Dissertations / Theses on the topic 'Nanocomposites polymère conducteurs'

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

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 à 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

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

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

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)

Du fait de leurs propriétés intrinsèques exceptionnelles, les nanotubes de carbone (CNTs) sont des matériaux bien adaptés pour renforcer les polymères thermodurcissables. Le nanocomposite multifonctionnel ainsi obtenu possède des propriétés électriques, thermiques et mécaniques sensiblement meilleures que le polymère seul, ce qui lui procure de nombreuses applications potentielles, et tout particulièrement dans le domaine de l’électronique ou de l’aéronautique. Le but de cette thèse de doctorat est orienté suivant deux axes. Il s’agit dans un premier temps de mettre au point un matériau nanocomposite avec des propriétés multifonctionnelles à partir de techniques d’élaborations efficaces. Puis dans un second temps, l’objectif consiste à proposer des alternatives permettant d’améliorer ces propriétés. Le premier chapitre de cette thèse établit une revue de l’état de l’art au sujet des matériaux qui ont été étudiés au cours de ce travail de recherche. Parmi ces matériaux, nous pouvons citer tout particulièrement les CNTs, les renforts hybrides nano/micrométriques constitués de CNTs et d’alumine, les polymères conducteurs électroniques et les polymères thermodurcissables. Il s’agit plus précisément de présenter pour chaque matériau les techniques d’élaboration, leurs structures et finalement leurs propriétés. Dans la seconde partie du manuscrit, nous décrivons en premier lieu les procédés d’élaboration permettant d’obtenir des nanocomposites conformes aux normes internationales. Ensuite, nous présentons les différentes techniques de caractérisation de ces nanomatériaux. Il s’agit notamment de déterminer les phénomènes de transports électriques et thermiques. Des techniques d’analyses supplémentaires permettent de mieux comprendre la structure des matériaux obtenus dans une gamme d’échelle allant de l’état macroscopique à l’atomique. Ainsi, nous avons eu recours à l’utilisation de la microscopie électronique à balayage et en transmission, et aussi la microscopie à force atomique (AFM). Différentes études spectroscopiques de types : Raman, perte d’énergie des électrons (EELS), photoélectrons X (XPS) fournissent des informations additionnelles sur ces matériaux. Les résultats obtenus sur ces nanocomposites en matière de transports électronique et thermique montrent que certaines améliorations sont nécessaires pour optimiser les propriétés multifonctionnelles de ces nanomatériaux. Nous avons concentré nos efforts sur les phénomènes physicochimiques à l’interface matrice/renfort. Par conséquent, nous avons décidé de modifier la surface des CNTs afin de favoriser la cohésion matrice/renfort, mais aussi et surtout, pour diminuer les résistances de contacts entre les CNTs lorsqu’ils sont distribués aléatoirement dans une matrice polymère. Le dernier chapitre de la thèse s’articule autour de la fonctionnalisation des CNTs par un polymère conducteur électronique (ECP). Dans un premier temps, nous avons mis au point des techniques électrochimiques permettant de déposer une couche homogène d’épaisseur nanométrique d’ECP à la surface des CNTs. Ce polymère conducteur et en même temps biocompatible est le polypyrrole (Ppy). La précision et l’efficacité de notre démarche sont démontrées par les différents outils de caractérisation, et tout particulièrement grâce à la microscopie électronique en transmission à haute résolution. Des études supplémentaires par AFM couplé à un résiscope ont montré l’évolution de la résistance électrique d’hybrides CNT-Ppy plus ou moins isolés. Dans une seconde partie, nous avons mis au point une méthode permettant de contrôler finement l’épaisseur de Ppy déposé à la surface des CNTs
Carbon nanotubes (CNTs) are ideal candidates to reinforce thermoset polymers due to their exceptional intrinsic properties. The resulting multifunctional nanocomposite has electrical, thermal and mechanical properties sensitively higher than pristine polymer. Therefore, this new material possesses various potential applications, and particularly in the domain of electronics and aerospace. The aim of this PhD thesis is oriented towards two directions. In the first one, we establish efficient techniques to produce composite materials with multifunctional properties. Then, the objective consists in the enhancement of these properties by proposing valuable alternatives to previous results cited in the litterature. In the first chapter, we present the state of the art research concerning the materials studied during this work. Among these, there are in particular: CNTs, hybrids constituted of CNTs and alumina microparticles, electronically conducting and thermoset polymers. Moreover, this chapter deals with the characteristics of each material, i.e. elaboration techniques, structures and properties. The second chapter of the manuscript contains first, the elaboration techniques allowing the synthesis of high quality nanocomposites according to international standards. Then, we analyze the properties of these nanomaterials, and particularly in terms of electrical and thermal transports. Further characterization procedures allow better understanding of the obtained structures in a domain ranging from macroscopic to atomic scales. This is realized using scanning/transmission electron microscopy, Raman spectroscopy, EELS, XPS, and AFM. Electrical and thermal conductivity measurements obtained on these new materials give prominence to the necessity of some improvements. Thereby, we have focused our research on the physico-chemical phenomena at the matrix/filler interface. We have proposed to modify the surface of CNTs, in order to favour the matrix/filler cohesion, but also and mainly to decrease contact resistances between the randomly distributed CNTs within the polymer matrix. Finally, the last chapter deals with the surface functionalization of CNTs using electrochemistry. First, we have implemented an accurate technique to deposit a nanometric layer of electronically conducting polymer on the surface of CNTs. This conducting polymer, namely polypyrrole (Ppy) is in the meantime biocompatible. The accuracy and efficiency of our approach are demonstrated through various characterization techniques, and particularly using transmission electron microscopy. Further studies using AFM coupled with a resiscope indicate the electrical resistance distribution performed on CNT-Ppy hybrids. In the second part of this chapter, we present our method to control precisely the thickness of the Ppy layer around the CNTs

L‘objectif du présent travail est de démontrer la versatilité de méthodologie radiolytique et de l‘étendre à la synthèse de différents PCs dans l‘eau. Le poly(3,4-ethylènedioxythiophène), PEDOT, et le polypyrrole, PPy, ont ainsi été préparés avec succès et caractérisés en solution aqueuse, ou après dépôt sur substrat, par des techniques spectroscopiques et microscopiques. La stabilité thermique et la conductivité électrique de ces matériaux radio synthétisés ont été étudiées et comparées aux propriétés des PCs produits par les méthodologies traditionnelles. Nous avons étudié l‘influence de la nature des espèces radiolytiques oxydantes, de la force ionique du milieu, du pH de la solution et de la présence de surfactants, sur le mécanisme de croissance des PCs, sur le rendement de polymérisation, sur la morphologie des matériaux radio synthétisés ainsi que sur les propriétés optiques et électriques de ces derniers. Nous avons utilisé la radiolyse pour la synthèse de nano composites hybrides à base de PCs et de métaux de transition. Plusieurs voies de synthèse ont été développées : synthèse en une ou deux étapes, par oxydation ou réduction des monomères. La nouvelle stratégie de synthèse par radiolyse, qui est décrite dans ce manuscrit, ouvre la voie à la préparation de très nombreuses familles de PCs et de leurs composites, que ce soit en solution aqueuse ou dans des environnements alternatifs (en milieu organique, sur support, en milieu hétérogène), ce qui laisse augurer de nombreuses applications fort prometteuses
The aim of the present work is to demonstrate the versatility of the gamma (γ)-rays based radiolytic method and to extend our methodology to the synthesis of various conducting polymers (CPs) in water in different experimental conditions. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polypyrrole (PPy) conjugated polymers were successfully prepared and characterized in solution and after deposition by complementary spectroscopic and microscopic techniques. Also their thermal stability and their electrical conductivity were studied and compared with those of CPs prepared by conventional methods. The influence of the nature of radiation-induced oxidizing radicals, of the ionic strength, of the medium, of the pH, of the presence of surfactant-based soft templates on the growth mechanism, on the efficiency of polymerization, on the morphology of the obtained CPs as well as on their absorption and conducting properties was checked. Also, the radiolytic method was extend to the synthesis of CPs/noble metal nanocomposites. Different preparation methodologies were developed based on two-step method and one-pot method, by using oxidation route or reduction route. Our new radiolytic strategy described and extended in this manuscript opens the way for the preparation of different kinds of CPs and CPs nanocomposites not only in aqueous solutions but also in various environments foreshadowing many promising applications

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

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

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

Le but de cette étude est d’exploiter les fonctionnalités des nano-Composites Polymères Conducteurs (CPC) imprimés en utilisant la technologie FDM (modélisation par dépôt de monofilament en fusion) pour le développement de textiles fonctionnels et intelligents. L’impression 3D présente un fort potentiel pour la création d’une nouvelle classe de nanocomposites multifonctionnels. Par conséquent, le développement et la caractérisation des polymères et nanocomposites fonctionnels et imprimables en 3D sont nécessaires afin d’utiliser l’impression 3D comme nouveau procédé de dépôt de ces matériaux sur textiles. Cette technique introduira des procédés de fonctionnalisation de textiles plus flexibles, économes en ressources et très rentables, par rapport aux procédés d'impression conventionnels tels que la sérigraphie et le jet d'encre. L’objectif est de développer une méthode de production intégrée et sur mesure pour des textiles intelligents et fonctionnels, afin d’éviter toute utilisation d'eau, d'énergie et de produits chimiques inutiles et de minimiser les déchets dans le but d’améliorer l'empreinte écologique et la productivité. La contribution apportée par cette thèse consiste en la création et la caractérisation de filaments CPC imprimables en 3D, le dépôt de polymères et de nanocomposites sur des tissus et l’étude des performances en termes de fonctionnalité des couches de CPC imprimées en 3D. Dans un premier temps, nous avons créé des filaments de CPC imprimables en 3D, notamment des nanotubes de carbone à parois multiples (MWNT) et du noir de carbone à haute structure (Ketjenblack) (KB), incorporés dans de l'acide polylactique (PLA) à l'aide d'un procédé de mélange à l'état fondu. Les propriétés morphologiques, électriques, thermiques et mécaniques des filaments et des couches imprimées en 3D ont été étudiées. Deuxièmement, nous avons déposé les polymères et les nanocomposites sur des tissus à l’aide d’une impression 3D et étudié leur adhérence aux tissus. Enfin, les performances des couches de CPC imprimées en 3D ont été analysées sous tension et force de compression appliquées. La variation de la valeur de la résistance correspondant à la charge appliquée permet d’évaluer l'efficacité des couches imprimées en tant que capteur de pression / force. Les résultats ont montré que les nanocomposites à base de PLA, y compris MWNT et KB, sont imprimables en 3D. Les modifications des propriétés morphologiques, électriques, thermiques et mécaniques des nanocomposites avant et après l’impression 3D nous permettent de mieux comprendre l’optimisation du procédé. De plus, différentes variables du procédé d’impression 3D ont un effet significatif sur la force d'adhérence des polymères et des nanocomposites déposés sur les tissus. Nous avons également développé des modèles statistiques fiables associés à ces résultats valables uniquement pour le polymère et le tissu de l’étude. Enfin, les résultats démontrent que les mélanges PLA/MWNT et PLA/KB sont de bonnes matières premières piézorésistives pour l’impression 3D. Elles peuvent être potentiellement utilisées dans l’électronique portable, la robotique molle et la fabrication de prothèses, où une conception complexe, multidirectionnelle et personnalisable est nécessaire
The aim of this study is to get the benefit of functionalities of fused deposition modeling (FDM) 3D printed conductive polymer nanocomposites (CPC) for the development of functional and smart textiles. 3D printing holds strong potential for the formation of a new class of multifunctional nanocomposites. Therefore, development and characterization of 3D printable functional polymers and nanocomposites are needed to apply 3D printing as a novel process for the deposition of functional materials on fabrics. This method will introduce more flexible, resource-efficient and cost-effective textile functionalization processes than conventional printing process like screen and inkjet printing. The goal is to develop an integrated or tailored production process for smart and functional textiles which avoid unnecessary use of water, energy, chemicals and minimize the waste to improve ecological footprint and productivity. The contribution of this thesis is the creation and characterization of 3D printable CPC filaments, deposition of polymers and nanocomposites on fabrics, and investigation of the performance of the 3D printed CPC layers in terms of functionality. Firstly, the 3D printable CPC filaments were created including multi-walled carbon nanotubes (MWNT) and high-structured carbon black (Ketjenblack) (KB) incorporated into a biobased polymer, polylactic acid (PLA), using a melt mixing process. The morphological, electrical, thermal and mechanical properties of the 3D printer filaments and 3D printed layers were investigated. Secondly, the performance of the 3D printed CPC layers was analyzed under applied tension and compression force. The response for the corresponding resistance change versus applied load was characterized to investigate the performance of the printed layers in terms of functionality. Lastly, the polymers and nanocomposites were deposited on fabrics using 3D printing and the adhesion of the deposited layers onto the fabrics were investigated. The results showed that PLA-based nanocomposites including MWNT and KB are 3D printable. The changes in morphological, electrical, thermal, and mechanical properties of nanocomposites before and after 3D printing give us a great understanding of the process optimization. Moreover, the results demonstrate PLA/MWNT and PLA/KB as a good piezoresistive feedstock for 3D printing with potential applications in wearable electronics, soft robotics, and prosthetics, where complex design, multi-directionality, and customizability are demanded. Finally, different variables of the 3D printing process showed a significant effect on adhesion force of deposited polymers and nanocomposites onto fabrics which has been presented by the best-fitted model for the specific polymer and fabric

En raison de l'inquiétude croissante des problèmes de santé provoqués par l'exposition aux rayonnements, les textiles ont été massivement pris en compte dans les applications de blindage électromagnétique (EMSE). Les matériaux électriquement conducteurs permettent le transport des charges électriques qui entraînent un comportement de blindage. La première génération de matériaux textiles destinés au blindage a été constituée de fils métalliques en raison de la conductivité électrique élevée des métaux. Cependant, ces produits souffrent d'une mauvaise lavabilité et d'un inconfort pour les applications textiles souples.Dans cette étude, un monofilament conducteur à base de polymère thermoplastique a été développé et tissé pour fabriquer des dispositifs de protection individuels portatifs afin de pallier aux limitations des tissus contenants des fils métalliques. Par conséquent, la contribution majeure de cette étude est la formulation, la production et la caractérisation de monofilaments de nanocomposites polymères conducteurs (CPC). L'intégration des monofilaments développés dans des tissus est destinée à protéger les femmes enceintes et leurs fœtus contre les effets néfastes des ondes électromagnétiques dans la vie de tous les jours.Dans un premier temps, les effets des paramètres structurels des étoffes tissées (par exemple les armures, la densité des fils conducteurs et l’ondulation des fils) ont été étudiés sur le comportement EMSE. Les résultats suggèrent que le changement de position des fils conducteurs en changeant les paramètres structurels telles que l’ondulation des fils a joué un rôle important dans l'efficacité des échantillons tissés. Plus précisément, l'augmentation de seulement 7% de l’ondulation des fils conducteurs a entraîné une amélioration de 17% de l'EMSE en raison de l'augmentation de la quantité de fils conducteurs dans l'épaisseur des échantillons tissés en 3D. Des monofilaments CPC contenant des nanotubes de carbone multiparois et du noir de carbone incorporés dans un polymère thermoplastique (PA6,6) ont été produits en utilisant un procédé de mélange à l'état fondu (extrusion). De plus, les propriétés morphologiques, électriques et mécaniques des nanocomposites ont été étudiées.Les résultats ont montré que la conductivité électrique du monofilament nanocomposite à base de PA6,6 était améliorée grâce à la synergie entre les nanocharges carbonées. De plus, la viscosité était dans la plage standard pour le processus d'extrusion à l'état fondu. Le monofilament développé était plus léger, et résistant à la corrosion que les fils métalliques, avec un procédé de mise ne œuvre standard pour les filaments textiles.Le monofilament nanocomposite développé a été intégré dans les structures de tissu tissé et l'EMSE des tissus fabriqués a été évaluée dans la gamme de fréquences de 1-10 GHz. Les résultats ont révélé que le blindage des tissus à l'aide du monofilament développé était prometteur pour la protection individuelle (EMSE≥10dB). De plus, l'incorporation des monofilaments avec une conductivité plus élevée ou l'application d'une plus grande densité de monofilaments conducteurs dans la structure du tissu a conduit à une meilleure atténuation.De plus, puisque le but ultime de cette recherche est de protéger la mère et le fœtus contre les effets nocifs des ondes électromagnétiques, une méthode graphique paramétrique a été utilisée pour développer un mannequin adaptatif 3D basé sur la tendance à la prise de poids pendant la grossesse. Enfin, le mannequin a été appliqué pour concevoir un motif en bloc pour la confection de vêtements personnalisés avec les tissus EMSE fabriqués
Due to the increasing concern of health issues urged by human exposure to radiation, textiles have been massively considered in the application of electromagnetic shielding effectiveness (EMSE). Electrically conductive materials produce and transport free charges which result in shielding behaviour. Thus the first generation of shielding materials has been made of metallic yarns and composites due to the high electrical conductivity of metals. However, these products suffer from poor washability and uncomfortability in place of textile wearable applications. In this study, a polymer-based conductive monofilament is developed and introduced for making personal wearable protection devices with the purpose of declining the limitations of the traditional shielding fabrics containing metal yarns. Hence, the main contribution of this study is the formulation, production, and characterization of conductive polymer nanocomposite (CPC) monofilaments and the integration of the developed monofilaments into the woven fabrics intended for protecting pregnant women and their fetuses against the detrimental effects of the electromagnetic waves in the human living environment. To begin with, the effects of the structural parameters of woven fabrics (e.g. weave structures, density of the conductive yarns, and waviness degree of the yarns) were studied on the EMSE behaviour. The results suggested that changing the position of conductive yarns by changing the structural parameters such as waviness degree played a significant role in the EMSE of the woven variants. Specifically, increasing only 7% of the waviness degree of the conductive warps led to 17% EMSE improvement due to the increase of the conductive yarns through the thickness of the 3D warp interlock woven variants. At this point, the CPC monofilaments were produced containing multiwall carbon nanotube and carbon black incorporated into a thermoplastic polymer (PA6,6) using a melt mixing process and the morphological, electrical, and mechanical properties of the nanocomposites were investigated. The results showed that the electrical conductivity of the PA6,6-based nanocomposite monofilament was improved thanks to the synergism between the carbon nanofillers. In addition, the viscosity was in the standard range for the melt extrusion process. The developed monofilament was lightweight, corrosion-resistant and the manufacturing process was very well established in comparison with metal yarns due to the fact that extrusion is an adaptable and cost-effective method for thermoplastic polymers. The developed nanocomposite monofilament was integrated into the woven fabric structures and the EMSE of the manufactured woven fabrics was evaluated in the frequency range of 1-10 GHz. The results revealed that the shielding of the fabrics weaved using the developed monofilament was promising for personal protection (EMSE≥10dB). Also, incorporating the monofilaments with higher conductivity or applying a bigger density of conductive monofilaments in the fabric structure led to better attenuation. Moreover, since the ultimate goal of this research is to shield both mother and fetus against the harmful effects of electromagnetic waves, a parametric graphical method was employed to develop a 3D adaptive mannequin based on weight gain trend during pregnancy. Lastly, the mannequin was applied to design a block pattern for personalized garment making with the manufactured EMSE woven fabrics

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.

La thèse de doctorat est consacrée aux synthèses de matériaux composites combinant des polymères conducteurs avec des métaux de transition, leur caractérisation par l'utilisation d'un ensemble des méthodes physiques, chimiques et électrochimiques et leur application catalytique. Ces processus ont été réalisés en milieu conventionnel (aqueux et organique) et dans les liquides ioniques à température ambiante. En tant qu’approche de synthèse, nous proposons une méthode simple qui consiste en la réduction chimique de sels inorganiques au moyen de l’oxydation du monomère en milieux variés. La polymérisation du pyrrole en utilisant des sels de Fe(III), Cu(II) et Pd(II) comme oxydants a été réalisée dans une large gamme de conditions de réaction. La cinétique du processus de polymérisation a été étudiée par spectrophotométrie UV-visible et DLS. Les matériaux obtenus ont été caractérisés par les méthodes de voltammétrie cyclique, analyse élémentaire, ICP-AES, AFM, SEM, EDX, TEM, XRD, XPS, XAS, IR. Les propriétés catalytiques et électrocatalytiques des matériaux nanocomposites Pd/polypyrrole ont été analysées pour des réactions du couplage direct hétéroaryle-aryle et l’électrooxidation de l’acide ascorbique. Les procédures alternatives de préparation de polymères conducteurs dans les liquides ioniques, en comparaison avec celles dans les solvents conventionnels, ont été décrites. L’influence des conditions de synthèse sur les propriétés électrochimiques et sur la morphologie des polymères conducteurs a été discutée. L’électrooxidation du ferrocène dans les liquides ioniques a été étudiée en détail, et le modèle du transport diffusionnel dans ces milieux visqueux a été proposé
The actual PhD thesis is devoted to syntheses of composite materials combining conducting polymers with transition metals, their characterization with the use of a large set of modern physical, chemical and electrochemical methods and initial studies of their catalytic applications. These processes were realized both in conventional (aqueous and organic) media and in room-temperature ionic liquids. As an approach for the chemical synthesis, a simple one-pot non-template method, consisting in the chemical reduction of various inorganic salts by pyrrole monomer in a set of solvents, was applied. Polymerization of pyrrole with the use of Fe(III), Cu(II) and Pd(II) salts as oxidants was carried out in a wide range of reaction conditions. The kinetics of the polymerization process was studied by UV-visible spectroscopy and DLS. The obtained materials were characterized by means of cyclic voltammetry, elemental CHNS analysis, ICP-AES, AFM, SEM, EDX, TEM, XRD, XPS, XAS, IR techniques. Catalytic and electrocatalytic properties of the synthesized Pd/polypyrrole nanocomposites were analyzed for the direct catalytic arylation of heteroaromatics and electrooxidation of ascorbic acid. Alternative ways to conducting polymer preparation in the form of films and powders inside ionic liquids, in comparison to those in conventional media, were described. The influence of the synthesis conditions and of the solvent nature on electrochemical properties and morphology of conducting polymers was discussed. The electrooxidation of ferrocene in ionic liquids was investigated in details, and a model for the diffusional transport in these viscous media was proposed

L'analyse de COV spécifiques dans l'haleine (identifié comme biomarqueurs de maladies telles que lecancer) donne une idée de l’activité métabolique et physiologique d'un individu et peut fournir undiagnostic anticipé non-invasif et potentiellement peu coûteux de plusieurs maladies dont le cancer.Mais avant que des tests médicaux ne puissent devenir une réalité clinique, il est nécessaire dedévelopper une technique d’analyse rapide, fiable, économique et portable. Les réseaux de senseurs(nez électroniques) à base de nanomatériaux qui peuvent satisfaire toutes ces exigences, constituentl’élément clef de l'identification des maladies par leur empreinte de COV dans l'haleine. L'objectif decette thèse est de fabriquer différents senseurs chemo-résistifs à base de nanocomposites conducteursayant la capacité de discriminer un ensemble de maladies (comme le cancer du poumon) par l’analysede leur biomarqueur (COV). Par conséquent, afin de fabriquer des senseurs de haute performance avecune grande sensibilité (ppb) et une sélectivité adaptée aux COV ciblés, différentes méthodologiesd’élaboration de nanocomposites conducteur, ont été implémentées. Des fonctionnalisations covalenteset non-covalentes de ces nanomatériaux de carbone ont été réalisées avec différents types demolécules, i.e., oligomères, polymères ou minérales afin d’ajuster la sélectivité et la sensibilité descapteurs. La nanodéconnection des jonctions du réseau percolé formé par les nanocharges de carbone aainsi pu être contrôlée en faisant varier la fonctionnalité chimique de leur surface. Finalement unensemble de senseurs de vapeur chemorésistifs de hautes performances, ayant une sélectivité pour lesbiomarqueurs du cancer du poumon ont pu être fabriqués et intégrés avec succès dans un nezélectronique.The
The analysis of specific VOC in exhaled breath (identified as biomarkers of specific disease like cancer)give an idea of metabolic and physiological activities of an individual and can provide non-invasive andpotentially inexpensive anticipated diagnosis of several diseases including cancer. The invention of afast, reliable, economic and portable technique is highly required before breath testing become a clinicalreality. Nanomaterial based sensor arrays can fulfill all these requirements and can form a solidfoundation for identification of disease related VOC patterns in exhaled breath. The objective of thisthesis was to fabricate different chemo-resistive sensors based on conductive nanocomposites withability to differentiate and discriminate a set of disease (such as lung cancer) biomarker VOC. Thereforein order to fabricate high performance sensors with high sensitivity and required selectivity towardstargeted VOC, adoption of different methodologies for the synthesis of conductive nanocomposite, wasstrongly emphasized.Covalent and noncovalent functionalizations of these carbon nanomaterials with various oligomeric,polymeric or inorganic molecules were done in order to tune the sensor’s selectivity and sensitivity.Nanoswitching at the junctions of percolated network formed by the carbon nanomaterials could becontrolled by varying the organic functionality on the surface.Finally a set of high performance chemoresistive vapour sensors, with different selectivity towardstargeted lung cancer VOC could be fabricated and successfully integrated in an e-nose with highefficiency towards detection and discrimination of a set of disease specific VOC biomarkers

Dans ce travail, les structures et les propriétés de plusieurs nanocomposites à base de Polyaniline sont étudiées avec le double objectif de réaliser un capteur d’ammoniac à très faible seuil de détection et une structure de blindage électromagnétique légère. Les aspects relatifs à la structure de bande, le dopage, le transport électronique et les phénomènes de percolation sont abordés. Ensuite, l’élaboration des composites se fait par le dopage de la PAni par l’acide camphre-sulfonique (CSA), qui permet la protonation de la PAni sous sa forme isolante (émeraldine base), avec un rapport molaire variant de 5% à 50%. Cependant, sous sa forme dopée (sel d’émeraldine), la PAni possède des propriétés mécaniques incompatibles avec les applications envisagées il est donc indispensable de réaliser des mélanges avec des thermoplastiques pour associer les propriétés électriques du polymère intrinsèquement conducteur aux propriétés mécaniques du thermoplastique. La conception du capteur d’ammoniac à été faite en plusieurs étapes: nous avons particulièrement étudié l’influence de la nature de la matrice hôte et l’effet du taux de dopage sur les caractéristiques métrologiques des capteurs. Le choix de la matrice ainsi que la stœchiométrie entre PAni et acide impactent directement le seuil de détection et l’amplitude de la réponse du capteur. Les résultats obtenus dans cette première partie du travail montrent qu’il est possible de détecter des teneurs d’ammoniac de l’ordre de 10 ppb en utilisant des composites à base de PAni dopée CSA avec un rapport molaire de 25%, et dispersée dans une matrice Polyuréthane (Pu). Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons développé des matériaux hybrides multicouches, en incluant des nanoparticules magnétiques dans les composites conducteurs à base de PAni. L’optimisation des propriétés électroniques du matériau a permis de concevoir une structure bicouche qui répond aux besoins industriels (efficacité de blindage (SE) > 40 dB) et militaires (SE > 80 dB) de blindage électromagnétique. Les épaisseurs totales qui ont été déterminées sont de 530µm pour SE>40dB et 870µm pour SE>80dB. Les structures réalisées, sont également capables d’absorber une grande partie des ondes incidentes, leurs coefficients d’absorption sont supérieurs à 4dB sur la bande de fréquence [8-18GHz]
In this work, the structure and the properties of Polyaniline (PAni) based nanocomposites are investigated with the dual objective of conceiving an ammonia sensor with very low detection limit and a light electromagnetic shielding structure.Aspects relating to the band structure, the doping, the electron transport and percolation phenomena are discussed. Then, the preparation of composites was made from the doping of PAni by Camphor Sulfonic Acid (CSA), which allows the protonation of PAni in its insulating form (Emeraldine base). The molar ratio of the protonation ranges from 5% to 50%. However, when the PAni is doped, the mechanical properties are not compatible with the targeted applications. Therefore, it is essential to make blends with thermoplastics to combine the electrical properties of PAni with the mechanical properties of thermoplastic. In case of ammonia sensor, we particularly studied the influence of the nature of the host matrix and the effect of the doping level on the sensor metrological characteristics. The choice of the matrix and the stoichiometry between PAni and acid directly impact the detection threshold and the amplitude of the sensor response. The results obtained demonstrate the possibility to detect concentrations of ammonia of about 10 ppb using composite based on PAni doped CSA, with a molar ratio of 25%, dispersed in Polyurethane (Pu) matrix. In the second part of this work, we have developed a hybrid multilayer material, based on PAni doped CSA and magnetic nanoparticles. The influence of electrical properties of each layer on the material performance was studied. A bilayer structure has been optimized for industrial standards (shielding effectiveness SE>40 dB) and military standards (SE>80 dB) of electromagnetic shielding. The total thicknesses that were retrieved are 530µm for SE>40 dB and 870µm for SE>80 dB. The realized structures are also able to absorb much of the incident waves, their absorption coefficients are greater than 4 dB over the frequency band [8-18GHz]