différentes techniques physico-chimiques. Nous avons, entre autres, étudié la microstructure du réseau de tantale et les propriétés de la solution commerciale de polymère conducteur pour déterminer les paramètres d'imprégnation des condensateurs. Les caractérisations effectuées au laboratoire sont complétées par une évaluation des performances électriques des prototypes fabriqués dans l'entreprise. Tout ce travail a contribué à la mise sur le marché d'une nouvelle gamme de condensateurs tantale-polymère par l'entreprise Exxelia Tantalum. En parallèle, une étude a été consacrée à la synthèse d'un nouveau couple de polymère plus performant dans le but de remplacer le polymère commercial
The development of conducting polymers, especially in terms of environmental stability, has allowed them to be used in electronic devices for high value applications. That's why tantalum capacitors initially based on MnO2 cathode technology have been improved by the replacement of it with a conducting polymer. Tantalum-polymer capacitors consist of a sintered tantalum anode, an anodic tantalum oxide film as a dielectric, and a conductive polymer cathode made of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). Until recently, those capacitors have been optimized only for low capacities by in situ polymerization. The next step is to reach higher capacities using an impregnated conductive polymer. Our work focused on the characterization and fabrication of capacitors. The main study focused on the characterization of each part of the tantalum-polymer capacitor via physico-chemical investigations. We studied the microstructure of the tantalum network and the properties of the commercial polymer solution to determine parameters for the dip-coating of tantalum anodes. This laboratory characterization is complemented by an assessment of the electrical performances of samples within the company. All this work has contributed to a new range of tantalum-polymer capacitors by Exxelia Tantalum Company. At the same time, a study has been performed in the synthesis of a new pair of polymers in order to replace the commercial polymer

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Fournier, Jérôme. "Contribution à l'étude des matériaux composites conducteurs à matrice époxyde : application à la non linéarité électrique." Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10336.

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Abstract:

Les materiaux a effet ctp ou coefficient temperature positif sont caracterises par une forte augmentation de la resistivite electrique quand ils sont chauffes au-dela d'une temperature critique t#c. Ce phenomene, relativement bien connu dans les composites conducteurs a matrice semi-cristalline, reste mal compris dans les materiaux amorphes tels que les polymeres thermodurcissables charges avec des particules conductrices. Les objectifs de notre travail consistent a etudier les proprietes de differents composites conducteurs a matrice epoxyde, charges avec (i) du polypyrrole, (ii) du noir de carbone, ou (iii) des particules metalliques, a evaluer leur potentiel et leurs limites en tant que systemes de protection electrique, et contribuer ainsi a mieux comprendre les phenomenes de non-linearite electrique dans les materiaux heterogenes aleatoires. Dans une introduction bibliographique, regroupant les differentes classes de materiaux a effet ctp, les nombreux facteurs et les mecanismes a l'origine du coefficient temperature positif sont passes en revue et discutes dans un contexte tres general. L'etude des proprietes thermomecaniques, l'analyse de la structure du reseau de percolation et des mecanismes de conduction sont presentes dans les chapitres ii et iii et s'averent des etapes indispensables a la comprehension des proprietes physiques des composites, telles que l'anomalie ctp. La conjonction de ces trois concepts permet d'analyser les proprietes electriques non-lineaires des materiaux, faisant l'objet d'une quatrieme partie, et de mieux comprendre les origines de l'anomalie ctp selon la nature et la structure des composites. Deux interpretations differentes du phenomene sont proposees en fonction des modes de conduction et de la nature des contacts inter-particules. Dans le cas d'un mecanisme de conduction metallique, une importante transition metal/isolant est possible pour une large gamme de composites, et le role de la matrice et de la fraction volumique de charges est mineur. Dans le cas des materiaux heterogenes aleatoires semi-conducteurs, les parametres lies a l'expansion thermique de la matrice et a la structure du reseau conducteur deviennent predominants, et regissent l'amplitude et la temperature de commutation de l'effet ctp.

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Gningue, Diariatou. "Protection de photoelectrodes semiconductrices par des composites a base de polymeres organiques conducteurs." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066260.

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Abstract:

Photoelectrodes en cds ou cdse protegees par des films de polythiophene (tres adherent mais faible conductivite), copolymere bithiophene/pyrole (i) (activite catalytique augmentee par inclusion de pd et ruo#2) ou composite pvc/(i) contenant ruo#2 (stabilisation de 86% pour la cellule cds avec un rendement energetique de 0,42%)

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Zhang, Linli. "Propriétés électrochimiques d'un composite en polylactide/polypyrrole et synthèse électrochimique d'une membrane en polypyrrole." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27711/27711.pdf.

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Girault, Nathalie. "Synthèse et caractérisation de composites polymères à conduction ionique et électronique." Grenoble INPG, 1991. http://www.theses.fr/1991INPG0080.

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Abstract:

L'électropolymérisation de pyrrole au sein d'un gel de Nafion est la méthode originale employée pour synthétiser des films autosupportés de composites polypyrrole/Nafion améliorant considérablement la tenue mécanique du polypyrrole. L'analyse physicochimique révèle un taux de dopage du polypyrrole par le Nafion de 8% ; la conductivité électronique restant au moins égale aux meilleurs polypyrroles (100 S/cm). Les groupements sulfoniques de Nafion non complexés par le polypyrrole restent disponibles pour assurer une conduction cationique indépendamment de la forme oxydée ou réduite du polypyrrole. Cette propriété augmente l'accessibilité aux sites électroactifs de polypyrrole et permet de considérer le composite comme une électrode pleinement volumique dans un accumulateur électrochimique

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Wolfs, Mélanie. "Polymères hydrocarbonés superhydrophobes élaborés par polymérisation électrochimique : une alternative à la chimie du fluor ?" Thesis, Nice, 2013. http://www.theses.fr/2013NICE4132.

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Abstract:

Une surface est dite superhydrophobe si l’angle de contact d’une goutte d’eau avec cette surface est supérieur à 150°. Les domaines d’application de telles surfaces anti-adhérentes sont variées : du bâtiment avec l’élaboration de vitres anti-salissures au biomédical pour empêcher ou limiter l’adhésion bactérienne en passant par l’aéronautique. La superhydrophobie provient de la combinaison de deux paramètres : la structuration de la surface et la faible énergie de surface du matériau. Dans la plupart des références de la littérature, l’élaboration de telles surfaces s’effectue en plusieurs étapes. La polymérisation électrochimique de monomères conducteurs est une technique simple, rapide et reproductible pour obtenir des surfaces superhydrophobes. En effet, en une seule étape, le film de polymère se dépose et se structure. Cette méthode permet de contrôler les propriétés de mouillage en jouant sur les paramètres électrochimiques (charge de dépôt, substrat, sel électrolyte) ou sur la structure chimique du monomère. Ce travail porte sur l’élaboration et la caractérisation de films de polymères conducteurs obtenus par électrodéposition de dérivés du 3,4-éthylènedioxythiophene (EDOT), du 3,4-ethylènethiathiophene (EOTT) et du 3,4-propylenedioxythiophene (ProDOT) portant une chaîne hydrocarbonée de longueur variable. Des surfaces aux propriétés de mouillage polyvalentes (hydrophiles à superhydrophobes) ont été obtenues. De plus, l’influence de la part chimie et de la part physique sur l’angle de contact à l’eau a été déterminée pour les EDOT hydrocarbonés. Ce travail contribue à trouver une alternative aux composés fluorés. dans la domaine de la superhydrophobie
Controlling wettability of a solid surface is important in many practical applications. This property, resulting from the combination a low surface energy material with a surface structuration, is commonly expressed by the contact angle of a water droplet on the surface. Surfaces with a water contact angle (θwater) larger than 150° are usually called superhydrophobic surfaces. Such surfaces are very interesting because of their expected self-cleaning or anti-contamination properties, which could be applied in various applications such as in biomedical devices, paint or in aeronautics for example. Among all the techniques to prepare superhydrophobic surfaces, electrochemical polymerization is a fast and versatile technique. In current literature on this field, the general approach is the use of highly fluorinated tails to reach the water-repellency. However, as observed in nature, fluorine is not necessary and can present environmental impacts. In this work, we focused on the synthesis of original monomers with hydrocarbon chain as hydrophobic part in order to find alternative to fluorine chemistry to prepare electropolymerized superhydrophobic surfaces. We succeeded to reach high water repellency (θwater > 150°) with hydrocarbon conducting polymers and we determined the influence of chemical and physical parts onto the water contact angle. We also found similar dewetting properties than the fluorinated series meaning the hydrocarbon conducting polymers could be a real alternative to fluorine chemistry

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François, Arnaud. "MESURES DE BRUIT EN 1/f SUR DES COMPOSITES : POLYANILINE / POLYMETHACRYLATE DE METHYLE." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005342.

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Abstract:

Dans cette étude nous utilisons une méthode expérimentale novatrice, la mesure du bruit en 1/f, pour approfondir la compréhension des mécanismes de transport dans les compo-sites polymères conducteurs : polyaniline (PANI) - polyméthacrylate de méthyle (PMMA). Une description précise du dispositif utilisé pour ces mesures est présentée. L'influence de la forme de l'échantillon, de la position des contacts électriques et de la méthode de mesure (2 ou 4 contacts) sur le niveau de bruit enregistré est discutée. Puis nous montrons que les composites PANI-PMMA présentent un bruit en 1/f dont l'amplitude S_R, en fonction de la concentration et de la résistance R, suit les lois d'échelle de la percolation avec des exposants critiques kappa=2.19 et w=1.15. L'influence des défauts est testée par l'introduction intentionnelle de coupure dans le réseau conducteur de PANI. La plus forte sensibilité de S_R, comparée à R, est mise en évidence expérimentalement et par simulation numérique.

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Chapelle, Éric. "Analyse de la résistance thermique d'interface entre inclusion et matrice dans les matériaux composites bons conducteurs de chaleur : application aux matériaux composites à matrice polymère ou métallique." Nantes, 2008. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=31e01db6-b585-44d2-9b67-f64d19e00022.

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Abstract:

Cette étude concerne l’analyse des transferts thermiques au sein de matériaux composites à matrice polymère ou métallique rendus bons conducteurs de chaleur par l’ajout d’inclusions conductrices. Un des points clés de leur élaboration est la maîtrise de la résistance thermique d’interface Ri entre inclusion et matrice. Cependant, les mesures locales de Ri constituent toujours un challenge en raison des faibles sensibilités à Ri et de la faible taille des inclusions. Un dispositif de mesure de Ri entre des fils tendus de nickel (assimilables à des fibres) de quelques dizaines de microns de diamètre et une matrice polymère a été mis au point. La mesure de la température du fil chauffant associée à un modèle thermique a permis d’obtenir, pour différents diamètres de fil et températures, des valeurs de Ri comprises entre 0,1. 10-5 et 1,7. 10-5 m2K/W et ceci, pour des résines thermodurcissables (époxy) et thermoplastiques (EVA, PP). Certaines mesures de Ri ont été validées en utilisant un modèle thermoélastique. Un second dispositif à micro-échelle a été mis au point dans le but de mesurer Ri entre inclusion et matrice dans un composite en cuivre avec des inclusions sphériques de carbone vitreux. L’excitation thermique est réalisée à l’aide d’un faisceau laser modulé et la température est relevée à l’aide d’une microsonde originale constituée d’un thermocouple semi-intrinsèque. Finalement, une procédure d’estimation utilisant un modèle thermique mono-inclusion a permis d’obtenir une première valeur de Ri de 6,1. 10-5 m2K/W. Une étude numérique 3D en régime périodique établi a de plus été réalisée afin d’étudier l’effet de la proximité d’autres inclusions sur les valeurs de Ri estimées
The addition of thermally conductive particles is an effective way to increase thermal conductivity of polymers or to reduce thermal expansion coefficient of metals. For highly filled composites and therefore for a high effective thermal conductivity, the heat transfer at the matrix/particle interface becomes a key point to obtain further improvement. However the thermal interface resistance Ri between particles and matrix is difficult to measure because of the low sensitivity to Ri and because of the small size of the particles. A setup has been developed to measure Ri between nickel wires (fiber-like particle) of a few tens microns diameter and a polymer matrix. The temperature measurement of the heating wire associated with a thermal model allowed to estimate values of Ri between 0. 1 10-5 and 1. 7 10-5 m2K/W and this for various wire diameters, temperatures and polymer matrix (thermoset: epoxy, thermoplastics: EVA and PP). Some Ri measurements have been validated using a thermo-elastic model. Another method based on a homemade thermal microscope was developed in order to measure Ri between particle and matrix in a copper matrix composite with spherical glassy carbon particles. A 3D numerical model in steady periodic regime was developed to study the effect of other particles in the vicinity on the estimated Ri values. The thermal excitation is performed using a modulated laser beam and the temperature is measured using a novel microprobe which consists of a semi-intrinsic thermocouple. Finally, an estimation procedure using a mono-inclusion thermal model was performed and a first value of Ri of 6. 1 10-5 m2K/W was obtained

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Sachan, Abhishek. "Design of nanocomposite quantum resistive vapour sensors for anticipated diagnosis of cancers." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS460.

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Abstract:

La surveillance de la santé humaine et le diagnostic anticipé des cancers (poumon et peau) en analysant le volatolome et en particulier les biomarqueurs présents dans l’haleine ou émis par une zone de peau affectée, est un domaine de recherche émergent. Il s'agit d'une technique non invasive, peu coûteuse, rapide et fiable qui peut être utilisée pour la détection des cancers à ses premiers stades au niveau clinique. Les capteurs de vapeur chémo-résistifs quantiques à base de nanomatériaux (vQRS) peuvent fournir une solution pour développer des nez électroniques (e- nose) à cet effet. La constitution d’une matrice de capteurs performante (e-nose) est nécessaire pour l'analyse de l’haleine ou des COV émis par la peau, car tous deux sont des mélanges complexes de COV incluant différents biomarqueurs. L'objectif de cette thèse était de développer un assortiment de capteurs hautement sensibles et sélectifs pour l'analyse de certains biomarqueurs du cancer du poumon et de la peau. Pour cela, une matrice de senseurs de haute performance a été fabriquée à partir de nanocomposites polymère conducteurs dont l’architecture conductrice construite à base de nanotubes de carbone a été fonctionnalisée par différentes matrices polymères pour en modifier la sélectivité vis-à-vis de différents COV. Dans un premier temps, des mélanges binaires de COV et d'eau ont été analysés avec une matrice de senseurs simple pour évaluer le comportement des capteurs en présence d'humidité. Ensuite, un e-nose plus complexe a été préparé avec neuf capteurs sensibles et sélectifs pour détecter une petite quantité de biomarqueurs du cancer présents dans une grande quantité d'autres COV. Les empreintes gazeuses obtenues à l'aide d'un outil statistique pour les divers mélanges de COV ont permis d'identifier la présence de biomarqueurs. Enfin, différents échantillons d’haleine ont été testés avec le même e-nose. Les échantillons d’haleine ont été recueillis dans différentes conditions et l’e-nose a pu les discriminer efficacement et les situer sur les cartes d’empreintes d’haleines obtenues par analyse statistique
A Human health monitoring and anticipated diagnosis of cancers (lung and skin) by the analysis of the volatolome and in particular the biomarkers present in exhaled breath or emitted by affected skin area is an emerging area of research. This is a non-invasive, inexpensive, fast and reliable technique which can be used for cancers’ detection in their early stages at the clinical level. Nanomaterials based quantum resistive vapour sensors (vQRS) can provide solutions for developing electronic noses (e-nose) for this purpose. A complex sensors’ array is required for the analysis of exhaled breath or VOC emitted by skin as both of them are complex blend of various VOC biomarkers. The objective of this thesis was to develop highly sensitive and selective sensors for cancer biomarker analysis. Therefore, several high-performance sensors’ arrays have been fabricated based on conducting nanocomposites. The carbon nanotubes used to build the conducting architecture were functionalized with different polymer matrices for tuning their selectivity towards different VOC. Initially, binary blends of VOC and water were analysed with simple sensors’ array to evaluate the sensors behaviour in the presence of moisture. Later, a complex e-nose has been prepared with nine differently sensitive and selective sensors to detect subppm amounts of cancer biomarkers present in a large quantity of other VOC. Fingerprints were obtained using a statistical tool for various biomarkers blends which were able to identify the presence of biomarkers. Finally, exhaled breath samples were tested with the same e-nose. The breath samples were collected in different conditions and the e-nose was able to discriminate the different samples effectively by locating them on the breath maps obtained by a statistical analysis

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Garza-Guadarrama, Virginia De la. "Electrodes composites à base de polymères conducteurs et de nanoparticules d'oxydes métalliques de type spinelle pour l'électrocatalyse : réduction d'oxygène." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2004. http://www.theses.fr/2004STR13182.

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Abstract:

Nous avons mis en évidence la faisabilité de l'incorporation directe de nanoparticules d'oxyde à valence mixte NixCo3-xO4 (x=0. 3 et 1) dans une matrice de polypyrrole (PPy) pour l'élaboration d'électrodes composites CV/PPy/PPy(NixCo3-xO4)/PPy. A cet effet, nous avons caractérisé par différentes méthodes physiques, des oxydes spinelles NixCo3-xO4 avec x=0. 3 et x=1 préparés par trois méthodes différentes : décomposition thermique de nitrates (DTN), coprécipitation d'hydroxydes et sol-gel (PECHINI). Les électrodes composites à base de polypyrrole et de cobaltites de nickel NixCo3-xO4 ont montré une grande stabilité vis-à-vis de la réduction de l'oxygène (rro) à des potentiels constantes (<-1V/ECS). Nous avons caractérisé leurs propriétés électrochimiques ainsi que leur réactivité électrocatalytique vis-à-vis de la rro en milieu alcalin. Nous avons trouvé de nouveaux paramètres qui favorisent la rro pour ces électrodes. Des analyses par XPS nous ont permis d'estimer le taux de dopage du PPy par l'ion Cl-. Les taux de charge d'oxydes NixCo3-xO4 avec x=0. 3 et x=1 incorporés dans la matrice de PPy ont été estimés par des analyses TGA et XPS. Les différents paramètres capables de contrôler la production d'eau oxygénée (H2O2) obtenue à partir de la rro, ont été étudiés sur les électrodes composites CV/PPy/PPy(NixCo3-xO4)/PPy. La composition de la cobaltite de nickel NixCo3-xO4 joue un rôle déterminant dans la production de H2O2 par la rro
We have shown the feasibility of preparing multilayered composite electrodes based on polypyrrole (PPy) and mixed valence oxide nanoparticules of nickel and cobalt (NixCo3-xO4 with x=1 and 0. 3). The spinel oxide (Ox) NixCo3-xO4 was dispersed and confined in an inner PPy(Ox) layer sandwiched between two PPy layers. The first layer was electrodeposited on glassy carbon (GC) platelets, so that the resulting electrode had the structure GC/PPy/PPy(NixCo3-xO4)/PPy. NixCo3-xO4 spinel oxides were synthesized by: thermal decomposition of nitrates, hydroxides co-precipitation and sol-gel (PECHINI). Physical methods were used to characterize the oxides before and after embedment in the composite electrodes. These composite electrodes exhibit high electrocatalytic reactivity towards the oxygen reduction reaction (orr) to constant potentials (<-1V/SCE) and remarkable stability in alkaline medium. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was used to determine the doping degree of PPy by Cl- ions. The mass of the oxide embedded in PPy was estimated by thermogravimetric analysis (TGA) and XPS. In this work, we have studied the parameters that control the formation and yields of hydrogen peroxide (H2O2), obtained from the orr on CV/PPy/PPy(NixCo3-xO4)/PPy composite electrodes, with x=0. 3 and 1. The amounts of H2O2 produced by the rro, determined indirectly by iodine spectrometry, depend strongly on the oxide stoichiometry

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Boukerma, Kada. "Propriétés interfaciales de nouveaux composites conducteurs à base de polypyrrole utilisés comme charge pour des polymères thermoplastiques." Paris 7, 2005. http://www.theses.fr/2005PA077198.

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Abstract:

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés, dans un premier temps à la préparation d'une série de poudres de PPy à dopage mixte (Cl/AOT) et (HSCVAOT) par une polymérisation oxydative en utilisant le surfactant anionique di(2-éthylhexyl) ester de l'acide sulfosuccinique (AOT). Les résultats de l'analyse élémentaire et l'XPS ont montré que le surfactant est incorporé dans la structure de polypyrrole et améliore la conductivité à une valeur optimale correspondant à un rapport Py/AOT= 7/1. En outre, le surfactant minimise l'énergie de surface des ces poudres de PPy, ce qui améliore leur dispersion et leur adhésion dans une matrice de polypropylène ainsi que la conductivité du composite final PP/PPy-AOT. Dans un second temps, nous avons mené une étude physicochimique de nouveaux composites argile/PPy et carbure de silicuim/PPy, en terme de composition chimique en surface par XPS et des mesures de conductivité électriques et enfin une étude morphologique et mécanique des polymères chargés par ces composites. Nous avons mis en évidence le rôle du surfactant acide dodécylbenzosulfonate (DBSA) sur ces propriétés et avons conclu que les surfactants sont un composants essentiel pour le développement de nouvelles charges conductrices à base de polypyrrole
In this work, we report first on the preparation of a series of PPy powders by oxidative polymerization in aquous soulution with mixed doping (Cl/AOT) and (HSCVAOT) by using an anionic surfactant, sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate (AOT). Elemental Analyses and XPS confirmed that the surfactant is incorporated into the PPy structure. The addition of AOT enhance the conductivity of PPy with an optimal value corresponding to molar ratio Py/AOT =7/1. Moreover the surfactant has the effect to minimize the surface energy of PPy, which improves their dispersion and their adhesion in a matrix of polypropylene as well as the conductivity of the final composite obtained PP/PPy-AOT. In the second time, we investigated the physico-chemical properties of new clay/PPy and silicon carbide/PPy composites. We characterized them in terms of chemical composition on the surface and the bulk by XPS and elemental analysis, and conductivity measurements. In addition the morpholocical and mechanical properties were investigated for this new composites filled polymers. We have shown the surfactants (here DBSA) has a dramataic effect on these physicochemical properties and that they constitute an essentiel building block in the development of novel fillers based on polypyrrole

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Fraysse, Jérôme. "Composites polyaniline/polyméthacrylate de méthyle : percolation, transport électronique et propriétés mécaniques." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10201.

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Abstract:

Dans ce travail nous nous interessons aux composites constitues par la dispersion d'un polymere conducteur electronique intrinseque : la polyaniline (pani) dans une matrice polymere isolante : le polymethacrylate de methyle (pmma). Ces materiaux sont une realisation exemplaire de systemes a tres faible seuil de percolation electrique. La comprehension des proprietes de transport electronique au voisinage de ce seuil renvoie d'une part aux proprietes intrinseques de la phase percolante, et d'autre part au phenomene de percolation. Nous exposons donc tout d'abord differents modeles decrivant le transport dans les milieux desordonnes et nous examinons leur pertinence dans le cadre des systemes de pani pure. Il apparait qu'un modele de sauts entre grains conducteurs faisant intervenir effet tunnel et activation thermique est bien adapte. Nous caracterisons ensuite la variation thermique de la conductivite de des composites et nous verifions que la loi d'echelle de la theorie de la percolation est suivie sur toute la gamme de temperature exploree (10-320 k). Alors que le seuil de percolation demeure constant, on obtient le resultat original d'un exposant critique augmentant continument lorsque la temperature diminue. Nous interpretons cette observation en invoquant la modification de la forme de la distribution de conductances locales et montrons qu'elle est coherente avec le modele de grains conducteurs precedemment cite. Enfin, un eclairage complementaire sur la structure et la morphologie de la phase de pani est apporte par des techniques d'imagerie directe et indirecte (notamment par analyse thermo-mecanique).

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Saint-Aubin, Karell. "Etude de dispersions de nanotubes de carbone par des polymères pour l'élaboration de composites conducteurs et structurés." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00583931.

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Abstract:

Cette thèse rapporte l'étude de dispersions de nanotubes de carbone par des polymères, la mise en forme de films composites et l'étude de leurs propriétés mécaniques ou de conduction électrique. La première partie est centrée autour de l'utilisation de l'acide poly-acrylique (PAA), qui se révèle un excellent agent dispersant des nanotubes dans l'eau. Une étude des interactions entre le polyélectrolyte et les nanotubes en fonction du pH est réalisée afin d'identifier les conditions de dispersion optimale. La réalisation de composites pour de potentielles applications dans les encres et peintures conductrices révèle qu'un contrôle suffisamment fin de l'adsorption du PAA et de la stabilité de la dispersion permet l'obtention de films à la fois homogènes et conducteurs électriques. La seconde partie de ce travail concerne l'utilisation d'un copolymère à blocs, le SBM, possédant des propriétés remarquables d'auto-organisation pour la réalisation de composites par voie solvant à base de nanotubes. L'originalité du système réside dans le fait que le SBM est à la fois agent dispersant des nanotubes mais également matrice structurante. Ce travail montre que la structure adoptée par le copolymère, qui dépend beaucoup du solvant employé, influence directement les propriétés mécaniques du matériau. De plus, l'addition de nanotubes améliore sensiblement les performances du composite.

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Ajlani, Abdallah. "Elaboration de polyéthylène conducteur par inclusion de sel (TTF-TCNQ) : caractérisation électrique et propriétés de détection chimique en phase gazeuse." Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10248.

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Abstract:

L'utilisation des materiaux organiques, habituellement isolants, envahit depuis quelques annees le domaine de l'electronique grace a la mise en evidence de proprietes conductrices. Le genie chimique permet aujourd'hui aux materiaux moleculaires d'atteindre des proprietes semiconductrices. Le domaine des polymeres, a caractere essentiellement amorphe, est par contre moins explore bien qu'il permette d'obtenir sous forme composite des proprietes interessantes pour l'electronique. Dans ce travail nous presentons les criteres d'elaboration d'un materiau composite dont nous evaluons les aptitudes a etre utilise dans une structure de capteur de gaz. Le materiau composite est constitue d'un polyethylene faible densite dans lequel un sel (ttf-tcnq) se developpe en dendrites lors d'un traitement physico-chimique. Les conditions, teneur en sel, temperature, vitesse de sechage, trempe, permettent d'obtenir une distribution uniforme de dendrites donnant un chemin de percolation pour de tres faibles teneurs en sel (0,3 pour cent). Le materiau a ete elabore sous forme de film mince, pour realiser des structures metal/composite/metal utilisees pour la caracterisation electrique. En courant continu, la conductivite montre l'existence d'un mode de conduction ohmique a faible champ auquel se superpose une conduction par injection. L'existence du phenomene de percolation sur ces deux modes de conduction, implique une interpretation de la conduction du composite par les methodes des milieux effectifs. En courant alternatif (jusqu'a 10mhz), les mesures permettent de proposer un modele d'impedance de la structure. Par une interpretation des pertes dielectriques, un domaine de frequences, caracteristique du composite est mis en evidence: des hypotheses d'interpretation sont proposees. La structure ainsi caracterisee est ensuite soumise a des essais de sensibilite a la pollution d'un flux d'argon par differents gaz (o#2, no#2, co#2, vapeur d'eau). Des resultats prometteurs sont presentes, en particulier pour des pollutions inferieures a 100ppm en co#2

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Fogel, Mathieu. "Mise en œuvre de composites structuraux conducteurs par pulvérisation de dispersions NTC : résine époxy sur nappes fibres de carbone." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30074/document.

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Abstract:

Ce travail présente un procédé innovant de mise en œuvre des composites basé sur le dépôt par pulvérisation des dispersions NTC / époxy a été développé. Une mise en œuvre avec succès de composites à renforts fibres de carbone chargés en nanotubes a montré l'adéquation de ce procédé afin de créer un matériau multi-échelles, où l'insertion de nanotubes de carbone en tant que charge conductrice confère au composite à renforts macroscopiques (fibre de carbone) une nouvelle dimension nanoscopique (nanotubes de carbone). En second lieu, les propriétés électriques et mécaniques des composites à renforts fibres de carbone dopés en nanotubes de carbones ont été étudiés. Une influence des NTC sur la conductivité électrique des composites est mise en lumière, contribuant à l'homogénéisation de la conductivité électrique dans le stratifié. Répondant à notre problématique initiale, cette augmentation légère mais sensible permet l'intégration et l'homogénéisation de la fonction conductivité électrique au sein d'un matériau composite multifonctionnel. À l'opposé, peu d'influence des NTC sur les propriétés mécaniques de composites n'a pu être observé dans ce travail de thèse
The main goal of this work was to create multiscale Carbon Fiber-Reinforced Polymers by inserting carbon nanotubes in the matrix of the composite material to improve and homogenize the through-thickness electrical conductivity. Multiscale composites manufacturing was proposed through addition of carbon nanotubes to a standard composite conferring a nano-dimension to the material. A spray deposition technique of CNT / epoxy mixtures was developed. CNT-doped CFRP material in which the matrix came exclusively from the spraying process were successfully produced. An influence of carbon nanotubes on the transverse (Z direction) and orthogonal (Y direction) electrical conductivity could be obtained. A slight but noticeable increase of the conductivity was achieved. More than the inherent values reached, the electrical conductivity was homogenized throughout the whole laminate. This achievement could be one step in order to solve the issue of "edge-glow" on aeronautical structures

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Jouni, Mohammad. "Nouvelles architectures de nano-systèmes polymères conducteurs à base de mélanges de nanocharges conductrices." Thesis, Lyon, INSA, 2013. http://www.theses.fr/2013ISAL0148/document.

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Abstract:

Le domaine de nanocomposites polymères conducteurs a fait l’objet de nombreux travaux et recherches, vu que ces matériaux présentent un fort potentiel pour de nombreuses applications concernant différents secteurs. Toutefois, malgré les progrès et les résultats obtenus pour l’instant, les performances de ce type des matériaux restent insuffisantes pour certaines applications qui peuvent requérir l’association de diverses propriétés (électriques, thermiques, blindage électromagnétique…). Dans cette thèse, on détaille l’élaboration et la caractérisation de nanocomposites polymères conducteurs. Deux types de nanocharges conductrices (nanotubes de carbone (MWCNTs) et nanoparticules d’argent (Ag-NPs)) ont été dispersées soit dans un polymère thermoplastique (polyéthylène PE), soit dans une matrice thermodurcissable (résine époxy amine). Les nanocomposites polymères conducteurs obtenus ont présenté de bonnes propriétés électriques et thermiques ainsi qu’une bonne tenue mécanique favorisée par des taux de charges relativement faibles. La thèse a non seulement étudié des propriétés fondamentales d’un point de vue expérimental mais aussi plus théorique avec de la modélisation. Entre autres, on a pu analyser les mécanismes de conduction à très basses température dans ce type de composites. Les propriétés en termes de conductivité thermique se sont révélées cohérentes avec celles obtenues en conductivité électrique. Des propriétés de blindage électromagnétique de nos composites à base de PE ont été mis en évidence par résonance magnétique nucléaire (RMN)
Conductive polymer nanocomposites have been the object of intense researches and investigations recently. In fact, these materials have shown a great potential to be useful for many applications including different sectors. However, despite the promising results reported at the moment in this area, there is still a lack in the performance which can be improved by synchronization of their properties. In this PhD work, we present the preparation and full characterization of conductive polymer nanocomposites. Two kinds of conductive nanofillers (carbon nanotubes (MWCNTs) and silver nanoparticles (Ag-NPs)) have been dispersed either in a thermoplastic polymer (polyethylene PE), or in a thermoset matrix (epoxy amine). The conductive polymer nanocomposites obtained exhibit good electrical and/or thermal properties with conserving the mechanical properties ensured by low fillers fraction. The study was not only based on experimental characterizations but also on modulation to analyze the charge carrier transport at very low temperature in these systems to provide successful understanding to some basic properties which are still actually not fully investigated. Electrical properties are in good agreement with thermal properties. Electromagnetic shielding of our PE based nanocomposites have been studied by Nuclear Magnetic Resonance (NMR)

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Et, Taouil Abdeslam. "Effets des ultrasons haute fréquence sur l’électrosynthèse des polymères conducteurs." Thesis, Besançon, 2011. http://www.theses.fr/2011BESA2025/document.

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Abstract:

L’objectif de ces travaux est d’étudier les effets d’une irradiation ultrasonore haute fréquence (500 kHz) sur la synthèse électrochimique de polymères conducteurs en milieu aqueux. Les ultrasons favorisent la réaction de polymérisation électrochimique en augmentant le transport des espèces électroactives vers l’électrode. Ils engendrent des films plus compacts, présentant une topographie plus fine et plus homogène. Les effets chimiques engendrés par la propagation de l’onde acoustique permettent un meilleur taux de dopage des films. Néanmoins, leur conductivité électrique se trouve légèrement diminuée, dû à une dégradation des chaînes polymères par l’activité cavitationelle. La possibilité de contrôler les propriétés de morphologie fut mise à profit dans différentes applications comme celles des capteurs pH potentiométriques ou des revêtements anti-corrosion. Pour de telles applications, utilisant ces films en tant que couche fonctionnelle, les surfaces obtenues en présence d’irradiation ultrasonore mènent à de meilleurs résultats. Une technique de masquage sélectif à base d’ultrasons focalisés a également été développée afin d’élaborer un substrat biphasique laissant présager d’intéressantes applications biologiques
This study deals with the effects of high frequency ultrasound (500 kHz) irradiation on the electrochemical synthesis of conducting polymers in aqueous media. Ultrasound favors electrochemical polymerization reaction by improving mass transfer of electroactive species towards the electrode. It leads to films more compact, presenting a thinner and more homogeneous topography. Chemical effects generated by the acoustic wave propagation enable a higher doping level for the films. However, their electrical conductivity is slightly reduced, due to partial degradation of polymer chains by cavitational activity. The possibility to control morphological properties was used in different applications such as potentiometric pH sensors or anti-corrosion coatings. For such applications, using these films as functional layers, the irradiated coatings lead to better results. A selective masking technique, based on focused ultrasound, has been developed as well in order to elaborate a biphased substrate permitting interesting biological applications

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Longhin, Marco. "Étude d’alliages à base de CoSi et de composites à base de polymères pour la thermoélectricité." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2015. http://www.theses.fr/2015ENCM0002.

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Abstract:

La récupération de chaleur perdue lors des procédés industriels grâce à la thermoélectricité peut contribuer au développement des économies d'énergie. Pour une plus large diffusion des convertisseurs thermoélectriques, le facteur de mérite ZT n'est pas le seul critère à prendre en compte ; le coût et l'éco-compatibilité des éléments utilisés, la facilité de synthèse et de mise en forme sont des aspects également importants. Deux familles de matériaux, encore peu présentes dans la littérature, répondent assez bien à toutes ces exigences : les siliciures et les composites. Nous nous sommes intéressés au siliciure de cobalt CoSi, ainsi que aux alliages et aux composites obtenus à partir de cette phase.Nous avons tout d'abord étudié la nanostructuration. La fusion à arc suivie d'un broyage mécanique ou la mécanosynthèse ont permis de synthétiser des cristallites de CoSi avec une taille de 13 nm. Ces poudres présentent une bonne stabilité chimique et un grossissement de grain limité jusqu'à 400 °C. Pour des températures plus élevées, une croissance cristalline importante s'accompagne d'une perte de silicium et de la formation de Co2Si. La nanostructuration diminue la conductivité thermique de CoSi de 35% par rapport au matériau massif. Le facteur de mérite ZT=0,15 obtenu à une température T=300 °C est supérieur à celui de CoSi synthétisé par four à arc mais légèrement inférieures à celui d'un monocristal.Différents éléments ont été envisagés pour former des alliages avec CoSi sur la base de considérations pratiques ainsi que sur les résultats de calculs ab initio. Certains se sont montrés insolubles dans CoSi (Ca, Zr, Nb, Mo, Sn, Ta, W et Pb), d'autres très peu solubles (Ti, V ou Cu). Des solutions solides de composition Co0,85Cr0,15Si, Co0,90Mn0,10Si et CoSi0,92Zn0,08 ont aussi été synthétisées, mais le facteur de puissance des deux premières est inférieure à celui de CoSi.Nous avons comparé trois polymères intrinsèquement conducteurs et commercialement disponibles : la polyaniline (PANI), le polypyrrole (PPy) et le polyéthylène(3,4dioxythiophéne) dopé avec le polystyrène sulfonate (PEDOT:PSS). Pour former des composites contenants l'alliage Co0.85Fe0.15Si, le PPy s'est avéré être le polymère le plus adapté. Le meilleur facteur de puissance PF=2,5 μW/m⋅K2 a été obtenu avec une fraction volumique de polymère ϕ=10%, toutefois la tenue mécanique pour cette composition est limitée. Les performances de ces composites sont toujours inférieures à celles de la phase la plus performante ; l'intérêt de ces matériaux réside donc surtout dans leur grande facilité de mise en forme
Wasted heat recovery through thermoelectricity can contribute to a more sustainable energetic model. For a large-scale application of thermoelectric devices, their efficiency is not the only criterion to consider; materials should be easy to synthesize and made of abundant, cheap and environmental friendly elements. Silicides and composites are little known thermoelectric materials that meet all these requirements. We studied the cobalt silicide CoSi and some alloys and composites obtained using this phase.Firstly we investigate whether nanostructuration allows increasing the thermoelectric properties of CoSi. CoSi crystallites with a size of 13 nm were synthesized by arc melting followed by mechanical milling or by mechanical alloying. These powders showed good chemical stability and a limited grain growth up to 400 °C. At higher temperatures grain coarsening is accompanied by a loss of silicon and the formation of Co2Si. The thermal conductivity of CoSi was reduced by 35% by nanostructuring. A ZT=0.15 was obtained at T=300 °C, which is higher than that of CoSi synthesized by arc melting but slightly lower than that of CoSi single crystals.Various elements were considered in order to form a solid solution with CoSi, taking into account common sense considerations and the results of ab initio calculations. We observed that Ca, Zr, Nb, Mo, Sn, Ta, W and Pb are not soluble while Ti, V and Cu have a limited solubility. The phases Co0.85Cr0.15Si, Co0.90Mn0.10Si and CoSi0.92Zn0.08 were also synthesized but the first two have a lower power factor than CoSi.We compared three commercially available intrinsically conducting polymers: polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy) and polyethylene (3,4dioxythiophene) doped with polystyrene sulfonate (PEDOT: PSS). PPy demonstrated to be the best polymer to form composites containing Co0.85Fe0.15Si. The highest power factor, PF=2.5 μW/m.K2, is obtained for a volume fraction of polymer ϕ=10%, nonetheless this composition induces poor mechanical strength. The thermoelectric performances we measured were always inferior to the ones of inorganic phase, thus the main advantage of these composites is their ease of shaping

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Bortolussi, Vincent. "Etude expérimentale et numérique de la conductivité de revêtements composites métal-polymère déposés par projection dynamique par gaz froid sur substrat composite à matrice organique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLEM075/document.

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Abstract:

La réalisation de revêtements métalliques en surface de matériaux composites à matrice organique est possible par le procédé cold spray. La construction de tels revêtements à partir de particules de cuivre sur un substrat contenant des fibres de carbone n'a pu aboutir que grâce à l'ajout d'une poudre polymère. Malgré son rôle dans la construction des dépôts, le polymère présente le désavantage d'être un très bon isolant électrique ayant, de ce fait, une influence très néfaste sur la conductivité des dépôts cold spray. Ces travaux ont donc été concentrés sur l'étude de l'influence de la microstructure de ces dépôts sur leur conductivité électrique. Plusieurs poudres de cuivre ont été mélangées dans diverses proportions avec du PEEK, un polymère thermoplastique. La projection cold spray de ces mélanges a abouti à la formation de dépôts homogènes sur les substrats composites. L'influence des caractéristiques des poudres et des paramètres de projection sur les caractéristiques des dépôts a été étudiée. De même, la déformation du PEEK lors de la projection a été analysée car elle joue un rôle important dans la construction du dépôt. L'étude des propriétés mécaniques du PEEK et des conditions de projection ont permis de simuler sa déformation. Dans la microstructure du dépôt, la présence du PEEK limite les contacts entre les particules de cuivre, abaissant fortement la conductivité électrique des dépôts. Un modèle morphologique de la microstructure a été développé afin d'étudier l'influence de la morphologie de la phase de cuivre sur la conductivité des dépôts. Ce modèle a permis de simuler des microstructures présentant diverses morphologies en 3 dimensions. Il ouvre ainsi la possibilité d'étudier numériquement l'influence de la morphologie de la microstructure des dépôts sur leur conductivité électrique. La conductivité a été mesurées expérimentalement sur des échantillons de dépôt. Un mélange de poudre et des paramètres optimaux ont alors pu être identifiés pour obtenir un dépôt cold spray sur un substrat composite à matrice organique avec une conductivité satisfaisante mais encore inférieure à celle du cuivre massif
The Cold Spray process allows to manufacture metallic coatings onto Carbon Fiber-Reinforced Composite (CFRP). This process relies on the spraying of high-velocity powder particles to result in high deformation and build up to form a dense coating. However, forming a coating made of copper particles onto a substrate containing carbon fibers was achieved out only by mixing metallic powder with a polymer powder. Although the polymer allow to build up the coating onto CFRP, it is highly electrically insulating. It would therefore decrease the electrical conductivity of the coating drastically. Investigations were carried out on the influence of the coatings microstructure on electrical conductivity. Various copper powders, with different morphologies, granulometry and oxygen contents were mixed with PEEK powder, i.e. a thermoplastic polymer. Cold spray of these powders leads to homogeneous coatings onto CFRP. The characteristics of these coatings were studied as a function of the influence of powder characteristics and spraying parameters. The deformation of the PEEK was also investigated as it governed the build up of the coating. Mechanical testing of PEEK samples and in-situ spraying measurements were performed to feed impact simulations. Then, simulated and experimental impact morphologies of copper particles onto PEEK were compared. The PEEK behavior under impact also prevented sound contacts between copper particles, which decreased the coatings electrical conductivity significantly. A morphological model of the microstructure of the coating was developed to reproduce microstructures in 3D numerically. It allows to investigate numerically the influence of the copper phase morphology on coating conductivity. This conductivity was measured experimentally for various starting copper powders. A carefully selected blend of copper and PEEK powders and optimized spraying parameters lead to homogeneous coatings onto CFRP with an acceptable electrical conductivity but still below bulk copper conductivity

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Kumar, Bijandra. "Development of smart textiles with low environmental footprint from Conductive polymer nanoComposites." Lorient, 2010. http://www.theses.fr/2010LORIS195.

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Abstract:

Ce travail concerne le développement de textiles multifonctionnels innovants basés sur les composites polymères conducteurs (CPC), travail réalisé dans le cadre du projet européen intitulé « INTELTEX ». Des nanotubes de carbones multi-parois ont été utilisés pour leurs excellentes propriétés électriques afin de créer un réseau de charges conductrices au sein de matrices thermoplastiques synthétiques mais également bio-sourcées. La détection de composés organiques volatiles (COV) par ces systèmes sous forme de film mince exposé à des vapeurs de solvants a été démontrée. De nouvelles stratégies sont présentées pour développer et contrôler l’architecture multi-échelles du réseau conducteur. Les capteurs ainsi développés sont capables de détecter et de discriminer différentes vapeurs de solvants. Ces résultats ont ensuite aboutis à la réalisation d’échantillons textiles mono- et bi-phasiques capables de répondre à la présence de vapeurs. Enfin des systèmes di-phasiques textiles, basés sur le principe de double-percolation ont été préparés. Ces composites présentent une transition nette (PTC) dans la gamme de température visée (30-60°C). Pour les deux applications (vapeur et température) des formulations à base de matrices diminuant l’impact environnemental ont été proposées. Pour conclure, les composites polymères conducteurs (CPC) basés sur les nanotubes de carbones ont prouvés leur potentiel et intérêt d’utilisation comme matériaux intelligents sous forme de textile pour la détection de vapeurs et de température
This research work concerns the investigation and development of innovative eco-friendly smart multi-reactive textiles made of Conductive Polymer nanoComposite (CPC) within the frame of the European Union Commission funded project entitled “INTELTEX”. Multiwalled Carbon Nanotubes (CNT) have been used as conductive nanofiller to create conductive networks within both synthetic and bio-sourced polymer matrices. The ability of CPC thin films based sensor to detect Volatile Organic Compound (VOC) has been investigated by exposing them to a wide set of solvent vapours. Novel strategies have been introduced to fabricate vapour sensor with controlled hierarchical condictive architecture. The sensors developed were found to have a high potential to detect as well as to discriminate the studied vapours. In a second part the knowledge developed with CPC thin film was transferred to both mono-phasic and bi-phasic conductive textiles, which were demonstrated to be sensitive to vapours and temperature. In particular novel bi-phasic CPC textiles structured using double percolation were found to exhibit a sharp positive temperature coefficient (PTC) characteristic in the range 30 - 60°C. In the last part it has been shown that eco-friendly matrices could be proposed in substitution of synthetic polymers to decrease their environmental footprint. Finally, it has been demonstrated that CNT based CPC had a high potential as smart material to develop multi-reactive smart textile for vapour and temperature sensing

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Roosz, Nicolas. "Elaboration de particules composites silice-polyaniline en vue d'applications environnementales." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD083/document.

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Abstract:

Les matériaux hybrides organique/inorganiques ont reçu beaucoup d'attention ces dernières années dans les études des nanomatériaux. En effet, ils possèdent des propriétés physiques et chimiques uniques grâce aux effets synergiques de chaque composant. En particulier, les nanoparticules de silice (SiO2) présentent des caractéristiques intéressantes, comme une bonne stabilité chimique et thermique. Elles peuvent être préparées de différentes tailles et peuvent aussi être facilement fonctionnalisées. Les polymères conducteurs intrinsèques comme le polythiophène et la polyaniline (PANI) peuvent exister sous différents états d'oxydation et donc répondre à des stimuli extérieurs en changeant une de leur caractéristique (couleur, conductivité, etc…). La PANI est un polymère non-toxique, thermiquement stable et peu coûteux avec une conductivité relativement élevée qui a été utilisée comme film antistatique, matériel d'électrode, inhibiteur de corrosion et comme surface sensible de capteur. Depuis la découverte des polymères conducteurs en 1977, plusieurs travaux ont été effectués sur la préparation, la caractérisation et les applications de films polymériques construits à la surface de matériaux comme la silice. Parmi les différents types de composites existants, les particules de type cœur@coquille composées d’un cœur inorganique et d’une couronne de polymère sont les plus prometteurs. Dans cette étude, nous avons donc décidé de travailler sur la synthèse de composites cœur@coquille constitués d’une coquille de PANI et d’un cœur de particules de silice.Dans la littérature, en utilisant des protocoles expérimentaux similaires, deux morphologies très contradictoires ont été obtenues après la polymérisation par oxydation chimique d'aniline en présence de particules de silice : cœur@coquille et framboise (structure inversée avec la PANI comme cœur). Nous avons alors décidé de réexaminer la synthèse de PANI en présence de particules de silice. Pour cela, nous avons, dans un premier temps, synthétisé des particules de silice monodisperses de différentes tailles (300, 160 et 90 nm) par procédé Stöber. Nous avons ensuite réalisé la polymérisation chimique de l'aniline en présence de ces particules de silice dans des conditions contrôlées afin de promouvoir une adsorption des ions aniliniums en surface des particules. Différents paramètres expérimentaux ont été étudiés tels que la température, la concentration en réactifs, la taille des particules… Les résultats en termes de morphologie sont discutés en fonction de ces paramètres. Dans un second temps, nous avons fonctionnalisé la surface des particules de silice par un alcoxysilane afin de favoriser la polymérisation de l’aniline à la surface des particules. Ainsi, nous avons obtenu des structures SiO2@PANI avec une épaisseur de polymère contrôlable. La dernière partie de ce travail traite des premiers essais qui ont été réalisés afin d’utiliser ces composites SiO2@PANi pour des applications environnementales. Deux applications ont notamment été envisagées, l'adsorption de métaux pour l'aspect de particule et la détection de gaz pour les capacités conductrices de la PANI
Organic/inorganic hybrid materials have received much attention in recent years such as in the field of nano-materials. Indeed, these materials possess unique physical and chemical properties due to the synergistic effect of both components. In particular, silica nanoparticles (SiO2) present interesting properties, such as good chemical and thermal stabilities. They can be prepared in different size and can be easily chemically modified. Intrinsically conducting polymers such as polythiophene and polyaniline (PANI) can exist in different oxidation states and respond to external stimuli by changing one of their characteristics (color, conductivity, …). PANI is a non-toxic, thermally stable and low cost polymer with relatively high conductivity that has been used as antistatic coating, electrode materials, corrosion inhibitor and active layer of sensors. Since the discovery of conducting polymer in 1977, several works have been carried out on the preparation, characterization and applications of polymeric films build on various surfaces like silica. Among the different kinds of composites that exist, inorganic-polymer core-shell nanoparticles are more promising candidates. In this study, we decided to work on the synthesis of core@shell hybrid compounds based on PANI shells and silica nanoparticles cores.In the literature, using similar experimental protocols, two morphologies have been obtained after chemical polymerization of aniline in the presence of silica particles: core@shell and raspberry (inverted structure with PANI as core). We thus decided to reinvestigate the synthesis of PANI in the presence of silica particles. For this, we first synthesized silica particles with different sizes by Stöber process. We then performed the chemical polymerization of aniline in the presence of these naked silica particles under different conditions: temperature, concentration of reactive. However, in all cases, we never managed to obtain core@shell structures. Finally, we succeed in developing a method to prepare these core@shell particles which relies on the functionalization of the SiO2 by alkoxysilanes followed by the polymerization of aniline at room temperature. A series of core-shell particles with tunable PANI thickness has been prepared by this method. The last part of this work deals with the first tests that have been carried out in order to use these composites SiO2@PANi for environmental applications. Two applications have been considered, the adsorption of metals for the particle appearance and the detection of gas for the conductive capacities of the PANI

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Robert, Colin. "Développement de senseurs par l'intégration de nanoComposites Polymères Conducteurs (CPC) pour le suivi de déformation et d'endommagement des structures composites." Lorient, 2013. http://www.theses.fr/2013LORIS290.

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Abstract:

De nos jours, la présence de structures composites dans de nombreux domaines d'application, tels que le génie civil et l'industrie nautique, est expliquée par leurs propriétés mécaniques et leur faible densité. Toutefois, les composites sont enclins à subir des ruptures brusques et catastrophiques à cause de leur comportement intrinsèquement fragile. Ainsi, il est nécessaire d'être informé sur la santé des composites et de prévenir l’apparition de dommages. Les nanoComposites Polymères Conducteurs (CPC) s’avèrent être de ce point de vue d’excellents candidats. Les CPC sont des matériaux intelligents qui combinent amélioration des propriétés mécaniques et suivi de déformation et de santé des structures. D’autre part, l'industrie nautique qui a toujours été à la pointe des technologies composites constituant les bateaux de courses au large soumis à une rude concurrence technologique devrait pourvoir bénéficier de l’intégration de la technologie de senseurs CPC. Dans cette thèse, le procédé d’élaboration de CPC développé, i. E. , le spray en couche par couche (sLbL) représente une rupture par rapport aux procédés existants dans la littérature. Cette technologie, a permis d’obtenir des capteurs de déformation fiables et de suivre la santé de structures composites. L’adaptabilité de la technique sLbL a permis de démontrer la faisabilité du suivi de déformation et d'accumulation de dommages lors de sollicitations mécaniques sur différents supports nautiques, comme des haubans en fibres de carbone, des composites structuraux renforcés en fibres de carbone et des voiles tissées
Nowadays, the presence of composites structures in numerous fields of applications, such as civil structures and nautical industry, is due to their advantageous mechanical properties/weight ratio. However the intrinsic brittle behaviour of composites is prone to their catastrophic failure. Thus, there is a need to monitor the health of composites to prevent their destruction. Conductive Polymer nanoComposites (CPC) appear to be good candidates in this perspective. CPC are smart materials, which can combine mechanical properties reinforcement, strain sensing and structural health monitoring. Meanwhile, the nautical industry has always been at the forefront of composite technologies and nowadays race boats include a severe technological competition. Therefore the input of the CPC technology in the nautical industry seems relevant and open up future perspectives. In the present thesis, an original CPC processing method has been developed in the light of existing CPC processing strategies. The technology, called spray Layer by Layer (sLbL), allowed the development of suitable and reproducible strain sensors capable of structural health monitoring. The versatility of the sLbL technique gave the opportunity to monitor the strain and the damage accumulation during mechanical testing on various nautical supports such as carbon shrouds, structural carbon fibre reinforced composite or woven sails

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Yu, Zhong-Zhen. "Procédé d'extrusion réactive appliqué à l'élaboration de mélanges de polymères et de nano-composites." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2001. http://www.theses.fr/2001INPL018N.

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Abstract:

Cette thèse porte sur le développement de procédés d'élaboration visant à améliorer d'une part, la ténacité des polymères techniques avec une diminution minimale en module et en contrainte d'écoulement et d'autre part, la conductivité électrique en présence d'une quantité minimale. Deux polymères techniques ont fait l'objet de l'étude concernant l'amélioration de la ténacité : le polyamide 6 (PA 6) et un copolyester (PETG). Le principe était de promouvoir la dispersion d'un élastomère, un poly(ethylene-co-octene) fonctionnalise avec l'anhydride maléique (poeg). Pour cela, on a diminue la disparité en terme de viscosité entre le polymère technique et l'élastomère en augmentant la viscosite du premier ou celle du second. La présence d'une faible quantité d'une résine epoxy a permis une meilleure dispersion du POEg dans le PA 6. Par conséquent, la transition fragile-ductile du PA 6 s'est déplacé a faible concentration en POEg, ce qui a limite la perte en module et en contrainte d'écoulement. La diminution de la viscosité du POEg avec l'ajout d'un polypropylene (PP), lui même fonctionnalise ensemble avec le POE, a aussi présenté un intérêt certain pour le PA 6 et le PETG, puisque le mélange fonctionnalise de poe et de pp s'est avéré plus efficace pour ameliorer la ténacité du PA 6 et celle du PETG que le POEg. Un procédé d'élaboration permettant d'obtenir des polymères techniques conducteurs a aussi été développé. Il s'agissait de disperser du graphite dans le PA 6 lors de la polymérisation in situ. La transition d'un isolant électrique (10 1 5 s/cm) à un semi-conducteur (10 4 s/cm) dépend étroitement du degré d'exfoliation et du facteur de forme (largeur/épaisseur) des feuillets du graphite dans le PA 6. Le seuil de percolation du graphite permettant cette transition à la température ambiante était de 1. 5% en poids, ce qui est nettement plus faible que la quantité du noir de carbone utilisée dans les composites polymères. La conductivité électrique du PA 6 a atteint 2 10 4 s/cm quand la quantité de graphite était de 3. 0% en poids.

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Dissertations / Theses on the topic 'Composite polymère conducteur'

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