Literatura académica sobre el tema "Nanoparticules de Carbone"

In this study, new composite coatings are fabricated and investigated for their applications as the metal coating. The studied coatings consist of two-layered composites with various nanoparticulates as fillers in a polymeric matrix (styrene acrylic). The first layer bonded to the steel plate uses a combination of zinc particles, multi-walled carbon nanotubes, and graphene nanoplatelets. For the second layer, hexagonal boron nitride with high electrical insulation properties is added to the matrix. The morphology of the nanoparticulates is conducted using a scanning electron microscope. The coefficient of thermal expansion, cathodic disbondment resistance, gas penetration, and scratch resistance of the coatings are evaluated. The corroded area on the cathodic disbondment test specimens reduced down up to 90% for the composite with zinc (20 wt%), multi-walled carbon nanotubes (2 wt%), and graphene nanoplatelets (2 wt%), compared to a specimen coated with a pure polymer. It is seen that the presence of nanoparticulates decreased gas permeation and thermal expansion of the matrix by 75% and 65%, respectively. The addition of nanoparticulates also enhanced scratch resistance of the coating composites.

The stability of single-wall carbon nanotubes under hydrothermal conditions (100 MPa pressure, from 30 min to 48 h in the temperature range from 200 to 800 °C) has been investigated. The resultant products were characterized by Raman spectroscopy, x-ray diffraction, and transmission electron microscopy. The stability range of single-wall carbon nanotubes (SWCNTs) under hydrothermal conditions suggests that they, similar to fullerenes, can only survive mild and short-term treatment in high-temperature, high-pressure water. SWCNTs gradually transform into multiwall carbon nanotubes (MWCNTs) and polyhedral graphitic nanoparticules. After 48 h at 750 °C only the Raman spectra characteristic of graphitic carbon were observed. Transmission electron microscopy revealed that after 800 °C and 48 h of treatment SWCNTs fully transformed into MWCNTs and polyhedral carbon nanoparticles.

En este trabajo se realiza una revisión de sus principales estrategias deflnidas en una fecha para el desarrollo de sistemas nanoparticulares farmacéuticos y de interés en terapéutica. Se trata de Uposomas, nanoparticulares poliméricas, dendimetros, conjugados pollmérlcos y con antlcuerpos, nanotabos de carbono y otros nanotransportadores, que tras su adminsión posibilitan la vectorlzación o local selectiva de la sustancia que transportan a nivel de los órganos, de un tejido, de un tipo específico de células o Incluso a nivel de organos celulares concretos. En la actualidad, sus principales dianas en vectorlzación son las células tumorales y la neovascularlzación tumoral, las células del sistema fagocítico mononuclear y las células sonu\ticas dañadas.La vectorización a estas dianas se puede alcanzar mediante un mecanismo pasivo, un mecanismo mediado por un desencadenante externo o un mecanismo activo.

The present study investigated the adsorption of molecular fluoroquinolone (FLQ) from aqueous solution onto active carbon (AC), magnetic activated carbon (MagAC), styrene-butadiene styrene magnetic activated carbon (SBS/MagAC) and poly charbon magnetic activated carbon (PC/MagAC) as adsorbent materials. The process optimization was carried by investigating the effects of pH, temperature, solid-liquid ratio, adsorbent type and initial concentration of FLQ. The data showed that adsorption reached equilibrium in as little as one hour. The adsorption cacapcity was comparatively less at low pH values than at approximately pH 5.0. The results also showed that the polymer coated magnetic materials did not perform very well at high pH values. However, all the materials performed well at room temperature when the situation was examined in terms of kinetics. It was also observed that AC, SBS/MagAC and PC/MagAC are more effective than MagAC to remove FLQ from aqueous medium. The kinetic data support pseudo-second-order model (r2 ⩾ 0.95) but showed very poor fit for pseudo-first-order model (r2 ≤ 0.90). Intra-particle model also showed that there were two separate stages in sorption process, namely, external diffusion and the diffusion of inter-particle. Adsorption isotherms for all adsorbends were fitted to Langmuire models more effectively than Freundlich models (r2 ⩾ 0.98). Thermodynamics parameters such as; free energy (ΔG0), enthalpy (ΔH0) and entropy (ΔS0) were also calculated. In conclusion, our results revealed that FLQ can be removed more easily from the aqueous medium by using magnetic and polymeric material.

This review briefly gives the status of worldwide researches in the aspect of an impact of incorporated fullerenes and carbon nanotubes (CNTs) on durability of different polymeric composites under stressful harsh therm-oxidative conditions. It has been inferred that among various nanoparticulates, fullerenes and CNTs are preferable to be used for enhancing thermal and mechanical properties of polymers. Fullerenes C60, C70, fullerene soot and CNTs being integrated in polymer matrix effectively prevent both their thermal and thermoxidative degradation, and photooxidation processes as well.

AZ91 magnesium alloy hybrid composites reinforced with different hybrid ratios of carbon nanotubes (CNTs) and silicon carbide (SiC) nanoparticulates were fabricated by semisolid stirring assisted ultrasonic cavitation. The results showed that grains of the matrix in the AZ91/(CNT + SiC) composites were obviously refined after adding hybrid CNTs and SiC nanoparticles to the AZ91 alloy, and the room-temperature mechanical properties of AZ91/(CNT + SiC) hybrid composites were improved comparing with the unreinforced AZ91 matrix. In addition, the tensile mechanical properties of the AZ91 alloy-based hybrid composites were considerably improved at the mass hybrid ratio of 7 : 3 for CNTs and SiC nanoparticles; in particular, the tensile and yield strength were increased, respectively, by about 45 and 55% after gravity permanent mould casting. The reason for an increase in the room-temperature strength of the hybrid composites should be mainly attributable to the larger hybrid ratio of CNTs and SiC nanoparticles, the coefficient of thermal expansion (CTE) mismatch between matrix and hybrid reinforcements, the dispersive strengthening effects (Orowan strengthening), and the grain refining (Hall-Petch effect).

La chimie d'interface du diazonium a progressé au cours des dernières années et s'est pratiquement impliquée dans tous les domaines de la science et technologie des matériaux. L’utilisation des sels de diazonium est justifiée par le fait qu’ils adhèrent aux surfaces avec de fortes énergies de liaison, en particulier sur le carbone sp², ce qui en fait d’excellents agents de couplage pour les polymères aux surfaces. Dans ce contexte, nous avons travaillé sur deux types de nanohybrides de nanotubes de carbone (NTC) : NTC-polytriazole (NTC-PTAz) et NTC-colorant. Le nanohybride NTC-PTAz a été synthétisé par polymérisation « click » en surface. Pour ce faire, les NTCs ont été greffés de groupes 4-azidophényle à partir du sel de diazonium correspondant. Le NTC modifié (NTC-N3) a servi de support pour une polymérisation confinée en surface de type polyaddition générant ainsi le nanohybride NTC-PTAz. Ce matériau a été caractérisé par ATG, XPS, IR et Raman. Ses applications potentielles sont dans le développent d’adsorbants de métaux lourds, l’immobilisation de nanocatalyseurs ou pour le stockage des gaz. La seconde partie de la thèse est plus étoffée et porte sur les nanotubes de carbone greffés de colorants diazotés Rouge Neutre (NR), Azure A (AA) et Rouge Congo (CR). L’analyse fine de ces matériaux a révélé une très forte adhésion des colorants aux NTCs et les couches superficielles ont des épaisseurs de 2 à 6 nm, sont homogènes et continues. Les NTC-colorant ont été incorporés dans des matrices élastomères de type EVA pour la réalisation d’actionneurs opto-thermiques implantés dans des pads pour non-voyant. Dans les matrices EVA, les NTCs greffés de colorants servent à capter la lumière et induire un changement de forme dans le pad qui soit palpable par le non voyant (250 µm). Les matrices EVA renforcées de nos nanotubes greffés de colorants ont été réalisées et testées par analyse mécanique dynamique. Les composites NTC/colorant-EVA sont flexibles et prometteurs pour le développement de nouveaux types des pads tactiles pour les non-voyants. Les nanohybrides NTC-NR ont servi comme capteurs chémo-résistifs pour la reconnaissance moléculaire de l’acétone.Dans une dernière application, le nanohybride CNT-CR a été étudié en tant qu’électrocatalyseur pour l’oxydation directe du méthanol. Des résultats intéressants ont été obtenus avec ces nanohybrides mais des améliorations significatives (rapport 3) des propriétés électrocatalytiques ont été obtenues avec des CNT-CR décorés avec des nanoparticules d'or. Le système électrocatalytique nouvellement conçu pourrait être considéré pour différentes applications prometteuses, notamment les capteurs, les biocapteurs, les catalyseurs hétérogènes pour les piles à combustible. Pour résumer, les nanohybrides à base de CNT nouvellement conçus présentent des performances uniques attribuées à la polyvalence de la chimie d'interface du diazonium pour la fixation efficace de couches moléculaires et macromoléculaires fonctionnelles. Les nanohybrides novateurs servent de blocs de construction pour la conception de matériaux nanocomposites à hautes performances potentiellement utiles dans les nouveaux défis socio-économiques tels que l’environnement, la biomédecine et l’énergie
Diazonium interface chemistry has progressed over the last few years and practically involved in all areas of materials science and engineering. The rationale for employing diazonium salts is that they attach to surfaces with remarkable bond energies, particularly on sp² carbon materials, making them an ideal coupling agent for polymers to surfaces In this context, novel CNT-polytriazole (CNT-PTAz) and CNT-dye nanohybrids were designed and thoroughly characterized. First, CNT-PTAz nanohybrid was prepared by click polymerization: multiwalled carbon nanotubes (CNTs) were modified with azidophenyl groups (CNT-N3) from 4-azidobenzenediazonium precursor and served as nanoscale platform for the surface confined polyaddition. The CNT-PTAz nanohybrid was characterized by TGA, XPS, IR, and Raman. The robust CNT-PTAz is robust and has potential in developing heavy metal adsorbents, nanosupport for catalysts or for gas storage. In the second major part, we grafted CNT with diazotized Neutral red (NR), Azure A (AA) and Congo Red (CR) dyes by simple, spontaneous reaction of the diazonium salts and CNTs in water, at RT. A thorough investigation of the nanohybrids showed that the adhesion is strong (CNT-dye C-C bond energy higher than 150 kJ/mol), and the layer is uniform. These nanohybrids further served to reinforce ethylene-vinyl acetate (EVA) an elastomeric matrix. The reinforced matrix is flexible and serves as optothermal actuators where the grafted dye catches the light to induce mechanical changes in the matrix monitored by dynamic mechanical analysis. CNT/dye-reinforced EVA is a promising flexible composite for developing new types of visual-aid tablet for visually impaired people. The versatile CNT-dye nanohybrids are also unique chemiresistive gas sensors for the molecular recognition of acetone vapours. In a final application, CNT-CR nanohybrid was investigated as an electrocatalyst for the Direct Oxidation of Methanol. Interesting results were obtained with these nanohybrids but significant improvements (3-fold) of the electrocatalytic properties were achieved with CNT-CR decorated with gold nanoparticles. The newly designed electrocatalytic system could be regarded for different promising applications most likely as for sensors, biosensors, heterogeneous catalysts for fuel cells and for nanotechnology To summarize, newly designed CNT-based nanohybrids have unique performances ascribed to the versatility of the diazonium interface chemistry in efficiently attaching functional molecular and macromolecular layers. The novel nanohybrids serve as building blocks for designing high performance nanocomposite materials relevant to challenging timely social economic issues, namely environment, biomedicine and energy

Le depot electrochimique de nanoparticules de platine sur substrats de carbone (graphite massif, fibre de carbone, poudre) est etudie dans des conditions permettant d'obtenir un grand nombre de particules par unite d'aire. Malgre la limitation par la diffusion en solution les phenomenes de nucleation et de croissance sont observables en saut de potentiel et en saut de courant; les influences du potentiel et des concentrations sont etudiees et l'existence de deux etapes est mise en evidence. Pour des durees d'impulsions de quelques millisecondes on obtient des particules de quelques nanometres de diametre, ce qui permet d'appliquer cette methode a la preparation in situ de particules de catalyseur dans les electrodes de piles a combustible

Les nanoparticules de carbone suscitent un grand interet aussi bien dans le domaine de la recherche fondamentale qu’en vue des applications potentielles. Il est fondamental de comprendre et de bien caracteriser les proprietes specifiques de ces nano-objets. La pyrolyse laser est une methode souple et efficace pour la synthese de nanoparticules variees qui a fait deja ses preuves dans le cas de nanoparticules carbonees. Ce travail a pour objectif d’etendre cette recherche au domaine encore peu explore jusqu’ici de l’etude de composes mixtes carbone-azote et carbone-fer avec pour objectif d’une part de mettre au point la synthese de tels composes par pyrolyse laser, et d’autre part, de caracteriser les proprietes des composes obtenus. En ce qui concerne les composes carbone/azote, nous avons reussi, a partir de differents melanges de precurseurs gazeux, a incorporer de l’azote jusqu’a 20% dans les poudres permettant ainsi de suivre l’evolution de la structure en fonction du taux d’incorporation d’azote dans les poudres. Une etude comparative entre les spectres obtenus par spectroscopie infrarouge et par xanes a permis de proposer une attribution des bandes observees, a partir d’une structure originale pour ce type de materiau impliquant une interaction entre un doublet non liant de l’azote et la liaison triple cn presents dans les liaisons -c=n-cn ou les liaisons n-c=c-cn. Pour les materiaux carbone-fer, nous avons montre que la pyrolyse laser d’un aerosol contenant du ferrocene conduisait a la synthese de nanopoudres de carbone avec des morphologies et structures variees mais contenant toujours des nanoparticules de fer encapsulees dans la matrice de carbone
Carbon nanoparticles are studied for their interesting properties in many application fields. This implies to understand and to characterise the specific properties of these nanoparticles. Laser pyrolysis is a versatile method for the synthesis of various nanoparticles and has been used successfully in the case of carbon nanoparticles. The aim of this work is to extend this research to the study of mixed carbon structures such as carbon/nitrogen or carbon/iron structures. These structures are indeed little studied and it is important to be able to determine the optimal experimental conditions to elaborate them by laser pyrolysis and to characterise their properties. In the case of carbon/nitrogen structures, we succeed in the incorporation of nitrogen in the powders in large amounts up to 20%. This high incorporation occurred by using a mixture of different gaseous precursors and allowed us to study the evolution of the structure as a function of the nitrogen incorporation rate in the powders. A comparative study between infrared spectroscopy and near edge x-ray absorption fine structure allowed to attribute the observed bands to an original structure. Indeed these bands could be explained by the interaction of a non bonding doublet of a nitrogen and the cn triple bond which can be present in two types of bondings : -c=n-cn or n-c=c-cn. For the carbon/iron compounds, this work showed how the laser pyrolysis of an aerosol mixture containing ferrocene leads to the synthesis of carbon nanopowders with different morphologies and structures. These powders contain always iron nanoparticles incorporated in the carbon matrix

L’intérêt porté aux nanomatériaux de carbone est en croissance en raison de leur potentiel pour une variété d’applications. Le réseau d’atomes de carbone hybridés sp², commun à tous les matériaux de cette famille, engendre d’excellentes propriétés électroniques et optiques modulées par la forme, la taille et la dimensionnalité du réseau carboné. Parmi ces nanomatériaux, les nanoparticules de carbone (CNP) disposent d’un potentiel singulier en raison de leurs propriétés de photoluminescence, leur photostabilité et leur faible toxicité. En conséquence, l’application des CNP en biomédecine, en optoélectronique et en photocatalyse est grandement étudiée. Néanmoins, les méthodes de synthèse et les techniques de séparation actuelles représentent des limitations à leur mise en œuvre. L’usage de température élevée (>100 °C) nuit au contrôle précis de la forme et de la taille des CNP, les rendements réactionnels sont faibles et la surface du matériau est chimiquement inerte. Dans ce projet, l’objectif est d’établir une méthode de synthèse de CNP palliant aux limitations des procédés actuels. Autrement dit, nous tentons de développer une méthode permettant un contrôle précis de la forme et de la taille des particules en évitant l’utilisation de températures élevées. La stratégie est basée sur la polymérisation en dispersion d’unités organiques riches en alcynes, utilisées comme source métastable de carbone. D’une part, la polymérisation de monomères riches en alcynes permet de synthétiser en une étape simple des polyynes qui, en raison de leur instabilité, réagissent spontanément pour produire un matériau composé majoritairement d’atomes de carbone hybridés sp². D’autre part, la polymérisation en dispersion assure un contrôle morphologique des particules durant la synthèse. En plus de l’objectif principal, la fonctionnalisation en surface des particules est envisagée en exploitant la réactivité d’alcynes résiduels de la structure carbonée. Aussi, nous tentons d’échanger le monomère alcynique afin de bonifier les propriétés de photoluminescence des particules issues du procédé.
The interest in carbon nanomaterials is expanding due to their potential for various applications. The network of sp²-hybridized carbon atoms, common to all materials of this family, generates excellent electronic and optical properties which are modulated by the shape, the size and the dimensionality of the carbon network. Among these nanomaterials, carbon nanoparticles (CNP) have a singular potential due to their photoluminescence properties, their photostability and their low toxicity. Accordingly, the application of CNP in biomedicine, optoelectronics and photocatalysis is greatly studied. However, the current synthetic methods and separation techniques represent limitations to their implementation. The use of high temperatures (>100 °C) hinders the precise control over shape and size of the CNP, the synthetic yields are low and the materials’ surface is chemically inert. In this project, the objective is to establish a route for CNP synthesis which surpasses the limitations of the current preparation methods. In other words, we are trying to develop a method allowing a precise control of the particles’ shape and size, while avoiding the use of high temperatures. The strategy is based on the dispersion polymerization of alkyne-rich organic units, used as a metastable carbon source. On one hand, the polymerization of alkyne-rich monomers allows the one-step synthesis of polyynes which, due to their instability, react spontaneously to produce a material composed mainly of sp²-hybridized carbon atoms. On the other hand, dispersion polymerization ensures a morphological control of the particles during their synthesis. Adding to the main objective, surface functionalization of the particles is intended by exploiting the reactivity of residual alkynes in the carbon structure. Also, we try to exchange the alkyne-rich monomer in order to improve the photoluminescence properties of the particles obtained from the developed process.

Les additifs à action tribologique (MoDTC et ZnDTP) actuellement utilisés sont des molécules organiques à base de soufre et de phosphore. Pour des raisons environnementales, il est important de diminuer nettement voire d'éliminer la présence de ces deux éléments dans les huiles. Nous nous sommes intéressés à des nanoparticules à structure fermée (sphérique, cylindrique) comme remplaçants potentiels de ces additifs. Leur taille, nanométrique, leur permet d'entrer facilement dans le contact et leur structure, fermée, leur confère une grande inertie chimique. Les fullerènes de MS2 ont montré des propriétés réductrices de frottement et anti-usure très intéressantes. Leur mécanisme d'action est basé sur la libération de monofeuillets de MS2 hexagonal dans le contact tribologique. Les propriétés tribologiques des nanotubes de carbone sont reliées à certains paramètres (nombe de feuillets, présence de catalyseur). Une modification structurale des nanotubes dans le contact est nécessaire
Additives with tribological action (MoDTC and ZnDTP) used at present are organic molecules containing sulphur and phosphorous. For environmental reasons, it is important to reduce or eliminate the presence of these two elements in oil. In this study, we are being interested in nanoparticles with closed structure (spherical, cylindrical) as potential substitutes of these additives. Their size, nanometric, enables them to enter easily the contact and their structure, closed, confers a great chemical inertia to them. Fullerenes of MS2 show very good friction reducing and anti wear properties. Their lubrication mechanism is based on the release of hexagonal MS2 sheets in the contact area. Tribological properties of carbon nanotubes depend on several parameters (number of wall, presence of catalyst). A structural modification of nanotubes inside the contact area is necessary

Ce travail a été effectué dans le cadre du projet européen Carbio FP6 RTN (www. Carbio. Eu), visant à exploiter le potentiel des DWNT (Double Walled Carbon Nanotubes) multifonctionnels et de nanoparticules métalliques encapsulées pour une application biomédicale, en particulier pour agir en tant que nano-dispositifs magnétiques chauffants pour le traitement du cancer par hyperthermie ou comme nano-véhicules de transport de médicaments. Pour atteindre ces objectifs, les DWNT ont d'abord été synthétisé par CCVD en présence d'un mélange H2-CH4 et de catalyseurs (Mg, Co, Mo). Afin de combler le vide de la cavité des DWNT avec des matériaux magnétiques, les extrémités des tubes doivent être ouverts. L'ouverture des DWNT a été réalisée dans différentes conditions : par voie humide tels que l'oxydation avec HNO3, HNO3/H2SO4, KMnO4 ou K2Cr2O7 ou par voie sèche impliquant l'oxydation à l'air ou le chauffage par micro-ondes. En raison des inconvénients de certaines techniques d'ouverture (échantillon de revêtement des nanotubes par des débris d'oxydation), nous avons développé des méthodes de purification supplémentaires telles que le lavage par la soude, l'oxydation à l'air ou le chauffage par micro-ondes. Le remplissage des DWNT été réalisée en utilisant une seule étape (remplissage lors de l'ouverture des tubes) ou en deux étapes (après l'ouverture) dans des solutions saturées de nitrate ou de chlorure de fer (III), dans des conditions différentes afin d'évaluer l'influence du temps d'agitation, de la concentration et de la température. Des expériences de contrôle de remplissage avec des composés d'uranium ont été réalisées. Une deuxième stratégie que nous avons développée dans ce travail a été la synthèse directe CCVD de nanoparticules de Fe, Co, Co / Fe et Ni encapsulées dans du carbone. Les nanoparticules encapsulées ont été synthétisées avec des mélanges gazeux de H2/CH4 ou N2/CH4, en utilisant différents catalyseurs à base de MgO (solutions solides Mg0. 95Co0. 05O, Mg0. 95Fe0. 05O, Mg0. 95Co0. 025/Fe0. 025O et Mg0. 95Ni0. 05O). Les échantillons obtenus correspondent par exemple à des nanoparticules sphériques et / ou oblongue de Co encapsulé avec une distribution de taille : 6-10 nm (60%) et 11-20 nm (40%). Des nanoparticules encapsulées oblongues ou sphériques ont également été observées avec du Fe et du Co / Fe, avec un diamètre dans la gamme 1-10 nm (80%) et 11-30 nm (20%). Le matériau le plus prometteur pour l'application en hyperthermie a été obtenu avec des nanoparticules de Co qui ont montré la saturation de magnétisation la plus élevée à température ambiante (Ms) et le plus haut taux d'absorption spécifique (SAR)
This work was performed in the framework of the European FP6 RTN CARBIO (www. Carbio. Eu) project, aiming at exploiting the potential of multi- functional DWNT and Carbon encapsulated metal nanoparticles for biomedical application, in particular to act as magnetic nano-heaters(cancer treatment by hyperthermia) or drug - carrier systems. To achieve these goals, DWNT have first been synthesised by catalytic chemical vapour deposition (CCVD) of a H2-CH4 mixture over (Mg, Co, Mo)O catalysts. In order to fill the empty cavity of DWNT with magnetic materials, the tips of the tubes have to be opened. The opening of DWNT was performed in different conditions using wet chemistry routes such as oxidation with HNO3, HNO3/H2SO4, KMnO4 or K2Cr2O7 or dry routes involving air oxidation or microwave heating. Due to drawbacks of some of the opening techniques (sample coating with amorphous oxidation debris), we have developed extra purification methods such as NaOH washing, oxidation in air or microwave heating. The filling of DWNT was performed using one-step (during the opening) or two-step (after the opening) methods in over-saturated iron (III) nitrate or iron (III) chloride solutions, in different conditions in order to assess the influence of stirring time, concentration and temperature. Control experiments of filling with uranium compounds were performed. A second strategy that we have developed in this work was the direct CCVD synthesis of carbon-encapsulated Fe, Co, Co/Fe and Ni nanoparticles. The encapsulated nanoparticles have been synthesized with gaseous mixtures of H2/CH4 or N2/CH4, using different MgO-based catalysts (Mg0. 95Co0. 05O, Mg0. 95Fe0. 05O, Mg0. 95Co0. 025/Fe0. 025O and Mg0. 95Ni0. 05O solid solutions). The obtained samples correspond for example to spherical and/or oblong carbon-encapsulated Co nanoparticles with size distribution 6-10 nm (60%) and 11-20 nm (40%). Oblong or spherical carbon-encapsulated nanoparticles were also observed with Fe and Co/Fe, with diameter within the range 1-10 nm (80%) and 11-30 nm (20%). The most promising material for hyperthermia application was found to be the carbon-encapsulated Co nanoparticles which showed the highest saturation magnetisation at room temperature (Ms) and the highest Specific Absorption Rate (SAR)

Ce travail porte sur la synthèse en phase gazeuse de nanoparticules carbonées par un procédé plasma hors-équilibre. Dans un premier temps, l'étude bibliographique, consacrée aux noirs de carbone et aux nanotubes de carbone, présente les différents procédés existants (conventionnels et plasma) pour leur synthèse en phase gazeuse ainsi que leur mécanisme de croissance. Puis, le développement et la mise en place du procédé plasma hors-équilibre, basé sur l'établissement de décharges non thermiques à haute tension et faible courant, sont décrits. Ensuite, les résultats expérimentaux liés à la caractérisation du procédé sont présentés. Il s'agitessentiellement d'une caractérisation électrique de la torche plasma sans injection de réactif et d'une caractérisation lors d'injection d'hydrocarbure. Cette dernière est basée sur une étude paramétrique et des bilans de matière (taux de conversion estimés à partir de mesures par Chromatographie en Phase Gazeuse, CPG). Les nanoparticules carbonées synthétisées sont caractérisées par Microscopie Electronique à Balayage (MEB) et à Transmission (MET), diffractions de rayons X et analyses BET. Deux principales familles de nanoparticules sont mises en évidenceen fonction de leur texture: (i) les nanoparticules de textures à tendance concentrique tels que les noirs de carbone "classiques", les noirs de carbone de type noirs d'acétylène et les coques carbonées, (ii) les nanoparticules à textures isotropes tels que les "papiers froissés" à haute et faible nanotextures et les nanoparticules "microporeuses". Une corrélation entre les conditions opératoires et les caractéristiques structurales des nanoparticules est présentée. Enfin, la modélisation de cinétique chimique permet d'estimer le volume réactionnel du procédé tandis que la modélisation de l'écoulement dans le réacteur permet d'évaluer le champs de température et de vitesse ainsi que l'histoire thermique des particules dans le réacteur.

L'encapsulation des nanoparticules de noir de carbone et de fer a pour but d'ameliorer leur dispersion dans une matrice macromoleculaire et de controler leur conductivite par un controle de l'epaisseur de la couche de polymere isolant autour des particules. Trois techniques d'encapsulation par polymerisation in situ ont ete experimentees : 1) la polymerisation en suspension inverse de l'acrylamide, 2) la polymerisation en suspension directe du methacrylate de methyle (homopolymerisation et copolymerisation avec le styrene), 3) la polymerisation en emulsion directe du methacrylate de methyle. Pour chacune de ces encapsulations, la caracterisation de l'encapsulation se fait par mesure de taille, mesure du potentiel de surface, mesures dielectriques des suspensions des photographies au microscope electronique. Il s'avere que seulement deux techniques conduisent a l'encapsulation : la copolymerisation en suspension du methacrylate de methyle avec le styrene en presence de methylcellulose et la polymerisation en emulsion directe du methacrylate de methyle en presence d'hydroxylpropylcellulose et d'un tensioactif zwitterionique (nc12). L'epaisseur de la couche est d'environ 30 nm. La dispersion de ces particules dans une matrice de polystyrene fait disparaitre le seuil de conductivite situe vers 10 % en volume en theorie et permet de faire une etude en temperature (70 k a 320 k) (effet ctp). L'encapsulation des nanoparticules de fer est menee par polymerisation en suspension inverse de l'acrylamide. La caracterisation de l'encapsulation se fait par les memes methodes auxquelles on peut ajouter la voltamperometrie cyclique de suspension de fer dans un milieu acide et des mesures de magnetisme (cycles d'hysteresis) et de permeabilite. L'encapsulation permet de casser les agregats pour obtenir un meilleur compactage. Ces particules encapsulees ont permis de realiser un ecran magnetique absorbant les ondes radar.

L’association de nanoparticules à propriétés complémentaires est une voie intéressante pour développer des architectures originales multifonctionnelles. Notre stratégie consiste à combiner la faculté de particules bio-sourcées, les nanocristaux de celluloses (NCC), à former des structures complexes, aux propriétés des nanotubes de carbones mono et multiparois (NTC). Leur association non covalente a pour but de conserver ces propriétés et de réaliser des émulsions de Pickering huile-dans-eau et des mousses par lyophilisation. Les dispersions en phase aqueuses de ces nanoparticules montrent des rendements importants atteignant jusqu’à 70 % de NTC dispersés. L’exploration des différents paramètres contrôlant la dispersion (concentration en NTC et en NCC, puissance des ultrasons et temps d’application) et de la morphologie des hybrides formés (par microscopie électronique et à force atomique) nous ont conduits à proposer un modèle de dispersion. Ces hybrides peuvent se positionner à l’interface huile/eau pour former des émulsions de Pickering. La présence de nano carbone ne modifie pas les caractéristiques morphologiques des émulsions, par contre, elle permet l’amélioration des propriétés rhéologiques. La lyophilisation de ces émulsions concentrées par centrifugation conduit à la formation de mousses solides de structure contrôlée. La porosité des mousses est déterminée dès l’étape de réalisation des émulsions. Les propriétés mécaniques et électriques restent peu améliorées par l’ajout de NTC. Nous attribuons ces faibles performances à la structure particulière des parois obtenues par alignement des NCC, sans pontage direct ni enchevêtrement
The association of nanoparticles with complementary properties is an interesting way to develop multifunctional original architectures. Our strategy consists in combining the ability of biosourced particles, the nanocrystals of celluloses (CNC), to form complex structures, with the properties of the single and multi-wall carbon nanotubes (CNT). Their non-covalent association aim is to preserve these properties and to realize oil-in-water Pickering emulsions and foams by freeze-drying. The aqueous dispersion of these nanoparticles shows high yields achieving as high as 70 % of dispersed NTC. The exploration of the various parameters controlling the dispersion (concentration of NTC and NCC, sonication time and power) and of the morphology of the hybrids (by electronic and atomic force microscopies) allow us to propose a quantitative model for the dispersion. These hybrids can also stabilize oil/water interface to form Pickering emulsion. Monodisperse distribution of micrometer-sized droplets is obtained. The addition of the NTC does not modify the morphology of the emulsion but improve their rheological properties. The freeze-drying of the concentrated emulsions produces solid foams with controlled structures. The porosity is determined during the step of emulsification. The mechanical and electrical properties show slight improvement by the addition of the NTC. We attribution these weak performance to the specific structure of the walls of the foams obtained by the alignment of the CNC weakly linked

L’optimisation des processus physiques (couleur, mécanique) et chimiques (réactivité, densification, homogénéité / hétérogénéité) mis en oeuvre dans les Arts du Feu (verres, céramiques, émaux) a conduit très tôt les potiers, verriers et émailleurs à rechercher dans la nature ou à fabriquer, de façon empirique mais efficace, des matières premières ultrafines, nanométriques et même à produire des matériaux nanostructurés. Après avoir expliqué les avantages des particules submicroniques et dressé un bref survol de l’histoire de l’usage des principaux produits nanométriques naturels (argile, amiante, pozzolanes, chaux, os, coquilles. . . ) et synthétiques (particules de cuivre, d’argent, d’or, de semi-conducteurs, de graphites et carbones. . . ) en technologies céramique, verrière et d’émaillage, la nanostructure et les propriétés optiques des premiers dispositifs nano-optiques – les lustres céramiques, IXe siècle – sont explicitées. En conclusion les nouveaux usages des nanoparticules en optique, santé ou matériaux de construction sont abordés.

High performance coatings of pipelines should possess properties such as high adhesion to the substrate, low gas permeability, high corrosion resistance, etc. In this study, novel nanocomposite materials are studied for coating of steel plates. The coatings consist of two-layer composites with different nanoparticulates. Zinc particles, multi-walled carbon nanotubes (MWCNT), and graphene nanoplatelets (GNP) are used for the base layer bonded to the steel. Zinc particles are used as a filler and act as sacrificial anode against corrosion (cathodic protection). Hexagonal boron nitride (hBN) is added to the matrix for the second layers. Adhesion of the coatings is studied through pull-off tests. To examine the corrosion protection capabilities, cathodic disbondment tests are conducted on the coated steel plates. The gas permeability of the coatings is evaluated through a standard testing technique. Results show that addition of Zinc particulates could enhance corrosion protection. The addition of GNP and hBN nanoparticulates resulted in lower gas penetration. Results of this research will contribute to the development of advanced pipeline coatings.