Dissertations / Theses: 'Polymères – Propriétés électriques – Propriétés mécaniques'

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Probst, Nicolaus. "Etude des propriétés électriques et diélectriques des composites polymères - noirs de carbone : parallélisme entre propriétés électriques et mécaniques." Mulhouse, 1991. http://www.theses.fr/1991MULH0180.

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Abstract:

Les caractéristiques principales du noir de carbone, la surface spécifique et le degré d'agglomération sont considérés dans cette étude sous la forme de volume de structure et de surface absolue par unité de volume du mélange caoutchouc naturel et styrène - butadiène. Il était ainsi possible de mettre en évidence que la percolation électrique se produit lorsqu'un certain volume de structure est établi, que le module élastique du mélange est, à densité de réticulation constante, uniquement fonction du volume de structure, de même que la constante diélectrique. L'hystérèse mécanique et les propriétés diélectriques dépendent par contre de l'extension de la surface du noir de carbone, dépendance qui est fonction d'un paramètre lié à la qualité de la surface ; le rapprochement est fait avec l'énergie libre de surface. La densité apparente du noir de carbone dans le mélange est mise en évidence comme source d'information sur l'interface polymère - charge

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Chailan, Jean-François. "Contribution des spectrométries mécanique et diélectrique à l'étude du vieillissement d'élastomères en ambiance nucléaire." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10236.

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Abstract:

Deux elastomeres, epr (terpolymere ethylene-propylene-hexadiene-1,4) et hypalon (polyethylene chlorosulfone), constituant respectivement l'isolant et la gaine de cables electriques utilises en ambiance nucleaire ont subi des vieillissements thermique et radiochimique acceleres. Deux techniques peu courantes dans le domaine d'etude des elastomeres, les spectrometries mecanique et dielectrique, sont appliquees au suivi de ces vieillissements. Le vieillissement thermique d'epr affecte tres peu ses proprietes mecaniques dynamiques pendant une periode d'induction au-dela de laquelle le materiau est rapidement degrade. En revanche, la spectroscopie infrarouge, se revele sensible aux premiers stades de l'oxydation du materiau pendant la periode d'induction. La degradation thermique d'hypalon est visible des les courtes durees par les deux techniques spectrometriques. Plus particulierement, le maximum de l'angle de perte lors des relaxations mecanique et dielectrique diminue lineairement avec la duree du vieillissement. Ce comportement est attribue a trois phenomenes concomitants: perte de plastifiants, deshydrochloruration et reticulation. L'irradiation , dans les conditions de ces tests (100 (gy/h), dose maximale 100 kgy), ne modifie que le module caoutchoutique d'epr et encore dans de faibles proportions. Mais a l'instar du vieillissement thermique, les proprietes dielectriques, et specialement la permittivite sont beaucoup plus sensibles. Les phenomenes d'oxydation relativement faibles dans ce cas en sont responsables. Comme pour le vieillissement par la chaleur, les effets de l'irradiation se font sentir des les faibles doses sur les proprietes mecaniques et dielectriques d'hypalon. Mais cette fois, tant dielectrique et mecanique evoluent en sens contraire

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Dalmas, Florent. "Composites à matrice polymère et nano-renforts flexibles : propriétés mécaniques et électriques." Phd thesis, Grenoble INPG, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00012111.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la mise en œuvre, la caractérisation microstructurale et l'étude des propriétés macroscopiques de matériaux nanocomposites à matrice polymère (un latex filmogène) renforcée par des nanofibres flexibles à haut facteur de forme. En étudiant deux types de renforts (les nanotubes de carbone et les nanofibrilles de cellulose) et en utilisant deux procédés différents pour l'élaboration des composites, ce travail a permis de mieux comprendre le rôle que jouent les enchevêtrements entre nanofibres et la nature de leurs interactions dans ce type de matériaux. Les propriétés mécaniques aux faibles et grandes déformations, et, dans le cas des renforts nanotubes de carbone, les propriétés élecriques ont été analysées. Une approche de modélisation basée sur la discrétisation des fibres dans un volume représentatif, a permis de discuter l'influence de la tortuosité des fibres et des propriétés électriques des contacts entre fibres sur la percolation électrique.

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Lecoublet, Morgan. "Ρrοpriétés Diélectriques des Μatériaux Biοsοurcés." Electronic Thesis or Diss., Normandie, 2024. http://www.theses.fr/2024NORMR027.

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Abstract:

Dans un contexte de développement durable et de sensibilisation du public envers les problématiques environnementales, les polymères biosourcés représentent une niche d’avenir dans le secteur industriel avec une forte dynamique de croissance. C’est un contexte favorable au développement de nouvelles structures biosourcées et/ou biodégradables adaptées à de nombreuses applications diélectriques, mais de nombreuses limitations existent encore pour bénéficier pleinement des performances diélectriques des polymères biosourcés. Cette thèse s’intègre dans cette logique de promotion des matériaux biosourcés dans le domaine diélectrique en proposant une étude avancée des propriétés multiphysiques, notamment diélectriques, des polymères biosourcés pour identifier les applications dans les domaines diélectriques adaptées pour de tels matériaux. Dans la première phase de la thèse, une étude de la littérature avancée nous a permis d’identifier trois polymères biosourcés avec un fort potentiel pour le domaine diélectrique, à savoir l’acide polylactique (PLA), le polyhydroxybutyrate-co-valérate (PHBV) et l’acétate de cellulose (CA). Leurs performances diélectriques étaient similaires à certains polymères synthétiques conventionnels utilisés dans le domaine de l’isolation électrique comme le polyéthylène, le polypropylène et la résine époxy. De plus, l’analyse de la littérature nous a permis d’identifier trois stratégies permettant de favoriser davantage l’intégration de polymères biosourcés dans le domaine de l’isolation électrique, à savoir la création de mélanges polymériques, la création de bio(nano)composites à base de charges cellulosiques et de l’utilisation de nouvelles techniques de mise en œuvre comme l’impression 3D. La deuxième phase de la thèse propose l’utilisation combinée de la création de mélanges polymériques et de l’impression 3D pour une application en isolation électrique. Les résultats préliminaires ont démontré que les mélanges de PLA:CA étaient les plus prometteurs pour la suite du projet, et sont donc choisis pour l’étape d’impression 3D. L’ajout de CA a amélioré la stabilité mécanique du PLA lorsque ce dernier est en état caoutchoutique, mais diminue également légèrement la capacité d’isolation électrique du PLA. Une étape d’optimisation via un plan de Taguchi a permis la fabrication de mélanges polymériques imprimés en 3D présentant une rigidité mécanique et de capacité d’isolation électrique comparable au polyéthylène basse densité. La dernière phase de la thèse propose de combiner l’utilisation de bio(nano)composites à base de cellulose et d’impression 3D pour l’obtention de matériaux à base de PLA imprimés en 3D pour une application en isolation électrique. Deux charges différentes ont été utilisées et comparées : les microcristaux de cellulose et les nanocristaux de cellulose. Les résultats ont montré que l’ajout de charges cellulosiques améliorait la rigidité mécanique des matériaux, mais diminuait également légèrement leur capacité d’isolation électrique. Une étape d’optimisation via un plan factoriel a permis de produire des biocomposites à renfort de cellulose avec des propriétés mécaniques supérieures au polypropylène, tout en présentant des propriétés d’isolation électrique comparables. Cette thèse propose ainsi des alternatives biosourcées, voire compostables au polyéthylène et polypropylène dans les domaines d’isolation électrique, grâce à l’utilisation combinée de différentes stratégies faciles à appliquer à l’échelle industrielle, démarche s’inscrivant dans le développement durable
In a context of sustainable development and public awareness of environmental issues, biobased polymers represent a promising niche in the industrial sector, with a strong growth potential. This is a favorable context for the development of new biobased and/or biodegradable structures suitable for a wide range of dielectric applications, but many limitations still exist to fully benefit from the dielectric performance of biobased polymers. This thesis is part of a broader effort to promote the use of biobased materials in the dielectric field, proposing an advanced study of the multiphysical properties, particularly dielectric properties, of biobased polymers to identify applications in dielectric fields suitable for such materials. In the first phase of the thesis, an advanced literature review identified three biobased polymers with high potential for the dielectric field, i.e. polylactic acid (PLA), polyhydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) and cellulose acetate (CA). Their dielectric performance were comparable to conventional synthetic polymers used in electrical insulation, such as polyethylene, polypropylene and epoxy resin. In addition, the literature review also identified three potential strategies to encourage the use of bio-based polymers in electrical insulation, i.e. the development of polymer blends, the creation of bio(nano)composites based on cellulosic fillers, and the use of new processing techniques such as 3D printing. The second phase of the thesis proposes the creation of polymer blends and 3D printing to obtain 3D-printed PLA-based materials for application in electrical insulation. Preliminary results showed that PLA : CA blends were the most promising for the continuation of the project and were therefore chosen for the 3D printing step. The addition of CA improved the mechanical stability of PLA in a rubbery state, but also slightly reduced their electrical insulation capacity. An optimization step using a Taguchi design resulted in 3D-printed polymer blends samples with mechanical rigidity and electrical insulation capacity comparable to low-density polyethylene. The final phase of the thesis proposes to combine the use of cellulose-based bio(nano)composites and 3D printing to obtain PLA-based materials for application in electrical insulation. Two different fillers were used and compared: cellulose microcrystals (MCC) and cellulose nanocrystals (NCC). The results showed that the addition of cellulose fillers improved the mechanical rigidity of the materials, but also slightly reduced their electrical insulation capacity. A factorial design optimization step produced cellulose-reinforced biocomposites with superior mechanical properties to polypropylene, while offering comparable electrical insulation properties. This thesis therefore proposes biobased and even compostable alternatives to polyethylene and polypropylene in the electrical insulation field, through the combined use of different strategies easily applicable on an industrial scale, in line with a sustainable development approach

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Capsal, Jean-Fabien. "Elaboration et analyse des propriétés physiques de nanocomposites hybrides ferroélectriques." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/835/.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse est de réaliser une étude comparative de nanocomposites hybrides ferroélectriques. Deux matrices thermoplastiques ont été utilisées : le polyamide 11 et le poly(vinylidène fluoride trifluoroéthylène) 70-30. Les nano-objets introduits sont des nanoparticules de titanate de baryum (BaTiO3). Nous nous intéresserons tout particulièrement à l'influence des nanoparticules sur les propriétés physiques des composites en fonction de la taille des inclusions et de leurs fractions volumiques. L'évolution des propriétés pyroélectrique et piézoélectrique des nanocomposites en fonction du caractère électroactif ou non de la matrice est discutée. Dans le premier chapitre de ce mémoire, des éléments de rappel sur la ferroélectricité des polymères et des céramiques ainsi que sur la notion de connectivité des phases dans un composite sont présentés. Les composites étudiés sont de connectivité 0-3 ; une attention particulière est portée aux modèles phénoménologiques permettant de décrire les propriétés physiques de ces matériaux. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation des techniques expérimentales utilisées ainsi qu'à la description du protocole d'élaboration des nanocomposites. La stabilité chimique et la structure physique des matériaux constitutifs des composites ont été analysées par Analyse Thermogravimétrique (ATG) et Analyse Calorimétrique Diatherme (ACD). Les propriétés mécaniques statique et dynamique de la matrice polyamide ont été suivies par des essais en traction et en cisaillement dynamique. Les propriétés diélectriques des matrices ont été caractérisées par Analyse des Courants Thermo Stimulés (CTS) et Spectrométrie diélectrique dynamique (SDD). L'influence de la fraction volumique phi de BaTiO3 700 nm sur les propriétés des composites est présentée dans le chapitre 3. Cette étude est réalisée avec les deux matrices. D'un point de vue mécanique, l'introduction de ces nanocéramiques a pour conséquence une forte augmentation du module G' ainsi que de G''. Lorsque la fraction volumique devient trop importante l'évolution d'un comportement ductile vers fragile est constatée. Les nanoparticules de BaTiO3 influencent peu la mobilité moléculaire de la phase amorphe. La diminution du saut delta Cp mesuré par ACD et la diminution de l'amplitude du mode associé à la manifestation diélectrique de la transition vitreuse mis en évidence par CTS indiquent une interaction à l'interface polymère/nanoparticules. L'introduction de BaTiO3 700 nm augmente la partie réelle et imaginaire de la permittivité diélectrique. L'évolution de epsilon' avec phi suit le modèle de Bruggeman jusqu'à phi = 45%. Au-delà de cette fraction volumique, la densification importante et les phénomènes d'agrégation modifient la connectivité des composites. .
The piezoelectric activity of a hybrid ferroelectric nanocomposite, i. E. Polyamide 11/ Barium Titanate (BT), has been investigated for different loadings of BT particles. The BT volume fraction (phi) was ranging from 0. 024 to 0. 4 with a particle size of 50 nm, 100 nm, 300 nm and 700 nm. The influence of polarization mode on the piezoelectric behaviour has been studied. The magnitude of the poling field used in this study is in the same order of magnitude of the one used for bulk BT i. E. Significantly lower than for piezoelectric polymers. The optimum piezoelectric coefficient is reached when the amorphous phase of the polymeric matrix is in the liquid state i. E. ; for a polarization temperature higher than the glass transition and for time constant allowing macromolecular mobility. The composite piezoelectric activity decreases for particles size lower than 300 nm due to the loss of the tetragonal phase. The nanotexture of these particles has been investigated by TEM and HRTEM. A core shell structure has been observed. An increase of the longitudinal piezoelectric strain coefficient d33 with the raising of BT volume fraction was shown. Contrary to inorganic piezoelectric ceramics, the dielectric permittivity of hybrid composites remains moderate although the piezoelectric voltage coefficient of composites is bigger than ceramics

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Cârlescu, Vlad. "Caracterizarea statică și dinamică a polimerilor electroactivi dielectrici pentru aplicații mecatronice." Thesis, Artois, 2013. http://www.theses.fr/2013ARTO0204/document.

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Abstract:

Le concept de biomimétisme, ou bionique, publié depuis 1969, étudie des régularités structurelles et fonctionnelles des systèmes vivants afin de leur transfert à la technique. Dans la nature, les mouvements sont réalisés par les muscles, tandis que la technique utilise les moteurs. Malgré l'état avancé des technologies conventionnelles d'actionneurs, tels que les actionneurs hydrauliques, pneumatiques et moteurs électriques, il y a une demande croissante dans les domaines de la mécatronique, robotique et bioingénierie, pour actionneurs électromécaniques avec rendement et déformations élevés, flexibles, légers, haute fiabilité et peu coûteux. La diversité des phénomènes physiques des matériaux intelligents (piézoélectriques, électromagnétiques et magnétostrictif, les alliages à mémoire de forme, électro et magnéto-rhéologique, les alliages ferromagnétiques à mémoire de forme et les polymères électroactifs) ouvrir de nouveaux horizons dans la conception et le développement d'actionneurs non conventionnels. Compte tenu de leur grande adaptabilité, les polymères sont de plus en plus utilisés dans de nombreux domaines. Les capteurs et actionneursà base de polymères est un domaine plus prometteur de polymères intelligents et sont de plus en plus associés à des capteurs et des actionneurs artificiels dans les organismes vivants. Ainsi, depuis les années 90, une attention considérable dans les actionneurs non conventionnels basés à matériaux intelligents à gagné les polymères électroactifs (EAP). Ces matériaux présentent un fort couplage électromécanique et sont par ailleurs très flexibles et très légers. Ils se déforment lorsqu'ils sont soumis à un champ électrique et peuvent générer un courant ou un champ lorsqu'ils subissent une déformation mécanique. C'est dire qu'ils peuvent être utilisés soit comme actionneurs mécaniques souples, soit en récupération d'énergie sur l'énergie vibratoire. La thèse se divise en sept parties et porte sur la détermination des propriétes diélectriques, mécaniques et électromécaniques de quelques polymères siliconés à base de polydiméthylsiloxane (PDMS) avec des inclusions de SiO2 et TiO2 pour utilisation comme actionneurs dans les applications mécatroniques. Les paramètres diélectriques tels que la constante diélectrique et des pertes diélectriques ont été déterminées par spectroscopie diélectrique présentant des valeurs semblables à celles de la littérature. Les propriétés élastiques ont été étudiées par plusieurs tests mécaniques, tels que traction uniaxiale, compression uniaxiale et tests dans le cas des films circulaires fixés sur les bords et indenté avec pénétrateur sphérique des diamètres différents. Les propriétés électromécaniques des élastomères PDMS-SiO2-TiO2 excités par des tensions continues et alternatives ont été évaluées par des méthodes non destructives, telles que vibrométrie laser à balayage. Aussi, la thèse présente les contributions personnelles sur l'application de la méthode d'analyse par éléments finis (FEA) pour simuler les déformations des élastomères PDMS-SiO2-TiO2 soumis à la traction et compression uniaxiale
The concept of biomimetism, or bionics, published since 1969, are studying structural and functional patterns of living to transfer them to technics. In nature, the movements are produced by muscles, while the technique uses the engines. Despite the advanced state of conventional actuation technologies such as hydraulic, pneumatic and electric motors, there is a growing demand in the field like mechatronics, robotics and bioengineering for electromechanical actuators with high performance and deformations, flexible, lightweight, high reliability and low cost. The diversity of physical phenomena in smart materials (piezoelectric, electromagnetic and magnetostrictive, shape-memory alloys, electro and magneto-rheological fluids, ferromagnetic shape memory alloys and electroactive polymers) open new opportunities in the design and development unconventional actuators. Due to their high adaptability, the polymers are used increasingly used in many areas. Sensors and actuators based polymers is a promising field of intelligent polymers and are more associated with artificial sensors and actuators in living organisms. Thus, after ’90, a considerable attention in the unconventional actuators based on smart materials was attract by electroactive polymers (EAPs). These materials have a high electromechanical coupling and are also very flexible and very light They deform when they are subjected to an electric field and can generate a current or a field when subjected to a mechanical deformation. Thus, they can be used either as a flexible sensors ans actuators, or generator. The thesis is divided into seven sections and involve the determination of the dielectric, mechanical and electromechanical properties of some silicone based polydiméthylsiloxane (PDMS) with inclusions of SiO2 and TiO2 for use as actuators in mechatronic applications. The dielectric parameters such as dielectric constant loss were determined by dielectric spectroscopy and showed to be similar to those reported in literature. The elastic properties were studied by several mechanical tests, such as uniaxial tension, uniaxial compression and indentation tests of free-standfing circular films. Electromechanical properties of PDMS-SiO2-TiO2 elastomers excited by CD and AC voltages were evaluated by non-destructive methods, such as scanning laser vibrometry. Also, the thesis presents the personal contributions on the implementation of the finite element analysis (FEA) to simulate the deformation of the PDMS-SiO2-TiO2 elastomers subjected to uniaxial tension and compression

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Périé, Thomas. "Dispersion de nanotubes de carbone dans les polymères : de la nanostructuration aux composites hautes performances." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00634552.

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Abstract:

Nous avons synthétisé des composites nanostructurés de nanotubes de carbone (CNT) par deux approches différentes. La première approche se base sur la dispersion dans une matrice d'intérêt d'un masterbatch de polymère fortement chargé en CNT optimisé pour d'une part aider à la dispersion des CNT et d'autre part pour induire une nanostructuration de la matrice. Un masterbatch de poly(styrene-b-butadiene-b-methyl methacrylate) et de CNT re-dispersé dans une matrice de polymère fluoré a permis d'obtenir des composites chargés et néanmoins ductiles. Nous avons aussi utilisé un masterbatch réactif à base de polyamide-6 (PA6). La morphologie co-continue réalisée après ajout de polyéthylène maléisé (PE*) permet d'obtenir des composites cumulant : rigidité, ductilité, résistance aux solvants et conductivité. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous avons démontré une interaction spécifique entre la phase PA6 et les CNT de composites à matrice PE*/PA6 nanostructurée. Le PA6 s'adsorbe sur les CNT ce qui conduit (au dessus d'un seuil de percolation) à des composites possédant comme microstructure un réseau de nanotubes consolidé à ses jonctions par du PA6. Ce réseau " brasé " permet d'obtenir des composites avec des propriétés uniques de tenue haute température. De manière surprenante, nous avons démontré qu'après extraction de la matrice PE* le réseau de nanotubes consolidé se comporte comme un gel. Ces gels originaux peuvent être gonflés par différents solvants de manière parfaitement réversible et possèdent des propriétés électriques dépendantes de leurs taux de gonflement.

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Kechaou, Borhane. "Corrélation entre propriétés diélectriques et mécaniques de composites à matrice époxyde renforcée par des fibres de verres E." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2003. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/bkechaou.pdf.

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Abstract:

Nous nous sommes intéressés à deux matériaux composites à matrice organique, à renfort fibreux de verre, se différenciant uniquement par la nature de l'interface fibre/matrice (ensimage). Notre approche est basée sur le fait que toute contrainte, quelle que soit sa nature (électrique, mécanique, radiative, thermique. . . ), appliquée sur un diélectrique conduit à une injection de charges électriques. Ces charges peuvent diffuser ou bien être piégées. Pour simuler ces phénomènes, nous avons utilisé la méthode "miroir" (Scanning Electron Microscopy Mirror Effect SEMME). Nous montrons que les interfaces fibre/matrice imposent une plus grande instabilité des charges, avec un double rôle d'écoulement mais aussi de piégeage des charges le long de l'interface. Un composite qui a un ensimage permettant la diffusion, donc limitant la localisation de l'énergie de polarisation, est par suite préférable du point de vue mécanique ou tribologique
Two unidirectional glass fiber reinforced polymers composite materials, being different only by the nature of the fiber/matrix interface (sizing), were studied. The approach is based on the fact that any stress, whatever its nature (electric, mechanical, radiative, thermal. . . ), applied to a dielectric material led to an injection of electric charges. These charges can diffuse or be trapped. To simulate these phenomena, the "mirror method" (Scanning Electron Microscopy Mirror Effect SEMME) were used. It is shown that the fiber/matrix interfaces impose a greater instability of the charges, with a double role of motion but also of trapping of the charges along the interface. A composite which has a sizing allowing the diffusion, therefore limiting the localization of the polarization energy, is consequently preferable from the mechanical or tribological point of view

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Louis, Christel. "Mélanges de polysulfones avec un élastomère acrylate : caractérisation morphologique et thermo-mécanique." Toulon, 2001. http://www.theses.fr/2001TOUL0002.

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Zhao, Hang. "Comportement multifonctionnel des composites comportant des nano/micro renforts." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC020/document.

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Abstract:

En raison de leurs propriétés mécaniques, électriques et thermiques exceptionnelles, les nanotubes de carbone (NTC) ont reçu une importante attention mondiale. Les NTC ont un grand potentiel dans différents domaines d'applications tels que le stockage d'énergie et la microélectronique. Grâce à leur structure unidimensionnelle, leur important facteur d'aspect et leur faible densité, les NTC servent comme charges dans les composites. Par contre, en raison des fortes interactions entre eux, il est difficile de les disperser et de les aligner dans une matrice de polymère.Il est connu qu'une bonne conception d'hybrides, constitués de NTC verticalement lignés sur des substrats, améliore de manière significative la dispersion de ces derniers dans la matrice. Ces hybrides sont préparés par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Une fois, ces hybrides sont dispersés dans la matrice du composite cela conduit à une nette amélioration des propriétés multifonctionnelles de ce composite. Les substrats utilisés dans cette thèse sont les nanoplaquettes de graphite (NPG) pour donner des hybrides NPG-NTC que nous appellerons par la suite GCHs. Les GCHs ont l'avantage d'avoir une faible densité et une structure totalement conductrice qui améliore les propriétés diélectriques et électriques des composites.Dans l'état de l'art, les relations entre l'organisation des GCHs et les conditions de synthèse par CVD et entre l'ajout des GCHs dans les composites et les réseaux conducteur interne dans les composites n'ont jamais été étudiées. Pour cela, dans cette thèse, nous allons soigneusement étudier et discuter ces problèmes mentionnés.Dans le premier chapitre, nous présentons une revue générale de la structure, des propriétés, des applications et de la synthèse des NTC et des NPG. Nous présentons aussi les procédures de l'intégration des nanoparticules dans des matrices polymères et les méthodes de fonctionnalisation des NTC. Nous discutons aussi des états électriques et les caractéristiques (di)électriques des composites en fonction de la quantité de la charge conductrice.Le deuxième chapitre présente tout d'abord la synthèse des NTC sur les NPG par CVD. Ensuite, l'influence des paramètres de la CVD, la température, la composition du gaz et le temps de la réaction, ont été étudié. Les résultats qualitatifs et quantitatifs obtenus d'après les caractérisations des ces hybrides peuvent servir comme base de données pour l'intégration et l'influence des ces hybrides dans les composites.Le troisième chapitre présente les composites binaires polyvinylidene fluoride/GCHs et leurs propriétés diélectriques qui sont nettement améliorées par rapport aux composites ternaires composés de polyvinylidene fluoride/NPG/NTC. Les composites obtenus par dispersion des GCHs dans la matrice à l'aide du procédé d'extrusion-injection, présentent un seuil de percolation fortement réduit (5,53 vol%) et une stabilité thermique relativement élevée. Leurs propriétés diélectriques améliorées peuvent être attribuées à des réseaux sous forme de micro-condensateurs et le changement de la cristallinité de la matrice peut être attribué à la bonne conception des hybrides.Le quatrième chapitre étudie les composites GCHs/polydiméthylsiloxane (PDMS) avec la haute performance piézo-résistive dans une large gamme de température. Le composite présente un seuil de percolation ultra-bas et une grande sensibilité piézo-résistive. En particulier, les autres améliorations des propriétés électriques obtenues dans les composites GCHs/PDMS par rapport à celles des composites à base de NTC/PDMS, de NPG/PDMS ou encore de NTC-NPG/PDMS. Les légers mouvements des doigts peuvent être détectés grâce à l'usage de ces films composites en tant que capteurs de mouvement
Due to the outstanding mechanical electrical and thermal properties, carbon nanotubes (CNTs) received worldwide attentions and intensive investigations in last decades. CNTs are greatly potential in applications such as energy storage and microelectronics. The one dimensional structure, high aspect ratio and low density, promote CNTs serving as the excellent fillers in composites field. However, due to the strong interactions, CNTs are usually difficult to be dispersed and aligned in a polymer matrix. Designing the CNTs construction reasonably is an effective way to ameliorate the dispersion states of CNTs in matrix. These specific hybrid constructions allowed CNTs arrays synthesized vertically onto the substrates through catalyst chemical vapor deposition method. These CNT arrays effectively overcome the problem of CNTs aggregation and promote the interconnection among CNTs, leading to a considerable improvement of multi-functional properties of composites. Graphite nanoplatelets (GNPs) served as substrate make their synthesizing products-GNP-CNTs hybrids (GCHs) possess distinct merits of all-carbon composition, totally-conductive coupling structure and the low intrinsic density. These GCHs constructions provide a great improvement in the dielectric and electrical properties of composites. However, the relationship between GCHs organization and synthesizing conditions during CVD process and the influence of the addition of GCHs to internal conductive networks have not been reported in detail. These mentioned issues will be investigated and discussed in this thesis, which is divided into four chapters:The first chapter makes a general review of the structure, properties, application and synthesis of CNTs and GNP substrates, and the main procedures of fabricating composites and surface functionalization of CNTs. Moreover, a short introduction of the development of micro-nano hybrids applied to the functional composites is made. Most importantly, the developing electrical states and (di) electrical characteristics of composites with ever-increasing conducting filler loading are reviewed in detail at the last part.The second chapter discusses firstly the synthesis process through the CCVD approach and the relationship between CVD parameters and the corresponding construction of GCHs, where the temperature, gas composition and reaction time were controlled. The constructions CNT arrays are dependent on the synthesis conditions. Furthermore, the results obtained from analysis can provide a structural foundation for the huge application potential of GCHs constructions. The third chapter introduces the poly(vinylidene fluoride)-based nanocomposites containing GCH particles, the dielectric properties of which are improved more greatly than the ternary composites loading equivalent mixture of GNPs and CNTs. The composites achieved by dispersing GCH particles into matrix using the mechanical melt-mixing process, showing a strongly reduced percolation threshold (5.53 vol %) and the relatively high thermal stability. Their improved dielectric properties can be attributed to the formed microcapacitor networks and the change of crystalline formation of matrix, caused by well-designed CNT arrays constructions. The fourth chapter investigates the advanced GCHs/ polydimethylsilicone (PDMS) composites with high piezo-resistive performance at wide temperature range. The synthesized GCHs can be well dispersed in the matrix through the mechanical blending process. The flexible composite shows an ultra-low percolation threshold (0.64 vol%) and high piezo-resistive sensitivity (gauge factor ~103 and pressure sensitivity ~ 0.6 kPa-1). Particularly, the much improvements of electrical properties achieved in GCHs/PDMS composites compared with composites filled with equivalent CNT, GNP or mixture of CNTs/GNPs. Slight motions of finger can be detected and distinguished accurately using the composites film as typical wearable sensor

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

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Abstract:

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

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

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Abstract:

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

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Ramachandran, Laavanya. "Comportement électrique large bande des composites polymère - fils submicroniques d'or : corrélation avec la structure et les propriétés mécaniques." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30072/document.

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Abstract:

L'objectif principal de ce travail est d'étudier les propriétés d'un composite polymère-métal d'un point de vue physique, thermique, mécanique et électrique large bande. Pour cela, des fils d'or à haut facteur de forme (190) ont été élaborés par un procédé d'électrodéposition dans un template. Les fils submicroniques d'or ont été dispersés dans une matrice polymère PVDF pour l'élaboration des composites conducteurs faiblement chargés. Le comportement électrique des composites met en évidence le phénomène de la percolation électrique, avec un seuil de 1,33 %vol. La dispersion des fils submicroniques d'or au sein de la matrice PVDF est homogène, avec une légère orientation. L'analyse mécanique permet de mettre en évidence le rôle de renfort des fils d'or dans la matrice PVDF et l'influence des fils sur la structure physique du PVDF. Cela se traduit par une rigidification de la matrice PVDF et plus particulièrement l'effet sur la relaxation ac , associée à l'interface cristallite-phase amorphe du PVDF. L'étude de la conductivité statique et dynamique en basse (10-2 à 106 Hz) et haute (106 à 109 Hz) fréquence montre un changement de régime de transport de charge avec une activation thermique. La conduction par tunneling est prédominante à basse température, tandis que la conductivité au-delà est expliquée par les modèles d'Efros et Shklovskii et le modèle de saut de barrières corrélés (CBH), respectivement pour la partie statique et dynamique. Les paramètres déterminés avec les modèles présentent une bonne corrélation avec les propriétés mécaniques, ce qui permet d'améliorer la compréhension des phénomènes de transport de charge dans des systèmes hétérogènes tels les composites polymère-métal faiblement chargés
The aim of this work is to study the properties of a polymer-metal composite, with regards to physical, thermal, mechanical and broad band electrical analyses. High aspect ratio gold nanowires (Au NW) were prepared using a template electrodeposition method (aspect ratio of 190 determined by image analysis). The gold nanowires were dispersed in a PVDF polymer matrix to form low-filled conducting composites. The electrical conductivity of the composites exhibit electrical percolation behaviour with a critical volume fraction of 1.33%. SEM images show a slightly oriented but homogenous dispersion of AU NWs within the PVDF matrix. Mechanical analysis confirms that the homogenous dispersion Au NWs reinforces the PVDF matrix and highlights the influence of Au NWs on the physical structure of the PVDF matrix. This is confirmed by an increase in G' values and more specifically the ac relaxation process (associated with the crystallite-amorphous phase interface). Analysis of static and dynamic conductivity for low (10-2 to 106 Hz) and high frequency (106 to 109 Hz) regions reveals a thermally-activated charge transport process: tunneling being the predominant mechanism at low temperatures, the Efros and Shklovskii (ES) and Correlated Barrier Hopping (CBH) models being responsible for static and dynamic conductivity, respectively. The models were found to be coherent with the structure and mechanical properties of the composites, leading to a better understanding of charge transport mechanisms in low-filled polymer-metal composites

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Ambid, Matthieu. "Evaluation de nanocomposites polypropylène/silicate pour l'isolation électrique : étude des phénomènes de polarisation, de conduction et des propriétés optiques." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/795/.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur des nanocomposites -NC- à matrice polyoléfine. Le but est d'apporter des éléments d'interprétation sur leurs propriétés macroscopiques. Nous avons étudié les propriétés électriques, optiques et physicochimiques de matériaux composites à base de matrices de polypropylène iso- et syndio-tactique; les dispersions appartiennent à la classe générique des silicates. Les moyens mis en œuvre concernent des mesures en analyse diélectrique dynamique, de courant dans le domaine temps, d'électroluminescence, de photoluminescence et de spectroscopie UV-visible. Une méthode d'inversion temps-fréquence a été mise en place : elle permet d'expliquer les transitoires de courants observés à partir des données fréquentielles et d'identifier les régimes de champ où des phénomènes non linéaires se produisent
This thesis focuses on polyolefin matrix nanocomposite. The goal is to provide an interpretation on their macroscopic properties. We studied electrical properties, optical and chemicophysical properties of composite materials based on iso- and syndiotactic polypropylene matrix and dispersions belong to the generic class of silicates. The means employed on measures dynamic dielectric analysis, current in the time domain, electroluminescence, photoluminescence and UV-visible spectroscopy. A method of time-frequency inversion was implemented : it allows to explain the transient currents observed from the frequency data and identify the regimes of field where nonlinear phenomena occur

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Van, Durmen Pauline. "Étude de l'influence de la dispersion de nanotubes de carbone sur les propriétés électriques de composites à matrice PEEK." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/2392/.

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Abstract:

Ce travail de thèse a permis le développement de composites conducteurs d'électricité pour des applications aéronautiques. La matrice Poly (Ether Ether Ketone) PEEK non miscible dans les solvants organiques communs à température ambiante entraine une mise en œuvre à l'état fondue. La dispersion de nanotubes de carbone multiparois (MWNTs) avec le PEEK sous forme de poudre est réalisés par voie solvant suivie d'une mise en œuvre par extrusion à très haute température. La mise en forme des échantillons est réalisée par compression. L'état de dispersion est étudié par observation de la microstructure. L'étude des propriétés électriques permet d'observer un seuil de percolation à environ 1,5 % massique en MWNTs. La conductivité des composites atteint 1 S/m. Le faible taux de charge des composites permet la conservation des propriétés mécaniques et de structure cristalline de la matrice PEEK. L'état de dispersion des MWNTs et les propriétés conductrices des composites ont été étudiés en fonction de la fonctionnalisation par l'acide palmitique, de la purification des MWNTs et de la fonctionnalisation par des oligomères de Poly (Ether Ketone Ketone)
This thesis presents the processing and the characterization of electrically conductive composites for aeronautic applications. The multiwalled carbon nanotubes (MWNTs) dispersion in a thermoplastic Poly(Ether Ether Ketone) (PEEK) was realized according to a solvent way followed by hightemperature extrusion. The study of the electrical properties of PEEK/MWNT composites showed a percolation threshold at 1. 5 wt. % MWNTs and a maximum electrical conductivity of 1 S/m. The change of the composites dielectric properties with the MWNTs weight fraction reveals a percolation phenomenon in the dielectric permittivity behavior at the electrical percolation. The low filler content enables the maintenance of the structural and mechanical properties of PEEK matrix. The MWNTs dispersion state and the electrical properties of composites were studied and discussed according to the amphiphilic molecules (palmitic acid) and Poly (Ether Ketone Ketone) (PEKK) oligomers addition and MWNTs purification

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Mdarhri, A. "Propriétés électromagnétiques de matériaux hétérogènes: Approche expérimentale et modélisation." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00583599.

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Abstract:

Ce travail présente, tout d'abord, l'étude des propriétés électriques (conductivité, permittivité) d'une matrice thermoplastique contenant du noir de carbone. Nous mettons en évidence les facteurs influençant ces propriétés en continu, basses fréquences et en micro-ondes à l'aide des techniques de spectroscopie diélectrique dynamique. L'influence de déformations mécaniques uniaxiales sur la permittivité en micro-ondes a été étudiée. Ensuite, les effets de la nature de la matrice et de l'arrangement spatial des nanotubes de carbone multiparois NTC sur les propriétés électriques des composites époxyde/NTC et latex /NTC ont été abordés. Les théories de la percolation et du milieu effectif sont utilisées pour décrire les mécanismes de transport électronique dans ces composites.

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Reyes-Melo, Martin Edgar. "Modélisation des manifestations mécanique et diélectrique de la viscoélasticité des isolants organiques par la méthode de dérivation et d'intégration fractionnaire." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30086.

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Mitov, Michel. "Action du champ électrique sur des cristaux électriques chiraux en géométrie confinée." Nice, 1993. http://www.theses.fr/1993NICE4666.

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Abstract:

Nous étudions les diagrammes de phase de mélanges entre un polymère cristal liquide et des cristaux liquides (nématiques ou cholestériques). Nous examinons l'effet du champ électrique sur la phase cholestérique de grand pas en situation de confinement, i. E. Quand l'épaisseur de la cellule est de l'ordre du pas hélicoïdal. Pour une valeur positive de l'anisotropie diélectrique et la direction du champ perpendiculaire à l'axe de l'hélice, la structure est complètement dévissée à partir d'une valeur critique du champ. Nous décrivons un nouveau phénomène, au seuil de cette transition cholestérique/nématique, consistant en la configuration spirale des filaments cholestériques dans la matrice homéotrope. Nous discutons un modèle ou est mis en évidence le rôle des déformations flexo-électriques issues des surfaces (et déjà présentes dans le nématique pur) pour la nucléation des spirales. Un mécanisme de croissance base sur la configuration à double torsion des filaments cholestériques est proposé. Nous montrons comment l'utilisation d'un polymère photo-réticulable nous a permis de geler ces structures, via la création d'un réseau, et donnons le protocole expérimental pour l'obtention d'un film candidat à une étude en microscopie électronique. Cette gélation ouvre de nouvelles perspectives pour l'étude des gels anisotropes
We present phase diagrams of mixtures between a cholesteric liquid crystal sidechains polymer with cholesteric or nematic low molar mass liquid crystals. We describe a new phenomenon occuring at the threshold of the cholesteric / nematic transition induced by an electric field in a confined geometry (i. E. : the celle thickness is of the order of the helicoidal pitch). It consists, in optical microscopy, in the spiral shape of filaments (bound to the cholesteric phase) embedded in the homeotropic matrix (untwisted cholesteric). We give a flexo-electric type model, based on the propagation of surface distorsions, for the spirals nucleation. A growth mechanism, linked to the intrinsic structure of filaments (exhibiting a double twist) is suggested. We show how to use of a photo-crosslinkabke polymer permits to freeze field-induced structures, as the spirals, and we give the experimental process for obtaining a film for electron microscopy studies. This gelation process via a polymeric network leads to new ways for applications as for micro-structural studies

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Thevenot, Camille. "Élaboration de membranes polymères piézoélectriques souples en vue d’applications biomédicales." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0197/document.

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Abstract:

Le travail présenté ici porte sur la réalisation d’un matériau polymère piézoélectrique destiné à être l’élément sensible d’un capteur de déformation de tissus biologiques. Cela comprend notamment l’étude de l’assouplissement du copolymère P(VDF-TrFE) nécessaire pour se rapprocher des propriétés mécaniques d’une artère, sans dégrader son coefficient piézoélectrique. Des films de P(VDF-TrFE) plastifiés avec du phtalate de diéthyle (DEP) ont été réalisés selon différents protocoles incluant enduction ou spin-coating et polarisation sous haute tension pour activer les propriétés ferroélectriques. Selon les conditions d’élaboration, deux structures distinctes de films ont été obtenues avec des propriétés physiques propres à chacune. Dans le premier type de film, l’étude de la morphologie et des courbes d’hystérésis polarisation-champ électrique a permis de mettre en évidence une nouvelle structuration du matériau, avec la démixtion du plastifiant dans la matrice. Le champ coercitif est dans ce cas fortement abaissé ce qui permet une réduction de la haute tension de polarisation nécessaire allant jusqu’à 40%, même lorsque que le film ne contient plus que 50wt% de P(VDF-TrFE). Le second type de film, obtenu après recuit à plus basse température, présente au contraire une structure quasi homogène et des propriétés proches d’une loi de mélange. Le champ coercitif reste comparable à celui du P(VDF-TrFE) pur mais la flexibilité du matériau est fortement accrue. L’étude des propriétés mécaniques a montré que le plastifiant peut réduire le module de Young du copolymère à 40MPa avec 30wt% de DEP dans le film. De surcroit la polarisation rémanente et le coefficient piézoélectrique sont également renforcés. Des tests in vitro et in vivo, réalisés sur des artères, de capteurs basés sur ces derniers films ont démontré le haut potentiel du matériau à détecter des déformations de tissus mous et à fonctionner aux fréquences biologiques humaines
The work presented here focuses on the preparation of a piezoelectric polymer material aimed to be the sensitive element of a strain sensor of biological tissues. This includes the study of the softening of the copolymer P(VDF-TrFE) necessary to be close of the mechanical properties of an artery, without reducing the piezoelectric coefficient. Plasticized P(VDF-TrFE) films with diethyl phthalate (DEP) were made according to different protocols including doctor blade technique or spin-coating and polarization under high voltage to activate the ferroelectric properties. Depending on the preparation conditions, two distinct structures were obtained with physical properties specific to each of them. For the first type of film, the study of the morphology and the hysteresis loops polarization-electric field showed a new structure of the material, with a demixing of the plasticizer in the matrix. In this case, the coercive field is strongly reduced which allows a decrease of the required high polarization voltage up to 40%, even if the film only contains 50wt% of P(VDF-TrFE). The second type of film, obtained after an annealing at lower temperature, has an almost homogeneous structure and properties close to a mixing law. The coercive field remains comparable to that of the pure P(VDF-TrFE) but the flexibility of the material is greatly increased. The study of the mechanical properties showed that the plasticizer can reduce the Young modulus to 40MPa for 30wt% of DEP in the film. In addition, the remanent polarization and the piezoelectric coefficient are also reinforced. In vitro and in vivo experiments, performed on arteries, of sensors based on these films demonstrated the high potential of the material to detect the strain of soft tissues and to function at biologic human frequencies

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Henri, Victor. "Identification et analyse des marqueurs de vieillissement pour polymères isolants sous contrainte thermique en aéronautique." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30066.

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Abstract:

Ces travaux s'inscrivent dans une problématique de détermination de marqueurs du vieillissement de polymères hautes performances pour des applications d'isolation électrique dans l'industrie aéronautique. La majorité des câbles de puissance est composée d'un enroulement successif de poly(tétrafluoroéthylène) PTFE et de poly(imide) PI. Ces recherches sont focalisées sur l'analyse des effets d'un vieillissement thermo-oxydatif sur la structure physico-chimique de ces polymères pour interpréter les modifications des propriétés thermomécaniques et électriques. Dans le cas du PTFE, les relaxations enthalpiques et mécaniques sont fortement impactées par l'évolution de la structure chimique due à un mécanisme de dégradation par dépolymérisation. Les valeurs de l'enthalpie de cristallisation et de l'amplitude du mode de relaxation mécanique ß associé à la transition cristal/cristal, peuvent être utilisés comme des marqueurs du vieillissement pour le PTFE. Pour le PI, les modifications de la structure chimique par un mécanisme de scission - recombinaison mettent en évidence la formations d'hétérogénéités impactant la sorption et le transport de charges électriques en spectroscopie diélectrique dynamique. L'évolution du mécanisme de diffusion ainsi que l'énergie d'activation de la conductivité électrique constituent des marqueurs pertinents du vieillissement pour le PI
This work deals with the determination of ageing markers of high-performance polymers for electrical insulation applications in aeronautics. Most of power cables are made of a successive winding of poly(tetrafluoroethylene) PTFE and poly(imide) PI. This research is focused on the effects of thermal ageing on the physico-chemical structure of these polymers in order to link them to changes in thermomechanical and electrical behaviours. For PTFE, enthalpic and mechanical relaxations are strongly impacted by changes in chemical structure associated to a depolymerisation mechanism. The values of the enthalpy of crystallization and of the amplitude of the ß mechanical relaxation associated with the crystal/crystal transition, can be used as markers of thermal ageing for PTFE. For PI, changes in the chemical structure associated to the scission - recombination mechanism, highlight the formation of heterogeneities, modifying sorption process and electrical charge transport as measured in broadband dielectric spectroscopy. The evolution of the diffusion mechanism and of the activation energy of the electrical conductivity, constitute pertinent ageing markers for PI

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Carponcin, Delphine. "Composite hybride à matrice polymère pour l'amortissement de vibrations par transduction-dissipation locale." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/1763/.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour objectif l'élaboration d'un composite hybride à matrice polymère (polyamide 11) pour l'amortissement de vibrations par transduction-dissipation locale. Deux étapes préalables ont été abordées. Dans un premier temps, un composite conducteur a été réalisé. Les nanotubes de carbone, charges conductrices, ont permis d'atteindre un seuil de percolation électrique pour un faible taux de charge (0,55 % vol. ). En parallèle, le polymère a acquis la propriété de piézoélectricité par l'incorporation de particules de PZT et après la polarisation du composite. Les propriétés mécaniques sont conservées jusqu'à 30 % vol. Pour des particules submicroniques. Une augmentation de la partie conservative et dissipative du module mécanique du polyamide a été observée en analyse mécanique dynamique après dispersion simultanée de NTC et de PZT polarisé. Des essais vibratoires ont mis en évidence l'apport du phénomène de transduction-dissipation sur la capacité vibratoire de la matrice polymère, notamment par l'emploi d'une configuration sandwich. L'influence des différents paramètres inhérents à ce nouveau type d'amortissement a été discutée
This work deals with processing of a polymer based composite for vibration damping by transduction-local dissipation. Two preliminary steps have been performed. In a first time, a conductive composite has been elaborated. Carbon nanotubes, as conductive fillers, have allowed reaching an electrical percolation threshold for a low filler content (0,55 % vol. ). In the same time, polyamide matrix became piezoelectric by dispersion of PZT particles and after a poling step. Mechanical properties are maintained until 30 % in volume for submicronic particles. An increase of the conservative and dissipative part of the mechanical modulus has been observed by dynamic mechanical analysis after a simultaneous dispersion of NTC and poled PZT. Vibration tests have highlighted the contribution of the transduction-local dissipation phenomenon to the damping factor of the polymer matrix, mainly through a sandwich configuration. The influence of various parameters on this new kind of damping has been discussed

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Grillard, Fabienne. "Structure et propriétés de fibres composites polymère-nanotubes de carbone obtenues par voie fondu." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14577/document.

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Abstract:

Cette thèse rapporte l’étude des propriétés de fibres composites polymère/nanotubes de carbone obtenues par voie fondu. Contrairement aux fibres produites jusqu’à présent par cette technologie, les fibres réalisées dans cette thèse sont conductrices. Les propriétés électriques sont étudiées en fonction de différents paramètres dont la température et les contraintes mécaniques. Par un modèle analytique, il est montré que l’étirement induit par leprocédé entraine une translation relative des nanotubes et une perte de contacts électriques.Ces fibres possèdent aussi des propriétés thermomécaniques originales comme des effets à mémoire de forme et à mémoire de température. Cette dernière est reflétée par un pic de contrainte générée à la température de déformation du matériau. Ces effets ont pu être mis en évidence sur des déformations de type traction et torsion. Même si ces effets sont gouvernés par le polymère, l’introduction des nanotubes apporte des améliorations des propriétés
This thesis reports the study of the properties and structure of carbon nanotube / polymercomposite fibers obtained by melt spinning. By contrast to most fibers produced by thistechnology, the fibers produced in this thesis are electrically conductive. The conductivityproperties are studied as a function of various parameters including temperature andmechanical stress. It is shown that fiber drawing induced by the process leads to a relativetranslation of the nanotubes relative to each other and to a loss of electrical contacts. Ananalytical model accounts for this phenomenon and reproduces the experimental results.Polymer-nanotube fibers exhibit also particularly original thermomechanical properties suchas shape memory effects that are controllable by the programming process. Surprisingly, thefibers have a temperature memory reflected by a peak of the generated stress at thetemperature at which the materials has been programmed. These effects have beendemonstrated for various types of deformations including elongation and torsion. Althoughthese effects are governed by the properties of the polymer, it is shown that the introductionof nanotubes provides significant improvements of the thermomechanical properties

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Lahoud, Nadine. "Modélisation du vieillissement des isolants organiques sous contrainte électrique : application à la fiabilité des matériaux." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/517/.

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Abstract:

L'objectif de cette étude a été d'améliorer la description du vieillissement des isolants organiques solides ou polymères sous contrainte électrique. De ce fait, une large étude bibliographique a été effectuée afin d'analyser, comparer et améliorer les scénarios de vieillissement des polymères isolants. Cette étude bibliographique a montré que, par souci de simplification, des paramètres pertinents ont été négligés dans la description du vieillissement électrique des polymères; à savoir leur structure hétérogène et la distribution de leurs propriétés. Cette étude présente une nouvelle approche sur le vieillissement des isolants organiques solides ayant pour premier objectif de prendre en compte la complexité de leur structure mise en évidence expérimentalement. Pour cela, le matériau a été assimilé à un ensemble de sites représentant des états énergétiques différents et donc des propriétés et une vitesse de vieillissement différentes selon chaque site. Les principaux paramètres en jeu au cours du processus de dégradation tels que la variation du volume spécifique, l'évolution de la rigidité diélectrique ainsi que la valeur locale du champ électrique ont été définis. L'expression du temps de retard de chacun des processus élémentaires de vieillissement en fonction de ces paramètres a été établie. Finalement une forme distribuée de ces temps de retard a été présentée. Notre approche phénoménologique est donc une approche multi-sites qui, complétée par une étude expérimentale, permettrait l'établissement d'une équation qui relierait le temps de vie de l'isolant aux différents paramètres en jeu tout en respectant leur distribution sur l'ensemble des sites au sein du polymère
The aim of this study is to improve the description of solid organic insulators or polymers ageing under electrical stress. With this objective in view, the different ageing scenarios existing in the literature were analyzed, compared and improved. This theoretical study showed that many parameters related to their heterogeneous structure and the distribution of their properties were neglected in order to simplify the modelling. This study presents a new approach in the description of solid organic insulators ageing by taking into consideration their experimentally demonstrated structural complexity. In this approach, the polymer material has been assimilated to a set of sites representing different energy states, thereby different properties as well as ageing rates depending on each site. The principal parameters involved during the ageing process, such as the specific volume variation, the dielectric strength evolution and the local value of the electrical field have been defined. The expression of the retardation time specific to each elementary ageing process has been established. Finally, a distributed form of those retardation times has been presented. Our "phenomenological" approach is thus a multi-sites one permitting, along with an experimental study, to establish an equation relating the life time of polymer electrical insulators to the different parameters at play, all along respecting their distribution over the entire set of sites within the polymer

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

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Abstract:

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

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Pacchini, Sébastien. "Etude des potentialités des nanotubes de carbone dans le domaine hyperfréquence : application à l'élaboration de matériaux nano-composites et contribution à la miniaturisation de composants électromécaniques (NEMS)." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/461/.

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Abstract:

La découverte des nanotubes de carbone (NTCs) par S. Iijima en 1990 a permis d'explorer un nouveau monde à l'échelle nanométrique. Les études sur la synthèse des NTCs durant le début de cette décennie ont apporté une reproductibilité des formes allotropiques de carbone. Les propriétés mécaniques et électriques exceptionnelles des NTCs ont éveillé l'esprit des scientifiques afin de concevoir des systèmes touchant le domaine de la nanotechnologie. Dans ce contexte, mes travaux de recherches ont visé à étudier les potentialités des nanotubes de carbone dans le domaine des hyperfréquences. Deux types d'applications peuvent être distinguées : l'élaboration de matériau nano-composite mais aussi la miniaturisation des composants électromécaniques (NEMS). L'application la plus immédiate des NTCs consiste à les utiliser comme additif dans des polymères, thermoplastiques, thermodurcissables ou élastomères, afin d'en modifier les propriétés. L'utilisation des matériaux composites à base de nanotubes de carbone apparaît comme une voie prometteuse dans le domaine des nanotechnologies grâce à leurs propriétés structurales et électroniques très particulières. Pour élargir le domaine d'application des NTCs, nous avons étudié un nouveau matériau composite à base d'un polymère (BenzoCycloButène ''BCB'') et de nanotubes de carbone double parois (DNTCs) pour une utilisation aux fréquences micro-ondes. Nous rapportons ici une étude des propriétés micro-ondes de composites BCB/DNTCs en fonction de la concentration massique de nanotubes. Nous présentons, dans un premier temps, les méthodes d'homogénéisation et de fabrication du composite, puis nous traitons l'élaboration de structures de test adaptées à des mesures µondes et millimétriques. Après caractérisation, nous donnons le comportement spectral et la modélisation pour les pertes linéiques ainsi que e* (permittivité effective complexe). Cette étude a permis de montrer qu'il est possible de configurer les performances électriques d'un matériau composite en fonction du % de NTCs incorporés. .
The discovery of carbon nanotubes (NTCs) by S. Iijima in 1990 allowed to explore a new world at the nanoscale. At the beginning of this decade, studies have provided a reproducibility of carbon nanotubes. Carbon nanotubes have shown exceptional stiffness, strength and remarkable thermal and electrical properties, which make them ideal candidates for the development of multifunctional materials systems. My research presents two possible uses of carbon nanotubes (CNTs) for microwave applications, exploiting their exceptional electrical and mechanical properties. The first one consist in utilizing their metallic or semiconducting properties to modify the electrical behavior of polymer (BCB) doped with carbon nanotubes. The second one aims to extend the concept of passive and reconfigurable micrometer components (MEMS)at the nanoscale to develop Nano-Electro-Mechanics Systems (NEMS). The first study consisted of an electromagnetic characterisation of polymer BenzoCycloButen (BCB) composites containing dispersed CNTs at microwave frequencies (40MHz - 40GHz) using coplanar waveguides (CPW). A new nano-composite material based on carbon nanotubes and BCB polymer is studied for shielding and electromagnetic wave absorption. For the first time to our knowledge, methods of homogenization and composite fabrication are presented, next test structures to measure microwave parameters are developed. After characterization, linear attenuation "a", complex permittivity "e*", conductivity "s" and power absorption "PA" are extracted and compared to simulation results obtained using the electromagnetic field simulator "HFSS". The electrical parameters of nano-composites are modified by DWCNTs concentration. The percolation threshold is obtained with only 0. 075wt. % of DWCNTs in BCB and the nano-composites showed 5dB of PA at 30GHz. The resulting engineerable composite gives RF-designer one more degree of freedom to to develop and optimize microwave components. .

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Bardash, Liubov. "Synthesis and investigation of nanostructured polymer composites based on heterocyclic esters and carbon nanotubes." Thesis, Lyon 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LYO10174/document.

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Abstract:

La thèse concerne les synthèse et caractérisation de composites polymères nanostructurés à base d’esters de cyanates de bisphénol a (DCBA) ou à base d’oligomères cycliques de butylène téréphtalate (CBT) et de nanotubes de carbone multi-parois (MWCNTS). L’effet catalytique des nanotubes de carbone sur la polycyclotrimerisation de DCBA et aussi sur la polymérisation du CBT est observé. L’augmentation de la température de cristallisation a été fixée pour tous les échantillons de nanocomposites à base de polybutylène téréphtalate (cPBT). L’effet de la méthode de mise en forme de cPBT/MWCNTS sur ses propriétés thermiques et électriques a été établi. Il est observé que le traitement thermique additionnel des échantillons (recuit) à des températures inférieures à celle de la fusion du cPBT cause la réagglomération des MWCNTS dans le système. Il est établi que l’ajout de très bas taux de MWCNTS (0.03-0.06 pour cent en masse) dans la matrice de polycyanurate (PCN) augmente les valeurs de résistance à la flexion (64-94 pour cent). De même l’ajout de 0.01 pourcent de MWCNTS en masse dans le CBT augmente considérablement le module d'élasticité des nanocomposites cPBT. Cet effet a été expliqué par la dispersion efficace de cette faible quantité de nanocharges pendant la synthèse in situ de la matrice de cPBT et est confirmée par les clichés en microscopie. Il est déterminé que les propriétés électriques des nanocomposites à base d’esters hétérocycliques et MWCNTS peuvent varier de matériaux isolants aux matériaux conducteurs. Les seuils de percolation des deux systèmes sont très bas (0.22 et 0.38 pourcent pour nanocomposites à base de cPBT et PCN respectivement). La conductivité des composites conducteurs est particulièrement stable sur un large domaine de température ce qui laisse présager des applications intéressantes dans le domaine de la microélectronique et pour des pièces d’avion et de navettes spatiales
The thesis relates to synthesis and investigation of nanostructured polymer composites based on oligomers of cyanate esters of bisphenol a (DCBA) or cyclic butylene terephthalate (CBT) and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTS). Catalytic effect of mwcnts in process of DCBA polycyclotrimerization as well as in cbt polymerization has been observed. Significant increase in crystallization temperature of nanocomposites based on polybutylene terephthalate (cPBT) with adding of MWCNTS is observed. The effect of processing method of cpbt/mwcnts nanocomposites on its electrical properties has been found. It has been established that the additional heating of the samples (annealing) at temperatures above melting of cPBT leads to reagglomeration of MWCNTS in the system. It is established that reagglomeration of MWCNTS results in increase of conductivity values of nanocomposites due to formation of percolation pathways of MWCNTS through polymer matrix. In the case of polycyanurate matrix (PCN), it is found that addition of small mwcnts contents (0.03-0.06 weight percents) provides increasing tensile strength by 62-94 percents. It has been found that addition of even 0.01 weight percents of MWCNTS provides significant increase in storage modulus of cPBT matrix. This is explained by effective dispersing of small amount of the nanofiller during in situ synthesis of pcn or cpbt matrix that is confirmed by microscopy techniques. It has been established that the properties of the nanocomposites based on heterocyclic esters and MWCNTS can be varied from isolator to conductor and has low percolation thresholds (0.22 and 0.38 weight percents for cPBT and PCN nanocomposites respectively). The conductivity of samples is particularly stable on a very large range of temperature from 300 to 10 degrees Kelvin that make these materials perspective for practical applications in microelectronics, as parts of aircraft and space constructions

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Roumy, Laurane. "Study of the Electro-Thermo-Mechanical Behaviour of a 4D Printed Actuator." Electronic Thesis or Diss., Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2024. http://www.theses.fr/2024ESMA0016.

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Abstract:

L’objectif de ce travail de thèse était de développer une charnière électrosensible en se basant sur l’impression 4D. Il s’agit d’utiliser une méthode de fabrication additive couplée à un matériau intelligent sensible à un stimulus externe dans le but de créer un mouvement, la quatrième dimension étant le temps. Pour cette étude, le stimulus externe est la température, et l’échauffement est obtenu par effet Joule. L’impression par Fused Filament Fabrication (FFF) qui permet la création d’une structure tridimensionnelle par le dépôt de filaments de polymère fondu a été choisie pour son coût peu élevé, son utilisation aisée, et la production quasi inexistante de déchets. L’acide polylactique (PLA) a été utilisé car il possède d’excellentes capacités de mémoire de forme, est biosourcé, produit en Europe et souvent utilisé en FFF. Dans le but de pouvoir le chauffer par effet Joule, du PLA renforcé par des particules de noir de carbone (CB/PLA) a été considéré. Un matériau thermosensible chauffable à distance par un circuit électrique est ainsi obtenu. Une analyse des couplages électrothermique et électromécanique dans ce matériau a donc été menée. Une première étape a consisté à maîtriser le lien entre les propriétés de l’éprouvette imprimée et les paramètres d’impression. Des éprouvettes rectangulaires ont ensuite été chauffées par effet Joule et observées par caméra thermique dans le but d’étudier le comportement du matériau soumis à trois créneaux de voltages différents. Un modèle basé sur l’équation de la chaleur a été mis en place afin de prévoir les températures atteintes au sein du matériau. Suite à un cyclage électrique, une modification de la microstructure du CB/PLA engendrant une évolution de la résistance électrique a été mise en évidence. Une étude du couplage électromécanique a ensuite été réalisée via des essais de traction monotone et cyclée afin d’analyser l’évolution de la résistance électrique sous sollicitation mécanique et dans le cadre d’une utilisation répétée. Les avantages d’une structure avec un angle d’impression longitudinal par rapport à l’axe de sollicitation ont été mis en évidence par des propriétés électriques et mécaniques supérieures et une meilleure durabilité. D’autres angles d’impression ont également été testés et la théorie des stratifiés a pu être appliquée aux éprouvettes imprimées 3D. Un suivi des endommagements dans les éprouvettes de traction a été mené par émission acoustique et par des observations au microscope électronique à balayage et au micro tomographe. Le développement de craquelures perpendiculaires à l’axe de sollicitation a été mis en évidence. Finalement, une charnière a été conçue et testée pour un angle de pliage de 90°. Une optimisation des paramètres d’impression a été conduite afin de réduire l’influence des contraintes résiduelles dues au procédé de fabrication lors de la phase d’apprentissage de la charnière. Les résultats ont montré l’influence prépondérante de la température du plateau et de la vitesse d’impression. Le déploiement reproductible d’une charnière avec environ 80% de taux de recouvrement a été obtenu, et la force déployée ainsi que la vitesse de déploiement ont été mesurées. L’utilisation répétée d’une telle charnière et sa durabilité ont été investiguées en réalisant dix cycles successifs de déploiement. L’influence de la température de programmation et d’actionnement a été également étudiée. Finalement, une ébauche de charnière réversible a été proposée. Il a ainsi été démontré qu’il est possible de créer un prototype optimisé de charnière activable par effet Joule, à distance, par impression 4D
The aim of this thesis was to develop an electro sensitive 4D printed hinge. 4D printing consists in using an additive manufacturing method coupled with an intelligent material that is sensitive to an external stimulus in order to create movement, the fourth dimension being time. For this study, the external stimulus is temperature, and heating is achieved by the Joule effect. Fused Filament Fabrication (FFF), which creates a three-dimensional structure by depositing melted polymer filaments, was chosen for its low cost, ease of use and low waste production. Polylactic acid (PLA) was used because it has excellent shape memory properties, is biosourced, is produced in Europe and is often used in FFF. To use the Joule effect, PLA reinforced with carbon black particles (CB/PLA) was considered. The result is a heat-sensitive material that can be heated remotely via an electrical circuit. An analysis of the electro-thermal and electro-mechanical couplings in this material was therefore carried out. The first step was to establish the link between the properties of the printed sample and the printing parameters. Rectangular specimens were then heated using the Joule effect and observed with a thermal camera in order to study the behaviour of the material when subjected to three different voltages. A model based on the heat equation was used to predict the temperatures reached within the material. Under electrical cycling, a change in the CB/PLA microstructure was observed, resulting in a change in electrical resistance. A study of the electro-mechanical coupling was then carried out using monotonic and cyclic tensile tests to analyse changes in electrical resistance under mechanical stress and in the context of repeated use. The advantages of a structure with a longitudinal printing angle, along the loading direction, were demonstrated by superior electrical and mechanical properties and improved durability. Other printing angles were also tested and the classical laminate theory was applied to the 3D printed specimens. Damage in the tensile specimens was monitored using acoustic emission, scanning electron microscopy and micro computed tomography. The development of crazes perpendicular to the loading direction was demonstrated. Finally, a hinge was designed and tested for a bending angle of 90°. The printing parameters were optimised to reduce the influence of residual stresses due to the manufacturing process during the programming step of the hinge. The results showed that the temperature of the plate and the printing speed had a noticeable influence. The reproducible deployment of a hinge with approximately 80% of recovery was obtained, and the force deployed and the deployment speed were measured. The repeated use of such a hinge and its durability were investigated by carrying out ten successive deployment cycles. The influence of programming and triggering temperatures was also studied. Finally, a first approach of reversible hinge was proposed. It was thus demonstrated that it is possible to create an optimised prototype of a 4D printed hinge that can be remotely triggered by Joule effect

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Legorreta, Garcia Felipe. "Nanocomposites nanotubes de carbone-métal-oxyde : synthèse par CCVD et frittage par SPS." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30117.

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Abstract:

Le premier objectif était d'étudier la préparation de poudres nanocomposites NTC-métal-ZrO2 par la méthode de synthèse in situ des nanotubes de carbone (NTC). Les conditions de synthèse par combustion conduisant à des solutions solides entre la zircone et un ou plusieurs des oxydes de fer, cobalt, molybdène ou yttrium ont été déterminées. Toutes les solutions solides obtenues se sont révélées stabilisées sous forme quadratique ou cubique, mais l'incorporation de l'yttrium a été nécessaire pour assurer une stabilité thermique convenable. Leur réduction sélective soit sous H2, soit sous H2-CH4 ou H2-C2H4, pour former respectivement des poudres métal-ZrO2 ou NTC-métal-ZrO2, a été étudiée. Le deuxième objectif était d'étudier la consolidation et la densification par frittage flash (spark-plasma-sintering) des poudres nanocomposites à matrice ZrO2 et de poudres modèles NTC biparois-Co/Mo-MgO. Les propriétés mécaniques et la conductibilité électrique des matériaux denses ont été mesurées
The first objective was to study the preparation of CNT-metal-ZrO2 nanocomposite powders by the carbon nanotubes (CNT) in situ synthesis method. The conditions for the combustion synthesis of solid solutions between zirconia and one or several oxides of iron, cobalt, molybdenum or yttrium have been established. All solid solutions were obtained in stabilised form, either tetragonal or cubic, but yttrium incorporation was necessary to ensure a suitable thermal stability. Their selective reduction in either H2, or H2-CH4 or H2-C2H4 was studied in order to form metal-ZrO2 powders or CNT-metal-ZrO2 powders, respectively. The second objective was to study the consolidation and densification by spark-plasma-sintering of the ZrO2-matrix nanocomposite powders and of double-walled CNT-Co/Mo-MgO model powders. The mechanical properties and the electrical conductibility were measured

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Lesueur, Didier. "Propriétés mécaniques des liants routiers : relations structure/propriétés." Lyon, INSA, 1996. http://www.theses.fr/1996ISAL0130.

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Abstract:

Après une étude bibliographique mettant l'accent sur les modèles de structure proposés pour les bitumes et bitumes modifiés par des polymères, les propriétés viscoélastiques linéaires de liants routiers ont été étudiées en fonction de la fréquence et de la température. Il ressort de cette étude que les bitumes non-modifiés peuvent être décrits comme des suspensions colloïdales. En conséquence, une augmentation de la teneur en phase dispersée renforce le matériau. Par ailleurs, la modification par un copolymère de styrène et de butadiène induit une séparation de phase, la phase riche en polymère étant la phase dispersée pour les teneurs en polymère étudiées (jusqu’à 6% en masse). Le modèle rhéologique développé par Palierne pour les émulsions est alors applicable à ces matériaux multiphasés
Following a literature review focusing on the structure of bitumens and polymer modified bitumens, linear viscoelastic properties of paving grade binders were studied versus temperature and frequency. It is shown that neat asphalt cements can be looked upon as colloidal suspensions. As a consequence, the higher the dispersed phase content, the higher the modulus of the material. Moreover, modification of a bitumen by styrene-butadiene block copolymers induces a phase separation, the polymer rich phase being the dispersed phase for the investigated polymer contents (up to 6 % mass). The Palierne emulsion model describes the rheological properties of such multiphased materials

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Soulimane, Sofiane. "Conception et modélisation d'un micro-actionneur à base d'élastomère diélectrique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00546239.

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Abstract:

Les matériaux polymères, en particulier les EAP (Electro Active Polymer), sont de bons candidats pour le développement d'actionneurs de nouvelle génération, en particulier par leurs propriétés mécaniques et électriques. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement au cours de cette thèse aux actionneurs polymères à base d'élastomère diélectrique et à leur intégration technologique. Le principe de fonctionnement de ce type d'actionneur est basé sur l'attraction électrostatique entre deux électrodes qui prennent en sandwich l'élastomère qui jouera à la fois le rôle d'entrefer de permittivité relative supérieure à un et de ressort de rappel par ses propriétés élastiques. Les forces d'attraction sont proportionnelles à la constante diélectrique de l'élastomère et inversement proportionnel au module de Young de ce dernier. Notre choix s'est porté sur les polydiméthylesiloxanes (PDMS), matériaux à la fois très souple et pour lesquels une augmentation de la permittivité peut être obtenue par l'addition de nanoparticules. Un procédé original de structuration des couches de " PDMS " sur une plaquette de silicium a été développé. Nous avons formulé ce polymère avec un composant photo-actif pour le rendre photosensible afin de pouvoir l'utiliser à l'image d'une résine lithographique conventionnelle et d'envisager la structuration dans un enchaînement de fabrication compatible avec les technologies microsystèmes. Par ailleurs une caractérisation exhaustive nous a permis de mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques impliqués lors des différentes étapes technologiques de réalisation aussi bien pour le matériau seul qu'additionné de nanoparticules de titanate de baryum. Nous nous sommes également attachés à mesurer la permittivité et les coefficients d'élasticité de ces matériaux à la fin du processus de fabrication vérifiant ainsi le maintien des propriétés initiales qui ont présidées au choix de ces matériaux. Des actionneurs miniaturisés constitués d'une électrode inférieure fixe, d'une couche de PDMS structurée et d'une électrode supérieure libre ont ainsi été fabriqués, caractérisés et modélisés par élément finis à l'aide du logiciel Comsol. Nous avons utilisé des modèles hyper élastiques pour les confronter aux résultats obtenus. Il en ressort que si l'utilisation des dépôts de couches métalliques a permis de fabriquer des structures, la déformation maximale de l'actionneur est limitée néanmoins par l'élasticité de l'électrode métallique. Les résultats nous permettent d'envisager, pour les applications à l'optique, la réalisation de structures à focale variable dont deux exemples sont donnés en perspective.

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Hamdi, Khalil. "Fonctionnalisation de matériaux composites à renfort carbone et matrice thermoplastique par adjonction de nanocharges : élaboration et étude du comportement." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2388/document.

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Abstract:

Pour étendre l'utilisation des composites dans des applications plus variées (applications intelligentes et multifonctionnelles), l'une des barrières est leur faible conductivité électrique et thermique. Dans le cas de composites renforcés par des fibres de carbone, la matrice organique est responsable des propriétés isolantes du composite résultant. L'une des solutions pour améliorer les conductivités des matériaux est l'utilisation des nanocharges conductrices. L'amélioration des propriétés électriques et thermiques des polymères nanochargés est une problématique récurrente dans la littérature. Cependant, étudier les propriétés des composites à fibre de carbone continue et nanochargés est moins abordée. Ce travail porte sur la fabrication et la caractérisation des composites nanochargés par du noir de carbone et des nanotubes de carbone. Tout d'abord, un intérêt particulier a été accordé à la phase délicate de la fabrication. Comme mentionné ci-dessus, la mise en œuvre des composites à renfort continu et matrice nanochargée implique des problèmes liés à l'agglomération et à la dispersion inhomogène des nanocharges dans le composite final. Pour résoudre ces problèmes, le choix de la matrice thermoplastique (Polyamide 6) était judicieux. En fait, la dispersion des nanocharges a été faite par extrusion bi-vis qui est connue comme l'une des voies les plus efficaces de séparation d'agglomérats. De plus, la méthode de fabrication à base de films de Polyamide 6, appelée film stacking, assure une partition homogène dès le début du processus. Des observations MEB ont été effectuées pour localiser les nanoparticules. Ceux-là ont montré que les particules pénétraient dans la zone des fibres. En effet, en atteignant le cœur des torons, les nano-charges ont créé un réseau de connectivité entre les fibres pour le passage de courant. Ceci explique l'amélioration constatée de la conductivité électrique des composites en présence de noir de carbone et des nanotubes de carbone. Ces essais ont été réalisés avec la méthode à 4 points. La conductivité électrique du composite à matrice « pure » est passée de 20S / cm à 80S / cm en ajoutant 8% en poids de noir de carbone et à 15S / cm en ajoutant 18% en poids de la même charge nanométrique. Pour les nanotubes de carbone, avec 2,5% en poids, la conductivité était d'environ 150S / cm. Pour les propriétés thermiques, des tests basés sur l'effet Joule ont été réalisés. L'augmentation de la température a été enregistrée en utilisant une caméra IR. Les résultats obtenus sont en accord avec ceux de la conductivité électrique, montrant une amélioration du comportement thermique en présence de nanocharges. Grâce à ces résultats, l'utilisation de ces composites comme outil de suivi d’endommagement était possible. Par ailleurs, la méthode de variation de la résistance électrique a été effectuée. Les matériaux nanochargés ont montré une meilleure sensibilité aux endommagements. Les résultats ont été comparés aux outils classiques de suivi d’endommagement. A la fin, plusieurs applications « intelligentes » ont été testées telles que : le composite à gradients de propriétés et des matériaux nanochargés cousus
To extend the use of composites in more varied application (smart applications, multifunctional issues), one of the actual barrier is their poor electrical and thermal conductivities. In the case of carbon fiber reinforced composites, organic matrix are in charge of the insulating properties of the resulting composite. One of the solutions to enhance conductivities of materials is the use of conductive nanofillers. Improving the electrical and thermal properties of nanofilled polymers has been investigated in several studies. However, studiing the properties of continuous carbon fiber nano-filled composites is less approached. This work tends to fabricate and characterize carbon black and carbon nanotubes nano-filled composites. First of all, special interest was given to the delicate phase of manufacturing. As mentioned before, processing continuous fiber reinforced nanofilled polymers implies issues related to nanofillers agglomeration and inhomogeneous dispersion in the final composite. To resolve these problems, the choice of the thermoplastic (Polyamide6) matrix seemed preferable. In fact, the dispersion of nanofillers was made by twin screw extrusion which is known as one of the most effective agglomeration separation ways. Adding to this, the fabrication method based on Polyamide 6 shects called film stacking, ensure a homogeneous partition at the beginning of the process. SEM observations were performed to localize the nano-particles. It showed that particles penetrated on the fiber zone. In fact, by reaching the fiber zone, the nano-fillers created network connectivity between fibers which means an easy pathway for the current. It explains the noticed improvement of the electrical conductivity of the composites by adding carbon black and carbon nanotube. This test was performed with the 4 points electrical circuit. It shows that electrical conductivity of 'neat' matrix composite passed from 20S/cm to 80S/cm by adding 8wt% of carbon black and to 15S/cm by adding 18wt% of the same nano-filler. For carbon nanotubes, with '2.5wt% the conductivity was around 150S/cm. For the thermal properties, tests based on Joule's effect were performed. The rise of temperature was recorded using IR camera. Results obtained are in agreement with the electrical conductivity ones, showing enhancement of the thermal behavior in presence of nanofillers. Thanks to these results, the use of these composites as a damage-monitoring tool was possible. By the way, the electrical resistance change method was performed. Nanofilled materials showed better sensitivity to damage. Results were compared with classical damage monitoring tools. At the end, several 'smart' applications were tested such as graded functionalities composite and stitched nanofilled materials

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Bodiguel, Hugues. "Propriétés mécaniques de films de polymères ultraminces." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00114971.

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Abstract:

Cette thèse présente quelques approches expérimentales destinées à mesurer les propriétés mécaniques de films de polymères ultraminces, d'épaisseurs comprise entre 20 et quelques centaines de nanomètre. Nous présentons principalement la conception et l'exploitation d'une expérience de démouillage de films ultraminces sur substrat liquide. Nous montrons dans un premier temps que cette technique permet une mesure simple des propriétés viscoélastiques des films de polymères au dessus de Tg. Les résultats obtenus sur des films ultraminces mettent en évidence que le module au plateau caoutchoutique du polystyrene n'est pas affecté par le confinement, alors même que la viscosité est fortement réduite lorsque l'épaisseur des films est comparable au rayon de gyration des polymères. Divers phénomènes liés au mouillage ou au démouillage de films sont également abordés. Dans une seconde partie, nous présentons une autre expérience fondée sur une instabilité mécanique sur des films vitreux. Une simple observation des motifs induits permet de suivre l'évolution du module élastique dans le domaine vitreux. Enfin, une étude portant sur les possibilités d'investigations des effets de surface et d'interface par AFM sur des élastomères chargés est présentée dans une troisième partie.

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Hammami, Saber. "Propriétés physiques et électriques de polymères électroactifs." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAT033/document.

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Abstract:

Les élastomères diélectriques sont de plus en plus utilisés pour la réalisation des transducteurs dans de nombreux domaines industriels : interface haptique, robotique, biomimétisme, conversion d’énergie. Pour le fonctionnement de toutes ces applications, le polymère électroactif est soumis à une haute tension (de 1 à 10kV). Toutefois, le courant de fuite diminue l’efficacité et la durée de vie des dispositifs utilisant ces matériaux.Par ailleurs, une précontrainte mécanique (étirement) est généralement appliquée au polymère pour accroître l’efficacité énergétique dans la conversion mécanique-électrique. Les courants de fuite (et donc le champ de claquage du polymère) seront ainsi conditionnés par cette précontrainte et ce point doit faire l’objet d’une étude détaillée.L’objet de ce travail de thèse est de mener des analyses de courant de fuite sur des polymères électroactifs (élastomères polyacrylates du commerce VHB4910 et silicones Sylgard 186) non contraints et contraints mécaniquement pour évaluer l’amélioration ou la dégradation des performances électriques lorsqu’ils seront plus tard intégrés en géométrie électrode-polymère-électrode dans des transducteurs.Tout d’abord, nous avons mené une étude exhaustive sur l’influence des facteurs externes (étirement, température, champ électrique, nature de l’électrode) sur les propriétés électriques du polyacrylate VHB4910. Les études ont été réalisés sur des durées de polarisation courtes (quelques minutes) et longues (jusqu’à 15 heures). Au cours de ce travail, nous sommes également intéressés à l’étude du phénomène d’autocicatrisation sur le sylgard 186. Les tests ont été conduits pour différents types d’électrodes (or, aluminium, graphène, nanoplaquettes de graphène : GnP) déposées sur la surface de silicone. Une analyse par microscopie optique de la zone évaporée a été menée.La finalité de ces travaux aura permis d’optimiser des structures de récupération d’énergie électrostatique à base de polymères électroactifs
Electroactive polymers known as dielectric elastomers have shown considerable promise for transducers. They are attractive for a wide range of innovative applications including softs robots, adaptive optics, haptic interface or biomedical actuation thanks to their high energy density and good efficiency. For the functioning of all these application, the electroactive polymer is subjected to high electrical field. Nevertheless, the performances of these transducers are affected by the losses and especially the ones induced by the leakage current.Mechanical pre-stretch is an effective method to improve actuation when a voltage is applied to the device made up of a dielectric elastomer sandwiched between two compliant electrodes. The overall performances of the structure (electromechanical conversion, efficiency, strain induced…) depend strongly on the electric and mechanical properties of the elastomer. Regarding electric characteristics, dielectric permittivity, dissipation factor and electric breakdown field have been deeply investigated according to various parameters such as frequency, temperature, pre-stretch, or nature of the electrodes but complete analysis of the leakage current is missing in the scientific literature.Thus, this work reports an extensive investigation on the stability of the current-time characteristics in dielectric elastomer. Particularly, we focus on the influence of the nature of the electrodes and pre-stress applied to the transducer. In order to evaluate the influence of the time duration on the behavior of the leakage current, short and long-term electrical stress times was applied during short times and up to 15 hours.Leakage current in electroactive polymers were discussed for a commercial polyacrylate (VHB4910 from 3M) currently used for soft transducers applications. This current is investigated as a function of external factors (stretching, temperature, type of material for electrodes)In order to evaluate the limitations in term of voltage and in the goal to increase the lifetime of these transducers, the second part of our study is focused on the dielectric strength of silicone rubbers for various types of electrodes (gold, Aluminum, graphene nanoplatelets, graphene : GnP). The effect of self-healing is particularly studied and a selection of electrodes for soft transducers based on dielectric elastomers is proposed

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Faye, Benoît. "Polypyrroles mésomorphes conducteurs : synthèse, propriétés mécaniques et électriques." Bordeaux 1, 1999. http://www.theses.fr/1999BOR10631.

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Abstract:

Un squelette polypyrrole conducteur a ete substitue par des groupes cristaux liquides selon deux architectures pour obtenir des polymeres mesomorphes en peigne et en haltere. Une etude mecanique a montre que ces materiaux se comportaient de facon similaire aux autres polymeres mesomorphes plus flexibles et qu'ils possedaient, en particulier, une structure en amas. Une etude electrique a montre qu'en mode statique les materiaux presentaient une nette anisotropie de conductivite sous l'effet d'une orientation macroscopique des mesogenes. Elle a permis d'acceder a la structure et a la valeur de la bande d'energie interdite des materiaux par la modelisation d'etudes, en temperature, de relaxation dielectrique.

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Schach, Régis. "Structure et propriétés mécaniques d'interfaces entre polymères fondus." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00149339.

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Abstract:

Nous avons étudié les mécanismes qui sont à la base des phénomènes d'adhérence et d'autohésion des élastomères non réticulés.
Nous avons déterminé les mécanismes de formation et de rupture d'interfaces entre deux polymères identiques de masse moléculaire et microstructure contrôlées. Nous avons ainsi développé une méthode de mesure de l'adhérence adaptée aux polymères fondus.
En utilisant cette méthode, nous avons comparé les mesures d'adhérence entre polymères immiscibles à l'équilibre thermodynamique et l'épaisseur de l'interface caractérisée par réflectivité des neutrons. Nous avons montré clairement que le paramètre de Flory pilote le degré d'adhérence entre deux polymères fondus immiscibles.
Cette corrélation entre interdiffusion et adhésion nous a finalement permis d'étudier la cinétique de diffusion mutuelle de ces polymères à partir des cinétiques de montée en adhésion et de prouver expérimentalement que cette cinétique est fortement ralentie par l'immiscibilité des polymères.

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Deverge, Mickaël. "Propriétés mécaniques et rhéologiques des mousses de polymères réticulés." Le Mans, 2006. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2006/2006LEMA1008.pdf.

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Abstract:

L'utilisation des mousses de polymères réticulés gagne de plus en plus de terrain, notamment pour l'absorption acoustique. Ce travail présente de nouvelles approches pour la caractérisation de ces matériaux, possèdant un comportement en hystérésis avec 3 zones distinctes. Tout d'abord le comportement linéaire est présenté sur une large gamme de fréquences grâce à l'application du principe de Superposition Temps-Température (TTS). 2 aspects sont ainsi mis en évidence: une faible portion du squelette participe à la transmission de la contrainte, et le module élastique à fréquence nulle décroît avec la taille des pores. Ensuite une extension de la théorie Preisach issue du magnétisme est présentée pour de grandes déformations: l'hystérésis est ainsi modélisée à partir d'une distribution d'hysterons microscopiques. Enfin, 2 mécanismes de relaxation de ces mousses sont distingués. La relaxation principale réduit les contraintes par réarrangement topologique des poutres de la mousse
The use of cross-linked polymer foams gains ground more and more, particularly for acoustic absorption. This work present new approaches for the characterization of these materials, which have a behavior in hysteresis with 3 distinct zones. First the linear behavior is presented on a large frequency band with the application of the Time-temperature Superposition (TTS) principle. 2 aspects are thus shown: a weak portion of the skeleton takes part in the stress transmission, and the elastic modulus at null frequency decrease with the pore size. Then an extension of the magnetism Preisach's theory is presented for great deformations: hysteresis is thus modelled starting from a distribution of microscopic hysterons. Lastly, 2 compressive relaxation mechanisms are distinguished. Principal relaxation decreases stress by topological rearrangement of the foam beams

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Deverge, Mickael. "Propriétés mécaniques et rhéologiques des mousses de polymères réticulés." Phd thesis, Université du Maine, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00133963.

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Abstract:

L'utilisation des matériaux cellulaires à base de polymères type mousse gagne de plus en plus de terrain, notamment pour l'absorption acoustique. L'objectif de ce travail est de présenter de nouvelles approches pour la caractérisation de ces matériaux.
Diverses méthodes ont été développées afin de caractériser ces matériaux, en particulier leur domaine linéaire, zone privilégiée pour l'absorption acoustique et la détermination des paramètres mécaniques courants. Cependant ces caractérisations restent souvent limitées à une faible plage fréquentielle. Une première étude présente ici le comportement linéaire sur une large gamme de fréquences grâce à l'application du principe de Superposition Temps-Température (TTS). L'utilisation du TTS sur une famille de mousses obtenues avec le même polymère, de même densité, mais dont la taille des pores est différente, met en évidence deux aspects importants: seulement 3 % du squelette solide participe à la transmission de la contrainte, et le module élastique à fréquence nulle décroît avec la taille des pores.
Les mousses de polymères sont certes souvent utilisées dans leur domaine linéaire, mais leur comportement mécanique diffère à de plus forts niveaux de déformation. Les courbes en contrainte-déformation présentent un comportement en hystérésis, avec trois zones de comportement distinctes (linéaire, flambement et densification). Il existe d'autres phénomènes en hystérésis qui ont été plus simplement modélisés, par exemple à l'aide de la théorie de Preisach-Krasnoselskii-Mayergoyz (PKM) issue du magnétisme. Une seconde partie de ce travail présente une nouvelle extension de cette théorie PKM aux mousses de polymères réticulés à cellules ouvertes, soumises à de grandes déformations: nous pouvons ainsi modéliser l'hystérésis observée expérimentalement, à partir d'une distribution d'hysterons microscopiques contenus dans un espace de Preisach-Mayergoyz.
Dans une troisième partie, l'influence de l'histoire passée des contraintes sur la mesure des paramètres mécaniques d'une mousse est étudiée, et plus particulièrement la rhéologie de ces mousses dans le cadre de la relaxation de compression, en distinguant deux mécanismes, l'un en zone linéaire de chargement et l'autre en dehors. Liée à l'histoire des contraintes passées, ce second mécanisme de relaxation permet la réduction des contraintes par réarrangement topologique des poutres de la mousse.

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Aubert, Eddy. "Diagnostic optique du vieillisement électrique des résines époxydes sous faible champ électrique." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/340/.

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Abstract:

Les résines époxydes sont employées depuis longtemps comme isolation des systèmes électriques. Elles sont généralement formulées avec une dispersion des micro-charges pour améliorer les propriétés thermiques et mécaniques. Toutefois, des problèmes demeurent quant à l'influence possible de ces charges sur le comportement électrique, particulièrement sur le vieillissement à long terme sous différentes contraintes. L'objectif de ce travail de thèse est de sonder l'activité électrique des défauts potentiels en analysant les signaux optiques sous contrainte alternative modérée (jusqu'à 9 kV). Des résines avec et sans charges ont été étudiées. L'obstacle majeur de ce travail a été d'améliorer la collection du signal lumineux, compte tenu du faible niveau de luminescence détectée, inhérent à l'utilisation de contraintes électriques faibles, les plus proches possibles des conditions de service. L'interprétation des différents phénomènes optiques se fonde sur l'analyse spectrale, l'imagerie de l'émission lumineuse dans le plan de l'échantillon et le comptage de photons. Deux comportements luminescents ont été observés, le premier montre une évolution régulière de la luminescence avec le champ électrique auquel l'échantillon est soumis, le deuxième montre des discontinuités dans cette même émission, accompagnées d'instabilités lumineuses que nous avons pues identifier comme étant dues à des micro-cavités non détectables par les appareils de mesure de DP. Des expérimentations ont été conduites pour connaître l'évolution de cette luminescence dans le cas des deux comportements lors du vieillissement sous différentes contraintes (électrique et hygrothermique). Peu de changements ont été observés
Epoxy resins are insulating materials widely used in electrical systems since a long time. They are made with micro-particles to improve the thermal and mechanical properties. However, problems remain regarding the possible influence of these charges on the electrical behaviour, particularly on them long-term aging under different stresses. The objective of this work is to probe the electrical activity of potential defects in analysing the optical signals under moderate alternative electrical stress (up to 9 kV). Resins with and without charges have been studied. The major obstacle of this work was to improve the collection of luminous signal, given the low level of luminescence detected, inherent to the use of low field, near the services conditions. The interpretation of the different phenomena is based on spectral analysis, imaging devices and the issue of counting photons. Two luminescent behaviours have been observed, the first shows an evolution of the luminescence with the electric field to which the sample is submitted, the second regular shows discontinuity in the same evolution with instability that we could identify as being due to non-detectable micro-cavity by DP measuring devices. Experiments were conducted to determine the evolution of this luminescence in the case of the two behaviours during ageing under different constraints (electric and humidity). Few changes were observed

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Marceau, Sandrine. "Architecture multiéchelle et propriétés mécaniques de nanocomposites." Chambéry, 2003. http://www.theses.fr/2003CHAMS012.

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Abstract:

L'objectif de ce travail consiste à améliorer nos connaissances sur les mécanismes à l'origine des effets de renforcement dans le cas des matériaux nanocomposites. Dans cette optique, des systèmes modèles, à matrice polymère amorphe renforcée par des nanoparticules de silice colloi͏̈dale, ont été élaborées. Les propriétés optiques, physico-chimiques et mécaniques de ces matériaux ont été reliés à leur morphologie. L'analyse morphologique des nanocomposites a permis de montrer que les nanoparticules de silice étaient agrégées pour des taux de charges inférieurs à 6%, un chemin percolant apparaissant pour des taux de charges supérieurs. L'étude de la mobilité moléculaire des chaînes du polymère a permis de montrer que les nanoparticules n'induisaient aucune variation de mobilité globale des chaînes. L'augmentation de la partie réelle du module et les variations d'amplitude et de position de la relaxation principale à taux de renfort croissant, révélées lors de l'analyse du comportement viscoélastique linéaire des matériaux, ont été reliées à leur différentes architectures. Ces résultats ont ensuite été confrontés aux résultats théoriques issus de deux approches. A l'échelle mésoscopique, nous avons montré au moyen d'un modèle micromécanique adapté que la présence du réseau percolant de charges pouvait être à l'origine du fort effet de renforcement observé et du décalage de la relaxation principale vers les basses températures pour les composites renforcés par des taux de charges supérieurs au seuil de percolation. A l'échelle atomique, nous avons analysé un système PBMA-silice par dynamique moléculaire. Grâce à ce modèle, nous avons pu analyser l'influence de la présence de la charge sur la mobilité moléculaire du polymère et les propriétés mécaniques des nanocomposites
The purpose of this study is to improve the understanding of the mechanisms leading to reinforcement effects in nanocomposite materials. To do this, "model" systems were fabricated using an amorphous polymeric matrix reinforced by colloidal silica nanoparticles. The optical, physicochemical and mechanical properties of these materials were linked to their morphology. The morphological analysis of the nanocomposites showed that the silica nanoparticles were in form of dispersed aggregates for filler fractions lower than 6 %, whereas for higher fractions a percolating network of silica was evident. The study of the molecular mobility of the polymer chains showed that the nanoparticles did not induce any variation of the global mobility of the chains. The linear viscoelastic behaviour showed that the variations with temperature of the real part of Young's modules and the damping factor tan d were connected to the underlying structure of the nanocomposites. The experimental results were then compared to those obtained using two different theoretical approaches. At the mesoscopic scale, we used an adapted micromechanical model to show that the presence of the percolating network of fillers could induce a strong reinforcement effect and a shift of the main relaxation towards lower temperatures for fractions of silica higher than the percolation threshold. At the atomic scale, we analysed a PBMA-silica system by molecular dynamics. Using this model, we could show the influence of the filler on the molecular mobility of the polymer and on the mechanical properties of the nanocomposites

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Védrines, Marc. "Contribution à l'étude des propriétés mécaniques des structures en polymère injecté : Application aux propriétés élastiques locales et à la modélisation viscoélastique." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR13160.

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Abstract:

La thèse de doctorat présentée présente une étude expérimentale des variations locales des propriétés mécaniques des polymères suivie d'une partie traitant de la modélisation viscoélastique de ces matériaux (PEhD, PA, POM). La variation locale de caractéristiques microscopiques fait fortement évoluer les caractéristiques mécaniques, en particulier dans les zones proches de la paroi du moule. Afin de quantifier ces variations, on a étudié selon différents procédés expérimentaux l'évolution du module d'Young longitudinal dans l'épaisseur d'une éprouvette. A l'aide d'un banc d'essai de flexion vibratoire et d'un outil de traitement et de calcul numérique qui a été développé, il est possible de trouver l'évolution du module d'Young. On constate une évolution : le module augmente de +50 à +187% selon les matériaux. Afin de corréler ces résultats avec la microstructure, différentes expériences ont été menées :- des essais de calorimétrie différentielle par balayage pour mesurer une évolution du taux de cristallinité,- des essais de nanoindentation pour mesurer des variations locales du module et mettre en évidence une anisotropie. Ces essais corrèlent les résultats précédents mais présentent cependant une forte dispersion liée à la fois à l'hétérogénéité de la microstructure et au comportement viscoélastique des polymères. Une étude plus précise nécessite une meilleure modélisation du comportement viscoélastique, en particulier dans la phase de décharge. L'étude de ce problème constitue la seconde partie du travail. Les principaux modèles présentés classiquement en petites déformations ont été testés afin de valider leurs performances. A partir d'essais et de simulation des différents modèles rhéologiques linéaires et non linéaires, le caractère insuffisant de ces modèles a été mis en évidence. Une modélisation acceptable nécessite la prise en compte plus précise de la physique du matériau puis un passage micro macro
The thesis deals with an experimental study of local variations of mechanical properties of injection molded polymers, followed by a specific part dealing with the viscoelastic modelization of those materials (PEhD, PA, POM). The variation of microscopic parameters strongly influence mechanical characteristics, especially in areas close to the mould walls. The evolution of Young's modulus has been inquired using several experimental devices. With the aid of a vibrational flexural test rig and digital calculation and processing systems that have been developed, it was possible to measure the variation in local Young's modulus as a function of position in the thickness of the test piece The results obtained reveal a large variation in the local Young's modulus over the thickness of an injection moulded piece, in particular in the outer skin zone. The influence of the various operational parameters has been evaluated. In order to correlate those results with microstructure, several other experiments have been led :-differential scanning dilatometry, to measure the evolution of the cistallinity rate,- nanoindentation tests to measure the variation of the local Young's modulus and anisotropy. Those tests validate previous results but present a strong dispersion due to microstructure heterogeneity and viscoelastic behaviour of polymers. Therefore, a better modelization of the viscoelastic behaviour has to be taken into account : this is the point of the second part of the thesis. The classical models of linear and non linear viscoelasticity in small deformation have been identified on experimental traction test and simulated under several conditions (deformation rate jumps, unloading). It is obvious that the classical models are not sufficient to describe properly the viscoelastic behaviour : the physic of the material has to be taken into account

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Dufourg, Marie-Béatrice. "Caracterisation électriques des interfaces polymère/métal dans les diodes électroluminescentes organiques." Bordeaux 1, 2002. http://www.theses.fr/2002BOR12631.

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Abstract:

Certains polymères conjugués électroluminescents présentent des propriétés intéressantes tant électriques qu'optiques. Aujourd'hui ces composés présentent un grand intérêt pour la réalisation d'afficheurs et constituent une alternative aux cristaux liquides. L'objectif est de mieux comprendre et de contrôler l'injection des porteurs de charges des électrodes vers le polymère conjugué. Dans ce travail nous avons caractérisé les interfaces polymères conjugués / métal afin d'identifier la nature ainsi que la distribution des couches interfaciales au moyen de différents types de caractérisations électriques (en courant continu et alternatif) et spectroscopiqes (technique Raman confocale). Pour cela nous avons caractérisé des diodes électroluminescentes réalisées à partir de trois différents polymères conjugués : le poly(3-octylthiophène) ou POT, le poly(3, 2éthyl-hexylthiophène) ou PEHT et le poly(2-(2', 5'-bis-(éthylhexyloxy)phényl, 1,4-phénylènevinylène) ou BEHP-PPV.

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Vallayer, Julien. "Corrélations entre les propriétés optiques, diélectriques et mécaniques de l'alumine." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1999. http://www.theses.fr/1999ECDL0041.

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Abstract:

De nombreuses études réalisées sur les céramiques montrent l'importance de prendre en compte plusieurs domaines de la physique afin de dégager le comportement général de ces matériaux isolants, En particulier, il est intéressant d'étudier et de corréler les propriétés mécaniques et électriques des céramiques afin de comprendre certaines transitions brutales (problèmes d'usure sévère et d'usure douce au cours d'essais de frottement ou phénomènes associés au claquage diélectrique) Nous avons donc choisi de suivre les comportements optiques, diélectriques et mécaniques de monocristaux d'alumine a (le saphir) après différents traitements thermiques. Tout d'abord, des essais de cathodoluminescence ont mis en évidence l'effet du recuit sur la concentration en défauts, principalement les lacunes d'oxygène. Ensuite, l'analyse par SEMM complétée par la mesure des charges d'influence a permis de préciser le rôle important joué par ces défauts sur le piégeage de charges électriques dans le saphir. Ces mesures ont également montré l'évolution de l'état de piégeage en fonction de la température d'échantillon (entre -150 °C et +200 °C). En fait, la technique de caractérisation diélectrique développée au laboratoire IFoS permet de suivre le piégeage et l'étalement de charges injectées dans un matériau diélectrique. Enfin, des essais de frottement réalisés à faible pression de contact (environ 0,25 MPa) ont confirmé l'importance de prendre en compte la présence de charges électriques piégées dans un système tribologique. Ces charges apparaissent par triboélectrification des antagonistes au cours du frottement et suivant le nombre de sites de piégeage présents dans les échantillons, une quantité de charges plus ou moins importante est crées dans les pièces en mouvement. Ainsi, avec nos conditions d'essais, les phénomènes de piégeage-dépiégeage lors du frottement expliquent la variation du coefficient de frottement en fonction de la quantité de défauts dans les échantillons. A la suite de ces essais réalisés pour différents recuits sous air, nous avons cherché à modifier non pas la quantité de défauts mais leur état électronique. Pour cela nous avons utilisé un rayonnement ultraviolet de faible énergie (moins de 5 eV). Le comportement optique des échantillons irradiés indique que les lacunes d'oxygène chargées sont "vidées" de leurs électrons et un échange de charges apparaît avec les lacunes d'aluminium. Ce réarrangement électronique entraîne l'augmentation de la capacité du matériau à piéger des charges et confirme l'importance des lacunes d'oxygène pour déterminer l'état de piégeage du saphir. Enfin, la quantité de charges piégées lors de la triboélectrification étant plus important, l'énergie dissipée dans le système tribologique est plus élevée après l'irradiation et le coefficient de frottement augmente. Ce travail a donc permis de montrer l'importance des défauts (concentration et état électronique) sur les différents comportements du saphir.

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Chabert, Emmanuelle. "Propriétés mécaniques de nanocomposites à matrice polymère : approche expérimentale et modélisation." Lyon, INSA, 2002. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2002ISAL0011/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail de thèse présente une analyse des propriétés mécaniques de nanocomposites à matrice polymère. Il s'agit d'examiner le rôle de chacun des constituants : la matrice, la charge renforçante et l'interphase (particule-matrice, particule-particule). Nous nous sommes tout d'abord attachés à expliciter, sous forme simple et unifiée, l'approche moléculaire développée au laboratoire GEMPPM (" quasi point defect theory ") destinée à décrire le comportement des polymères amorphes (ou matrice) autour de la transition vitreuse. Une méthodologie originale de détermination des différents paramètres physiques a été proposée et validée sur deux homopolymères amorphes (PET, PMMA) et sur un copolymère statistique (P(S-ABu)). Ensuite, nous avons étudié l'effet du greffage du tensioactif sur les propriétés mécaniques des films de latex. La comparaison de systèmes modèles avec tensioactif greffé et non greffé a montré que l'effet du greffage du tensioactif est faible aux petites et grandes déformations. Par contre, la nature du tensioactif peut éventuellement affecter la morphologie de latex structurés plus complexes, et par conséquent, les propriétés mécaniques des films. Enfin, la dernière partie a été consacrée à l'effet de la présence de charges renforçantes sphériques de taille submicronique. Nous avons étudié le rôle de différents paramètres (fraction volumique, nature de la charge (organique ou minérale), interactions renfort/renfort) sur les propriétés mécaniques élastiques. Pour les modéliser, nous avons développé une approche numérique discrète prenant en compte la microstructure et le contact local renfort/renfort et matrice/renfort. En faisant varier les caractéristiques du contact, on peut ainsi rendre compte des différents résultats expérimentaux de part et d'autre du seuil de percolation géométrique. Finalement, l'analyse des propriétés mécaniques en traction a suggéré que le réseau de charges est détruit dès les premiers pour-cent de déformation
This work aims to analyse the mechanical properties of polymer based composites reinforced by spherical nanofillers. The role of each component has been investigated: the polymer matrix, the filler and the interphase (matrix-filler, filler-filler). Firstly, the mechanical behaviour of polymer has been analysed through the molecular approach (“quasi point defect theory”) developped in GEMPPM laboratory. Based on an new formalism, a original method leading to the determination of physical parameters has been proposed. We have then validated this method for various polymers (PMMA, PET and P(S-ABu)). In a second step, the effect of grafted reactive surfactant on mechanical properties of latex films has been investigated. The comparison of self made model systems with grafted and non grafted surfactant has suggested that the grafting of surfactant affects slightly both the small and the large mechanical properties of latex films. On the contrary, the nature of the surfactant might affect the microstructure of complex latex, and in this way their mechanical properties. The last part is devoted to the effect of nanofillers. We have studied the role played by different parameters (concentration, filler nature (organic or mineral), filler/filler interactions) on the elastic mechanical properties. To model these properties, we have developped a discrete numerical approach taking into account the microstructure and the local contact (filler-filler and matrix-filler). The variation of contact caracteristics has thus enabled us to describe the different experimental results below and above the geometric percolation threshold. Finally, the analysis of tensile strain properties has suggested a rupture of the filler network from the first percent of elongation

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Franbourg, Alain. "Influence d'un traitement à l'état fondu sur la structure cristalline et les propriétés mécaniques du poly(oxymethylène) et du poly(éther éther cétone) : relations : mise en oeuvre par injection/structure/propriétés." Lille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LIL10091.

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Abstract:

L'optimisation des performances d'un polymère, afin de répondre à un cahier des charges, nécessite d'établir les relations « mise en oeuvre-structure-proprietés ». L' étendue des phénomènes, mis en jeu lors de la transformation par injection, nous a obligés à focaliser cette étude sur des points spécifiques peu approfondis jusqu'à présent, principalement la température de traitement à l'état fondu (température d'injection). Des relations sont établies pour deux polymères semi-cristallins techniques aux comportements thermo-mécaniques différents, le poly(oxymethylène) et le poly(éther-éthercétone)

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Gueguen, Olivier. "Modeling and simulation of the mechanical behaviour of semi-crystalline polymers." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2008. http://www.theses.fr/2008STR13073.

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Abstract:

Depuis le début du XXème siècle, les matériaux plastiques connaissent un véritable essor grâce à leurs bonnes propriétés mécaniques et à leur facilité de mise en œuvre. Afin de mieux prévoir les propriétés mécaniques de ces matériaux, nous avons développé différents modèles micromécaniques basés sur leur morphologie. Le polymère semi-cristallin est composé d’une phase cristalline et d’une phase amorphe avec des propriétés mécaniques et thermomécaniques bien distinctes qui nous permettent, à l’aide de méthodes d’homogénéisation, d’estimer les propriétés effectives du matériau telles que son élasticité, sa contrainte d’écoulement, l’évolution de sa texture… au cours d’un essai mécanique. Nos résultats sont comparés à des résultats expérimentaux à différentes températures et différentes vitesses de déformation
Since the beginning of the XXth century, the plastic materials know a true development thanks to their good mechanical properties and their ease of processing. To estimate better the mechanical properties of these materials, we developed different mechanical models based on their morphology. The semi-crystalline polymer is composed of one crystalline and one amorphous phase with distinct mechanic and thermo-mechanic properties which allow us, by using homogenisation methods, to estimate the effective properties of the material such as its elasticity, its yield stress, its texture evolution… during a mechanical test. Our results are compared to experimental data at different temperatures and strain rates

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Bense, Hadrien. "Croissance, compaction et adhésion de plaques minces." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCC228/document.

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Abstract:

Cette thèse s’intéresse au rapport entre la forme et la géométrie d’un objet. Elle s’articule autour de 3 chapitres. Dans le premier, nous utilisons des "polymères électro-actifs", des systèmes capables de se déformer dans le plan lorsqu’ils sont soumis à un champ électrique,pour mimer une sorte de croissance biologique. Nous avons regardé comment une croissance inhomogène pouvait déclencher une instabilité de flambage dans une plaque électro-active.Nous avons ensuite cherché à contrôler de manière locale la croissance, dans l’espoir d’obtenir des objets capables de changer de forme sur commande. Dans le deuxième chapitre, nous nous avons étudié un problème inverse : au lieu de chercher à donner une nouvelle forme naturelle à l’objet, nous le forçons à adopter une forme qui ne lui est pas naturelle. Nous avons aplati des coques élastiques hémisphériques. La transformation d’une sphère en plan n’étant pas isométrique, cette opération crée des contraintes dans l’objet. Il se produit alors une instabilité mécanique que nous avons étudiée. Enfin, nous nous sommes penchés sur le problème des "lentilles de contact" en nous demandant si l’on pouvait coller l’une sur l’autre deux portions de sphères ayant des courbures différentes. Ici encore, la différence de courbure de Gauss entre les deux surfaces conduit à des motifs d’instabilités dans la coque élastique
From a general point of view, my thesis deals with the links between the geometry and the shape of an object. It is composed of three main chapters. In the first one, we use "electro-active polymers", systems that undergo planar expansion when submitted to an electric field, to mimic a kind of biological growth. We looked at how an inhomogeneous growth can trigger buckling instability in this electro-active plate. We then tried to control locally this growth, hoping to create objects that can change shape on command. In the second chapter, we studied the opposite problem: instead of giving it a new natural shape, we force the object in adopting a non natural shape. We squashed hemispherical elastic caps. Changing a sphere into a plane is not an isometrical transformation, this operation thus creates strains in the object. We studied the mecanical instability hence produced. Finally we focused on the "contact lens" problem by wondering if it is possible to stick two spherical caps having different curvature. Here again, the mismatch of Gaussian curvature leads to patterns of instability in the elastic shell

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Dang, Tan Tai. "Nanocomposites PVC/Montmorillonite : élaboration, morphologie et propriétés." Chambéry, 2005. http://www.theses.fr/2005CHAMS027.

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Abstract:

Ce travail a pour objet la réalisation de nanocomposites PVC obtenus à partir de montmorillonite, par des méthodologies nouvelles, mises au point pour éviter le problème de la dégradation thermique du PVC qui est une limitation importante des méthodes existantes. Une attention particulière est apportée, au phénomène de dégradation des mélanges PVC/montmorillonite organophile (montmorillonite organophile: montmorillonite modifiée par l'alcoyle ammonium quaternaire). Le rôle de l'ammonium quaternaire a été mis en évidence, et un mécanisme a été proposé. Ce mécanisme serait quasi-ionique concerté. Par la suite, plusieurs voies permettant d'éviter la dégradation du PVC ont été étudiées. Les chapitres III et IV concernent l'étude de l'intercalation de la montmorillonite et la mise en œuvre des nanocomposites en utilisant les différentes voies possibles. Le chapitre V étudie la morphologie, les propriétés viscoélastiques et mécaniques des différentes familles de nanocomposites obtenus. Enfin une étude comparative est effectuée entre un nanocomposite élaboré avec de la montmorillonite commerciale et un nanocomposite réalisé avec de la montmorillonite naturelle d'origine vietnamienne
The aim of this work is to process Poly (Vinyl Chloride)/Montmorillonite nanocomposites by new technologies developed in order to avoid any PVC therrnal degradation that is an important lirnitation of current methodologies. At first, special attention is focused on degradation of PVC/organomontmorillonite (organo-montmorillonite: quaternary aLkylamrnonium modified montmorillonite). The role of the quaternary alkylamrnonium is highlighted, and a "concerted quasi-ionic" mechanism is proposed. After this study, several methods which are supposed to avoid decomposition of PVC are explored. The parts II and IV deal with intercalation of montmorillonite and process study of nanocomposites processed by these methods. The part V deals with morphology, viscoelastic and mechanieal properties of the different familles of nanocomposites. Then a comparative study is realised between nanocomposites performed with commercial montmorillonite or with natural montmorillonite

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Sakata, Hironobu. "Propriétés électriques et mécaniques de couches minces d'oxydes déposés sous vide." Bordeaux 1, 1986. http://www.theses.fr/1986BOR10530.

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Des couches minces de i. T. O. Ont ete obtenues par coevaporation reactive d'indiuum et d'etain en astmosphere oxydante. Les mecanismes de conduction sont relies au traitement thermique et au taux de cristallisation. Les couches de silice sont realisees par evaporation a l'aide d'un canon a electrons. Les proprietes mecaniques de ces couches sont correlees aux parametres de depot

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Jannot, Marion. "Polymères nanocomposites multifonctionnels. Impact sur les propriétés mécaniques de polymères à mémoire de forme." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS549.pdf.

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Abstract:

Ces travaux de thèse sont basés sur l’élaboration de polymères nanocomposites qui mettent en évidence la possibilité de concevoir de nouveaux systèmes hybrides à mémoire de forme à partir d’un copolymère thermoplastique élastomère semi-cristallin, le poly(éthylène – acétate de vinyle). Parmi les différentes stratégies recensées pour obtenir un effet mémoire de forme thermo-stimulé, un réseau réticulé par une composante inorganique à base d’oxo-polymère de silicium (polydiéthoxysiloxane) ou de titane (polydibutyltitanate), a été choisi. Les essais de traction ont permis de montrer que l’apport d’une composante inorganique de type oxo-polymère de titane permet un renfort remarquable pour un taux d’oxo-polymère croissant. À température ambiante et à 100°C, un accroissement respectif du module de rigidité jusqu’à 3,8 fois et 57 fois plus important est obtenu par rapport à un système témoin purement organique réticulé par des peroxydes. À l’instar du matériau témoin, tous les nanocomposites élaborés présentent des propriétés de mémoire de forme dans des conditions de temps, de contrainte et de température adaptées. En présence de l’oxo-polymère de titane, la nature dynamique iono-covalente de l’interface hybride participe à l’obtention de propriétés supplémentaires classant ainsi ces nanocomposites comme des matériaux thermo-adaptables. L’utilisation des systèmes hybrides organique – inorganique permet ainsi, par la modulation de la nature de l’interface hybride et de la nanostructuration, d’obtenir des matériaux multifonctionnels aux propriétés de mémoire de forme, de thermoformage, de recyclabilité et de réparation
These works based on the developments of polymer nanocomposites illustrate the possibility of creating shape memory hybrid materials from a semi-crystalline thermoplastic elastomer copolymer, the poly(ethylene – vinyl acetate). Amongst the different approaches which exist to obtain thermo-responsive shape memory polymers, we chose to elaborate chemically crosslinked networks in attendance of an inorganic component as silicon oxo-polymer or titanium oxo-polymer. Tensile test showed that hybrid materials with titanium oxo-polymer provide an important reinforcement. At room temperature and at 100 °C, the elastic modulus of the material increase more than 3.8 times and 57 times in comparison to organic reference material crosslinked by peroxides. As the reference material, all nanocomposites display shape memory properties under appropriate conditions of time, stress and temperature. With titanium oxo-polymer, the dynamic iono-covalent nature of the hybrid interface bring news properties. Thermadapt nanocomposite materials are obtained. The use of an organic – inorganic hybrid material enable by tuning nanostructuration and nature of the hybrid interface to obtain multifunctional materials with shape memory properties, reprocessability, recyclability and thermally induced healing properties

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Lafaye, Sébastien. "Propriétés mécaniques de friction et de déformation des surfaces de polymères." Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00002808.

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Abstract:

Le déplacement d'une pointe rigide sur la surface d'un polymère peut générer un glissement élastique ou une rayure plastique selon les conditions d'essais. La rayure de surfaces de polymères est accompagnée d'un relâchement élastique qui recouvre une partie du contact dorsal. Ce retour, dû à l'élasticité de ces matériaux, dépend du taux de plasticité dans le contact, et devient quasi symétrique lorsque le contact est glissant. Un dispositif d'essai de glissement-rayure développé au laboratoire permet de mesurer le frottement apparent lors du déplacement de la pointe, tout en ayant l'échantillon placé dans une enceinte thermique. Un dispositif de vision in-situ permet d'analyser l'aire réelle de contact entre la pointe rigide et la surface de l'échantillon. Le frottement apparent comporte une part de frottement vrai et une part d'obstacle due à l'écoulement viscoélastique et/ou viscoplastique de la matière. L'évaluation du frottement vrai local se fait à partir du frottement apparent et de la géométrie de contact accessible grâce à la vision in-situ, par un modèle de lignes d'écoulement autour de la pointe rigide qui permet de s'affranchir de la part déformation du frottement apparent. L'évolution du frottement vrai en fonction du taux de plasticité (nature de la réponse du contact) a montré que le passage entre un contact élastique et élastoplastique est accompagné d'un saut de frottement que l'on attribue à l'hystérésis d'adhésion.

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Dissertations / Theses on the topic 'Polymères – Propriétés électriques – Propriétés mécaniques'

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