Дисертації: "Nanostructures et nanocomposites"

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Belchi, Raphaëlle. "Architectures à base de nanostructures de carbone et TiO₂pour le photovoltaïque." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS329/document.

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Анотація:

Le photovoltaïque est une énergie renouvelable pouvant aider à lutter contre le réchauffement climatique et l’épuisement des ressources fossiles utilisées pour la production d’énergie. La filière émergente à base de matériaux pérovskites (photovoltaïque de 3ème génération) est très prometteuse car elle utilise des matériaux abondants et faciles à mettre en œuvre (technologie bas-coût) et a montré de plus des rendements record compétitifs en peu de temps. Il reste cependant des verrous technologiques à lever afin de pouvoir développer cette technologie à grande échelle. L’un deux consiste à améliorer la couche de TiO₂ qui transporte les électrons et dont les défauts limitent les performances et la durée de vie des cellules photovoltaïques pérovskites. Ce travail propose l’utilisation de matériaux à base de nanostructures de carbone et de TiO₂ pour améliorer le transport et la collecte des électrons au sein de ces cellules photovoltaïques et ainsi améliorer leur rendement. Pour cela, la pyrolyse laser, technique singulière de production continue de nanoparticules, a été adaptée pour l’élaboration de nanocomposites TiO₂/graphène aux propriétés contrôlées. Ces matériaux ont été caractérisés puis intégrés aux cellules photovoltaïques pérovskites qui ont démontré une meilleure efficacité en présence de graphène. Par ailleurs, ce travail présente une architecture innovante à base de nanotubes de carbone alignés verticalement, en vue d’une application pour la collecte des électrons photo-générés des cellules photovoltaïques pérovskites. Les matériaux carbonés présentent donc de fortes potentialités pour l’optoélectronique, et plus particulièrement pour le photovoltaïque de 3ème génération
Photovoltaic is a promising renewable energy to tackle global warming and the depletion of fossil resources. The emerging field of perovskite solar cells (3rd generation photovoltaic) is very attractive because it uses abundant and easy-processing materials (low-cost technology) and provides competitive efficiencies.Still, efforts remain to be performed to develop this technology, especially concerning the improvement of efficient and reliable charge transporting electrodes. Titanium dioxide layer, commonly used for electron extraction, presents defects that limit the performance and lifetime of the perovskite solar cells.This work proposes the use of materials based on TiO₂ and carbon nanostructures to improve the electron transport and collection within the solar cells, in order to enhance the power conversion efficiency. The singular technique of laser pyrolysis, which is a continuous process of nanoparticles synthesis, was adapted to produce TiO₂/graphene nanocomposites with well-controlled properties. These materials have been characterized and integrated into perovskite solar cells that demonstrate an improved efficiency in presence of graphene.Besides, this work presents an innovating architecture based on vertically aligned carbon nanotubes for the electron collection of a perovskite solar cell. We show then the strong potential of carbon materials for optoelectronic, especially 3rd generation photovoltaic

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Do, Isabelle. "Nanocomposites nanotubes de carbone/élastomère : Propriétés rhéologiques et électriques." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3005.

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Анотація:

L'incorporation de nanotubes de carbone (NTC) dans une matrice polymère est difficile du fait de leur forte tendance à s'agglomérer, ce qui réduit leur intérêt en tant que renforts. Afin de pallier ce problème, beaucoup de solutions reposent sur la modification de l'interface NTC/polymère. Le but de notre étude est d'établir la relation existant entre la nature de l'interface NTC/polymère et l'organisation spatiale des NTC d'une part, les propriétés rhéologiques et électriques du nanocomposite NTC/polyacrylate de méthyle (PMA) obtenu, d'autre part. L'interface NTC/matrice est contrôlée via l'utilisation de polyacide acrylique (PAA), soit en le greffant à la surface des nanotubes, soit en l'utilisant comme agent de surface. L'étude de la morphologie des composites par microscopie électronique a montré la nécessité de distinguer la distribution des NTC au sein de la matrice (c'est-à-dire la répartition des amas de nanotubes dans tout l'échantillon), de leur dispersion (c'est-à-dire leur individualisation au sein de ces amas). Cette distinction est centrale, car elle permet d'expliquer les propriétés physiques des nanocomposites. L'étude des propriétés viscoélastiques linéaires et électriques des composites obtenus a permis de mettre en évidence un phénomène de percolation. Nous avons également montré que les propriétés électriques des composites sont sensibles à la dispersion des NTC, alors que les propriétés rhéologiques le sont à la qualité de distribution. L'utilisation de PAA, greffé ou adsorbé sur les nanotubes, permet d'augmenter la conductivité électrique et de mieux disperser les NTC, abaissant ainsi les seuils de percolation électrique
Since carbon nanotubes (CNT) tend to remain as entangled agglomerates, homogeneous dispersed states within a polymer is not easily obtained, which reduces the interest of nanotubes as reinforcements. Many of the solutions proposed to address this issue rely on the modification of the interface between carbon nanotubes and the polymer matrix. The aim of the study is to establish the relationship between the nature of the CNT/polymethylacrylate (PMA) interface and the spatial organization of the CNTs in the matrix, on the one hand, and rheological and electrical properties of the nanocomposites, on the other hand. The interface is controlled by using polyacrylic acid (PAA), either by grafting it on the nanotubes surface, or by using it as a surfactant. The study of the morphology of the composites by electronic microscopy showed the importance of distinguishing the distribution of CNTs in the matrix (i. E. The repartition of the nanotubes clusters in the whole sample), from their dispersion (i. E. Their individualization within the clusters). This distinction is central as it allows explaining the physical properties of the nanocomposites. The studies of the linear viscoelastic and electrical properties of the composites highlighted the existence of percolation phenomena. We also showed that the electrical properties of the composites are sensitive to the CNTs dispersion, whereas the rheological ones are sensitive to the quality of distribution. The use of PAA, either grafted or adsorbed on nanotubes, allows an increase in electrical conductivity as well as a better dispersion of the nanotubes, thus lowering the electrical percolation thresholds

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Mayne-L'Hermite, Martine. "Elaboration, microstructure et comportement au fluage de nanocomposites Si3N4/SiC." Limoges, 1997. http://www.theses.fr/1997LIMO0021.

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L'objectif de ce travail a ete d'elaborer des nanocomposites si#3n#4/sic presentant une aptitude au formage a chaud. Pour cela, une seconde phase nanometrique sicn(o) ou sic(o) a ete introduite au sein de la matrice si#3n#4 de maniere a developper des microstructures a grains fins et equiaxes favorables a la deformation plastique a haute temperature. Les poudres nanometriques sicn(o) synthetisees par pyrolyse laser possedent des caracteristiques communes, a savoir la presence d'agregats durs au sein desquels les particules sont liees par des liaisons fortes. Ces poudres se decomposent sous atmosphere d'helium ou se niturent sous atmosphere d'azote. Un protocole de melange des poudres dans un liquide organique (acetophenone) et de mise en forme de precompacts a ete adapte a la realisation des nanocomposites. La densite elevee des precompacts obtenus par coulage (57%) temoigne de la bonne desagglomeration et de l'homogeneite des barbotines. L'etude cinetique de la densification des nanocomposites par frittage sous charge en presence d'ajouts (y#2o#3, al#2o#3) montre que la vitesse de densification depend de la nature et de la composition de la seconde phase nanometrique. Les nanocomposites sont constitues de plusieurs phases a savoir si#3n#4 , si#3n#4 , sic et une phase intergranulaire vitreuse (ysialonc). On a pu montrer que le carbure de silicium entraine une augmentation du taux de transformation si#3n#4 (equiaxe) (aciculaire), d'autant plus importante que la teneur en sic est elevee. De plus, la presence de nanoparticules de carbure de silicium aux joints de grains limite la croissance aciculaire des grains si#3n#4. La resistance au fluage en compression des nanocomposites est accrue lorsque la teneur en nanoparticules sic augmente. A partir d'une certaine duree, la deformation est regie par un mecanisme de diffusion aux joints de grains, contrairement au monolithe pour lequel il existe un long stade pseudo-stationnaire. Ce phenomene suggere une stabilite microstructurale induite par les nanoparticules de carbure de silicium. Les nanocomposites contenant 10% de carbure de silicium presentent une aptitude a la deformation en traction a haute temperature (1600 c - 1650c). Des allongements de l'ordre de 40%, obtenus en traction, devraient permettre la fabrication de pieces par formage a chaud.

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Hoang, Minh Tuan. "Modélisation et simulation multi échelle des effets de taille et des couplages électromécaniques dans les nanostructures." Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1074/document.

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Les nanostructures, et en particulier les nanofils semi-conducteurs, ont suscité ces dernières années un très grand intérêt pour de nombreuses applications comme les systèmes de récupération d'énergie ou les capteurs de très haute précision. Dans de telles structures des expérimentations et des calculs théoriques ab-initio ont mis en évidence des effets de taille, pouvant modifier significativement les propriétés électromécaniques pour des diamètres de fils en dessous de 10 nm. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer des modélisations multi échelle des nanostructures électromécaniques, telles que les nanofils ioniques et des nanocomposites stratifiés, permettant de reproduire les effets de taille associés à l'échelle nanométrique dans un cadre continu, en se basant sur des calculs ab-initio pour identifier et valider les modèles. Dans une première partie, les effets de surface dans des nanofils piézoélectriques isolés homogènes sont modélisés. Une approche multi échelle est développée, incluant une modélisation continue des nanofils en prenant en compte une énergie de surface supplémentaire dans un cadre piézoélectrique, dont les paramètres associés sont identifiés par calculs ab-initio. Pour cela, une procédure basée sur un modèle de films minces est développée, permettant au travers de calculs ab-initio sur des films d'épaisseurs successives d'isoler l'énergie volumique et de surface, et d'en déduire les coefficients élastiques et piézoélectriques de surface. Les équations du modèle continu sont ensuite résolues par une méthode d'éléments finis incluant des éléments de surface adaptés. Le modèle multi échelle continu est comparé à des calculs ab-initio impliquant des modèles atomistiques complets de nanofils de différents diamètres (de 0,6 à 3,9 nm) pour valider les effets de taille des propriétés électromécaniques. Dans une deuxième partie, des modèles multi échelles sont construits en vue de modéliser les effets de taille pour des nanostructures hétérogènes. Ces structures incluent des nanofils revêtus, ou des nanocomposites stratifiés. Pour les nanofils avec hétérogénéités radiales, l'approche précédemment développée est étendue au cas des surfaces revêtues, et le modèle continu fait intervenir une énergie de surface incluant les effets du revêtement. Pour les nanocomposites stratifiés AlN/GaN, les effets de taille observés par calculs ab-initio sont dus à des effets d'interface et induisent des propriétés élastiques dépendantes des épaisseurs des couches. Un modèle de matériau homogénéisé continu est proposé, incluant un modèle d'interface imparfaite, permettant d'inclure les effets de taille, identifié par calculs ab-initio. Dans une dernière partie, des applications à des systèmes de nanogénérateurs à base de nanofils sont proposées, faisant intervenir des ensembles de nanofils alignés dans une matrice polymère et surmontés par une feuille de graphène. Les approches précédemment développées sont utilisées pour modéliser ces structures par éléments finis
Nanostructures, and more specifically semiconductor nanowires, have drawn special attention in recent years for many applications such as energy harvesting systems or sensors of very high precision. Many recent experiments and theoretical ab-initio calculations have evidenced size effects, which can significantly modify the electromechanical properties of nanowires for diameters below 10 nm. The objective of this thesis is to provide multi-scale modeling of electromechanical properties of nanostructures, such as ionic nanowires and laminated nanocomposites, to reproduce the size effects associated with nanoscale in a continuum model, based on ab-initio calculations to identify and validate the models. In a first part, the surface effects in isolated homogeneous piezoelectric nanowires are modeled. A multi-scale approach is developed, including continuous nanowires modeling taking into account an additional surface energy in the piezoelectric laminates where the associated parameters are identified by ab-initio calculations. For this, a procedure based on slabs is developed, allowing through first-principles calculations on successive slabs thicknesses to isolate the surface energy and to deduce the surface elastic and piezoelectric coefficients. The equations of the continuous model are then solved by a finite element method including appropriate surface elements. The continuous multi-scale model is compared with ab-initio calculations involving full atomistic models of nanowires with different diameters (from 0.6 to 3.9 nm) to validate model regarding size effects of electromechanical properties. In the second part, multi-scale models are constructed to describe the size effects for heterogeneous nanostructures. These structures include coated nanowires or laminated nanocomposites. For nanowires with radial heterogeneity, the previously developed approach is extended to the case of coated surfaces, and involves a continuous surface energy incorporating the effects of the coating. For laminated AlN/GaN nanocomposites, size effects observed by ab-initio calculations are caused by the presence of the interfaces and induce size-dependent elastic properties with respect to the layer thickness. A continuum model based on an imperfect interface is proposed to describe the size dependent effective elastic properties of the overall composite, which are identified by ab-initio calculations. In the last part, nanogenerators system based on nanowires are modeled, involving nanowires arrays aligned in polymer substrates with graphene electrode. The previously developed finite element models are used to simulate the electromechanical properties of such systems

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Habis, Christelle. "Development of ZnO-FTO nanocomposites for the use in transparent conductive thin films." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0192.

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Cette thèse s'inscrit dans le cadre de développement de couches d'oxyde transparentes avec des techniques à faible cout, basées sur des matériaux non polluants permettant de fonctionnaliser des dispositifs opérationnels efficace, donc à haut rendement pour la production d'énergies renouvelables. Notre choix s'est porté plus particulièrement sur l'étude des couches TCO à base d'étain et dopés au fluor, F :SnO2, dénommées FTO pour « Fluor Tin Oxydes ». Les FTO sont des oxydes à large bande interdite, à l'instar du ZnO, TiO2, Al2O3, purs ou dopés. Ces couches possèdent en principe un facteur de diffusion, défini précédemment, élevé afin d'améliorer le chemin optique et l'absorption. De plus, la texture optique des TCO peut être facilement contrôlée par dépôt de suspensions de nanostructures avant le dépôt de la couche. Généralement, ces nanostructures sont des nanoparticules voire nano-fils de carbone ou nano-fils métalliques (argent, cuivre, …) et plus récemment des nano-fils de TiO2 (présentant l'inconvénient de l'élément titane) ou de ZnO non-dopés qui diminuent, malheureusement la conductivité du fait de l'augmentation de la résistance d'interface avec la concentration des nanoparticules. C'est pourquoi, nous proposons l'étude de couches de FTO, pures et également en présence de nanofibres de ZnO et ZnO:Al par électrofilage à partir d'une solution à base de PVA afin d'avoir une couche nanostructuré ayant des propriétés de transparence et de conductivité électrique améliorées pour être intégrer comme électrodes transparentes dans les cellules photovoltaïques, répondant aux critères performatifs définis ci-dessus. Les croissances des couches seront suivies par des études morphologiques et structurales, en utilisant des techniques de caractérisations disponibles au sein du laboratoire LMOPS et de l'Université de Lorraine ( tel que: MEB, Raman, EDX, DRX, spectroscopie UV-vis, ATG, AFM, profilomètre). Enfin, les propriétés électriques et optiques, en particulier l'absorption et le facteur de Haze, seront aussi largement investies sur les couches sélectionnées présentant les meilleures propriétés structurales et morphologique
My thesis work entitled “Development of ZnO-FTO nanocomposites for the use in transparent conductive thin films” is supervised by Professor Michel Aillerie at University of Lorraine. This work was mainly made at the “Laboratoire des Matériaux Optiques, Photoniques et Systèmes” LMOPS in Centrale Supélec, Metz. Although this work forms a whole in the elaboration of transparent conductive oxides, it is divided into two parts. The first part consists on identifying the properties of bulk materials (ZnO and FTO) deposited in the form of thin film. Whereas, the second part is about the elaboration and characterization of Zinc Oxide (ZnO) and Aluminum doped Zinc Oxide (AZO) nanofibers, then associated to FTO thin films to form nanocomposite. The main objective of this work is to make flexible electrodes using low cost and abundant material, but also improving the optical properties and more specifically the haze factor of the nanocomposite layers.Transparent conductive oxides (TCOs) are technologically significant class of materials extensively used in thin film solar cells due to their ability to transmit light and collect charge carriers. In addition to the fundamental qualities of transparency and conductivity, the TCOs are frequently desired to have a certain degree of surface roughness (i.e., texture) in order to effectively scatter transmitted light into the active materials, therefore lengthen the optical path and, as a result, enhance the performance of the cell and light absorption. This thesis focuses on the development of low-cost fabrication techniques for transparent oxide layers using non-polluting materials to enable the functionalization of operational devices with high efficiency for renewable energy production. The choice was made to study tin-based TCO layers doped with fluorine, F:SnO2, known as FTOs for "Fluor Tin Oxides". FTOs are wide band gap oxides, like ZnO, TiO2, Al2O3, pure or doped. In principle, these layers have a high scattering factor, as defined above, in order to improve the optical path and absorption. In addition, the optical texture of TCOs can be easily controlled by depositing suspensions of nanostructures before the film deposition. Generally, these nanostructures are nanoparticles or even carbon nanowires or metallic nanowires (silver, copper, ...) and more recently nanowires of TiO2 (presenting the disadvantage of the titanium element) or of undoped ZnO which unfortunately decrease the conductivity due to the increase of the interface resistance with the concentration of the nanoparticles.Therefore, we propose the study of FTO thin films, pure and also in the presence of ZnO and AZO nanofibers by electrospinning from a PVA-based solution in order to have a nanostructured layer with improved transparency and electrical conductivity properties to be integrated as transparent electrodes in photovoltaic cells, meeting the performance criteria defined above. With the characterization techniques available in the LMOPS laboratory and the University of Lorraine (SEM, Raman, EDX, DRX, UV-vis Spectro, ATG, AFM, profilometer) the growth will be followed by morphological and structural studies of the layers. Finally, electrical and optical properties, in particular absorption and scattering factor, will also be extensively investigated on selected layers with the best structural and morphological properties and the minimum of interface defects when deposited on a PV structure

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Zaitsev, Andrii. "Exploration de la voie plasma pour la synthèse de nanostructures et de nanocomposites à base de polyaniline." Thesis, Le Mans, 2015. http://www.theses.fr/2015LEMA1014/document.

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Les nanostructures de polymères suscitent un grand intérêt grâce à leurs propriétés uniques comme le facteur de forme important. Cette propriété est essentielle pour l’utilisation dans des domaines où les interactions de surface sont mises en jeu. Un exemple d’une telle application est la détection de gaz. La polyaniline (PANi) s’est montrée prometteuse pour l’utilisation dans les capteurs d’ammoniac. La synthèse conventionnelle (chimique ou électrochimique) de nanofibres de PANi a été largement décrite dans la littérature mais cette voie possède de nombreux inconvénients. Parmi eux, figurent plusieurs étapes de synthèse (la synthèse, la purification, le dépôt sur le substrat) et l’utilisation de produits chimiques (oxydants, acides) peu respectueux de l’environnement. La polymérisation assistée par plasma froid (PECVD) permet de s’en affranchir car seul le monomère est utilisé qui se polymérise directement sur le substrat. Ainsi, ce travail de thèse a pour objectif d’élaborer des nanostructures de polyaniline plasma tout en conservant au mieux l’unité monomère dans le polymère. Le paramètre essentiel qui détermine le processus de nanostructuration est la puissance de décharge. A forte puissance, des films fortement structurés sont obtenus mais les molécules de monomère sont totalement fragmentées. En revanche, une faible puissance conduit à des films avec conservation de l’entité monomère mais sans structure morphologique particulière. Nous avons développé une méthode permettant de combiner les avantages de chaque régime : ce procédé dit « bottom-up » est réalisé en variant la puissance au cours du dépôt selon deux ou trois étapes. Les paramètres qui influencent les structures chimique et morphologique sont déterminés et les procédés à deux et trois étapes sont comparés. Par ailleurs, la synthèse « top-down » de nanostructures par gravure de la couche mince de PANi est également étudiée en fonction des paramètres du plasma (puissance et temps de décharge, débit du gaz de gravure et polarisation du substrat). Finalement, nous avons synthétisé, en phase plasma, des nanocomposites associant les nanostructures de PANi et des particules métalliques de Pd déposées par pulvérisation. La structure chimique des films de PANi est caractérisée par les spectroscopies UV-Vis, IR-TF et XPS. Pour mettre en évidence la nanostructuration des couches minces, les microscopies MEB et AFM sont utilisées. Cette dernière permet également de calculer la valeur de rugosité ainsi que la surface spécifique de la PANi. La spectroscopie EDX est utilisée pour mettre en évidence et pour quantifier le palladium dans les films synthétisés. Les couches obtenues sont finalement caractérisées sous gaz par mesures de variation d’absorbance afin de déterminer leur sensibilité et leur temps de réponse à l’ammoniac
Polymer nanostructures are of great interest due to their unique properties such as high shape factor. This property is essential for applications where surface interactions are involved. One example of such an application is the gas detection. Polyaniline (PANi) has been shown as a promising material for ammonia detection. Conventional synthesis (chemical orelectrochemical) of PANi nanofibers has been widely described in the literature but this way has many drawbacks. They include several steps (synthesis, purification, deposition on the substrate) and the use of chemicals (oxidants, acids) which are not environmentally friendly. The polymerization assisted by cold plasma (PECVD) allows overcoming it, as only themonomer is used and is directly polymerized on the substrate. This thesis work aims to develop plasma polyanilinenanostructures while retaining the monomer unit in the polymer. The key parameter that determines thenanostructuring process is the discharge power. At high power, highly structured films are obtained but the monomer molecules are totally fragmented. On the contrary, low power allows conservation of the monomer unit but no surface structuring is observed. We developed a method which combines the advantages of each regime. This "bottom-up" process consists to vary the input power during deposition in two or three stages. Parameters influencing the chemical and morphological structures are determined and the two and three steps methods are compared. Furthermore, the "top-down" synthesis of nanostructures by etching the PANi layer is also studied according to the plasma parameters (power and discharge time, etching gas flow rate and substrate bias). Finally, in plasma phase, we synthesized nanocomposite by combining PANi nanostructures and sputtered Pd particles. The chemical structure of the PANi films is characterized by UV-Vis spectroscopy, FT-IR and XPS. In order to highlight the nanostructuring of thin films, SEM and AFM microscopy areused. The latter one allows also the calculation of the roughness and specific surface of the PANi. EDX spectroscopyis used to bring out the presence of palladium and to quantify it. Finally, the obtained layers are characterized under gas byabsorbance variation measurements in order to determine their sensitivity and response time to ammonia

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Dubois, Jean-Baptiste. "Conducteurs nanocomposites métalliques élaborés par déformation plastique sévère : formation et stabilité thermo-mécanique des nanostructures, propriétés induites." Poitiers, 2010. http://theses.univ-poitiers.fr/26782/2010-Dubois-Jean-Baptiste-These.pdf.

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Ces travaux de thèse concernent l'étude de matériaux nanocomposites métalliques à base de cuivre/niobium (Cu/Nb), combinant conductivité électrique et limite d'élasticité élevées et développés pour la fabrication de bobines résistives de champs magnétiques pulsés intenses. Les conducteurs nanocomposites Cu/Nb continus sont élaborés par une méthode de déformation plastique sévère (DPS), basée sur des cycles d'extrusions, d'étirages et d'empilements successifs, conduisant à la formation d'un matériau nanostructuré multi-échelle. Afin d'optimiser le procédé de fabrication, l'effet des traitements thermiques sur les textures ainsi que leur formation au cours de l'élaboration ont été étudiés par diffraction des rayons X en laboratoire. Des expériences complémentaires de traitements thermiques in-situ sous rayonnement synchrotron ont permis une meilleure compréhension des mécanismes élémentaires de restauration de la microstructure et la définition d'un traitement thermique optimisé. La stabilité thermique des conducteurs apparaît aussi fortement dépendante des dimensions microstructurales : une frustration des phénomènes de restauration, de recristallisation et de croissance des grains est observée pour les conducteurs nanostructurés. Ces résultats ont permis de fabriquer des conducteurs « co-axiaux » optimisés, renforcés par des nanofilaments et des nanotubes de niobium. Leurs propriétés microstructurales et physiques ont été caractérisées et comparées aux anciennes générations de conducteurs nanocomposites Cu/Nb. Les propriétés obtenues et la possibilité d'élaborer de grandes longueurs de fils rendent ces matériaux compétitifs pour les futures applications en champs pulsés
This thesis concerns the study of metallic nanocomposite copper/niobium (Cu/Nb) wires, combining high electrical conductivity and high strength, as required for the design of high magnetic field resistive coils. The reinforced continuous nanocomposite Cu/Nb conductors are fabricated via a severe plastic deformation process (SPD), which consists in repeated extrusion, drawing and bundling cycles (Accumulative Drawing and Bundling : ADB) and leads to the nanostructuration of the Nb reinforcements and a multi-scale Cu matrix. In order to optimize the process, the effect of heat treatments on texture and its development during the process were analysed by means of laboratory X-ray diffraction. Complementary in-situ heat treatments under synchrotron radiation gave a better insight into the elementary annealing mechanisms and enabled defining optimized heat treatments. These experiments also revealed that the thermal stability of Cu/Nb conductors is extremely dependent of the microstructure size: recovery, recrystallization, grain growth and all relaxation processes are frustrated in the case of nanocomposites. From these results, optimized “co-axial” conductors reinforced by Nb nanofilaments and nanotubes were processed. Their microstructure and physical properties have been characterized and compared to those of previous Cu/Nb nanocomposite conductors. With the possibility to produce long wires with improved properties, these new Cu/Nb nanocomposites offer a great alternative to existing conductors for future high magnetic field applications

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Aldroe, Hanaya. "Analyse des propriétés physiques et mécaniques des nanocomposites polyamide 12 / cloisite® 30B en lien avec leurs nanostructures." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR4034/document.

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Les nanocomposites suscitent un intérêt croissant depuis leur développement dans les années 90 par Toyota. Par conséquent, l'amélioration des propriétés de ce type de matériaux est un enjeu fort tant d'un point de vue fondamental qu'industriel. Cette amélioration peut passer par un choix pertinent des charges renforçantes ajoutées à la matrice notamment en ce qui concerne le type, la géométrie, la proportion et le traitement de ces charges. L’optimisation des paramètres d’élaboration du mélange y joue aussi un rôle important. L’objectif de ce travail est de contribuer à l’identification et à la compréhension des mécanismes à l'origine du renforcement des matrices thermoplastiques par des nanocharges. Cet aspect est abordé à travers l’étude des propriétés thermiques et mécaniques des nanocomposites formés d’une matrice Polyamide 12 (PA12) chargées par des nanoparticules d’argile organiquement modifiée. Plus précisément, nous avons analysé les effets de la fraction massique des charges et du vieillissement naturel sur les propriétés structurales, thermiques et mécaniques de ces nanocomposites. L’influence des conditions de mélangeage sur ces propriétés ont aussi été examinées. Nous avons particulièrement mis l’accent sur l’identification des liens qui existent entre les propriétés macroscopiques et la structure des nanocomposites. Nous avons aussi fait une étude comparative des propriétés viscoélastiques de ces matériaux à l'état fondu et à l'état solide, ce qui représente une des originalités forte de ce travail
Nanocomposites are interestingly growing since their development in the 1990s by Toyota Company. Therefore, improving the properties of such materials is a major issue from fundamental and industrial point of view. This improvement can pass through a relevant choice of reinforcing loads added to the matrix particularly regarding the type, geometry, the proportion, and the treatment of these fillers. The processing parameters of the mixture play also a key role. The objective of this work is to contribute to the identification and understanding of the mechanisms at the origin of the reinforcing thermoplastic matrices by nanofillers. This aspect presented through the study of the thermal and mechanical properties of nanocomposites formed by a polyamide 12 matrix (PA12) filled with organically modified clay nanoparticles. More specifically, we analysed the effects of the filler mass fraction and environmental aging on structural, thermal and mechanical properties of these nanocomposites. The mixing conditions on these properties were also examined. A particular attention has been paid to the study of relationships between the macroscopic properties and the structure of nanocomposites. Viscoelastic properties of these materials in both melt and solid states were compared, which represents one of the originalities of this work

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Laurent, Christophe. "Contribution à l'étude de nanocomposites à matrice céramique. Alumine-alliages fer-chrome et alumine-zircone-fer et alliages fer-chrome." Toulouse 3, 1994. http://www.theses.fr/1994TOU30017.

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Les nanocomposites alumine-metal, dans lesquels les particules metalliques nanometriques sont dispersees dans la matrice ceramique possedent des proprietes mecaniques superieures a celles de l'alumine pure ou renforcee par des particules metalliques micrometriques. L'elaboration de poudres nanocomposites alumine-fer, alumine-chrome et alumine-alliages fer-chrome a ete realisee par calcination puis reduction selective sous hydrogene de solutions solides d'oxydes obtenues par decomposition de precurseurs oxaliques mixtes. Une etude de l'influence des temperatures de calcination et de reduction sur la formation des nanocomposites alumine-fer a ete menee, notamment par spectroscopie mossbauer, mettant en evidence plusieurs modes de formation du fer metallique. Cette etude a ete etendue aux alliages fer-chrome, et il est montre que les particules metalliques les plus petites sont les plus riches en chrome. La localisation des nanoparticules metalliques, intragranulaire ou en surface des grains d'alumine, a ete mise en evidence par thermogravimetrie et correlee a la teneur en metal. Des composites massifs ont ete prepares par frittage sous charge des poudres nanocomposites. Les meilleures proprietes mecaniques (charge a rupture et tenacite) sont obtenues pour des composites hybrides ou la phase metallique est dispersee a la fois sous forme de particules nanometriques a l'interieur des grains d'alumine et sous forme de particules micrometriques situees aux joints de grains de la matrice. Le choix approprie des temperatures de calcination et de reduction des poudres permet d'optimiser les caracteristiques mecaniques. L'oxydation sous air de ces materiaux est negligeable jusqu'a 1000c; au-dela, les nanocomposites contenant du chrome sont plus stables que les nanocomposites alumine-fer. Des composites hybrides alumine-zircone-fer et alumine-zircone-alliages fer-chrome ont ete elabores par quatre methodes. Suivant la microstructure obtenue, il y a amelioration des proprietes mecaniques par rapport a celles des nanocomposites alumine-metal, ou bien annihilation partielle des differents mecanismes de renforcement

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Sauvage, Xavier. "Transformations de phases induites par déformation plastique intense. Cas des aciers perlitiques tréfilés et des nanocomposites filamentaires Cu/Nb." Rouen, 2001. http://www.theses.fr/2001ROUES032.

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Les aciers perlitiques tréfilés et les nanocomposites filamentaires Cu/Nb sont élaborés par tréfilage à froid. La déformation plastique conduit à un allongement des grains le long de l'axe du fil et à une réduction importante de leurs dimensions dans la section transverse. Ainsi, les lamelles de cémentite des aciers perlitiques ne font plus que quelques nanomètres d'épaisseur et les fibres de niobium des composites Cu/Nb ont un diamètre moyen compris entre 10 et 60 nm. Ces nanostructures ont été caractérisées en microscopie ionique, sonde atomique, MET et METHR. Dans les aciers perlitiques, la dissolution partielle de la cémentite a pu être clairement mise à jour. Plus les lamelles sont fines, plus elles sont dissoutes. La dissolution est parfois totale et les zones transformées semblent alors évoluer vers une structure de type martensitique. La dissolution de la cémentite résulterait de l'accroissement considérable de la proportion d'interfaces. En considérant un effet de type Gibbs-Thomson, cette dissolution a pu être simulée. Toutefois, le taux de cémentite dissoute est sous-estimé car la modélisation de la cinétique ne prend pas en compte un terme de transport lié au champ de contraintes internes. Dans les nanocomposites filamentaires Cu/Nb, la déformation plastique n'affecte généralement pas la nature des différentes phases : le niobium et le cuivre restent purs. Toutefois, dans les zones où la taille de grains est inférieure à 15 nm, les analyses en sonde atomique révèlent une interdiffusion du cuivre et du niobium. Ces zones de mélange pourraient être amorphes comme le suggèrent nos observations en METHR. Cette amorphisation résulterait de l'accroissement considérable de l'énergie d'interface et de l'énergie élastique résultant des contraintes internes. La cinétique serait, quant à elle, favorisée par l'accroissement de la densité de lacunes au cours du tréfilage et par le champ de contraintes internes.

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Thilly, Ludovic. "Exploration theorique et experimentale de fils nanocomposites continus presentant des proprietes extremes de conductivite electrique et de limite elastique : application future : Coilin 100 t." Toulouse, INSA, 2000. http://www.theses.fr/2000ISAT0028.

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Анотація:

Des conducteurs renforces nanocomposites cuivre/niobium et cuivre/tantale ont ete elabores par etirage pour le developpement des bobines resistives de champs magnetiques pulses intenses, dont le cahier des charges impose une limite elastique maximale pour supporter les contraintes crees par les forces de lorentz et une conductivite electrique elevee pour une duree d'impulsion prolongee. L'etude de l'effet de la deformation et des basses dimensions a ete menee en parallele : - sur les proprietes mecaniques, en faisant appel aux techniques post-mortem de microscopie electronique (en transmission et haute resolution), atomique (sonde tomographique 3d) ainsi qu'a la technique de deformation in-situ en microscope electronique, revelant les mecanismes de la deformation dans ces nanostructures. La modelisation du comportement des dislocations a permis de simuler les proprietes mecaniques et de determiner les parametres structuraux d'optimisation. - sur la conductivite electrique afin d'en determiner les parametres d'optimisation. Ces parametres ont permis d'elaborer des conducteurs composes d'une matrice de cuivre contenant 52. 2 millions et 4. 4 milliards de nanowhiskers de niobium aux proprietes extremes. Parallelement, l'etude du systeme cuivre/tantale a revele des problemes de compatibilite de deformation dus a la difference de modules de cisaillement et caracterises par le developpement d'une rugosite interfaciale macroscopique menant a la fracture prematuree du tantale. Ce phenomene a ete etudie theoriquement et experimentalement selon le formalisme des instabilites de grinfeld. L'etude de deux modes de deformation (etirage et extrusion) a permis de definir une methode d'elaboration permettant l'elaboration de nanocomposites cuivre/tantale.

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Kintz, Harold. "Réalisation de couches minces nanocomposites par un procédé original couplant la pyrolyse laser et la pulvérisation magnétron : application aux cellules solaires tout silicium de troisième génération." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00958453.

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Ce travail porte sur la synthèse de couches minces de nanoparticules de silicium (np-Si) encapsulées dans une matrice diélectrique en vue d'une application en tant que couche active pour les cellules solaires de 3ème génération. La technique utilisée pour la synthèse des np-Si est la pyrolyse laser. Cette technique nous a permis d'obtenir des np-Si cristallines d'environ 5 nm de diamètre avec une distribution en taille étroite. Par ailleurs, l'utilisation de gaz précurseurs spécifiques (PH₃, B₂H₆) dans le mélange réactionnel a rendu possible le dopage (type n ou p) des np-Si. Le dopage effectif des np-Si a pu être mis en évidence par des mesures de résonance paramagnétique électronique (RPE). Des films de np-Si seules ont pu être déposés in-situ via la création d'un jet supersonique de gaz contenant les particules de silicium. Les caractérisations optoélectroniques de ces couches ont montré un effet de confinement quantique fort au sein de films, garantissant ainsi un élargissement important du gap du silicium de 1.12 eV (pour le silicium massif) à environ 2 eV (pour les np-Si) ; prérequis indispensable pour réaliser une cellule tandem tout silicium. Des mesures de résistivité sur ces films ont permis de confirmer l'activité des dopants au sein des np-Si. Pour les np-Si dopées au phosphore une diminution de la résistivité de plus de 5 ordres de grandeurs par rapport au np-Si intrinsèques a été observée. Le couplage entre la pyrolyse laser et la pulvérisation magnétron via notre dispositif original de synthèse s'est révélé parfaitement adapté à l'élaboration de couches minces nanocomposites np-Si/SiO₂. Un comportement de type diode a pu être mis en évidence sur une jonction constituée par la superposition d'une couche nanocomposites (type n) sur un substrat de silicium massif (type p). Au-delà de la simple application au photovoltaïque, le procédé couplé, largement éprouvé et optimisé au cours de ce travail de thèse, pourrait permettre la réalisation d'une multitude de couches nanocomposites différentes, puisque la nature chimique des particules et de la matrice peuvent être choisies indépendamment.

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Dems, Dounia. "Nanostructuration de particules de silice et élaboration de biomatériaux composites." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS373.

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Ce travail décrit l’élaboration de biomatériaux modulables pour l’ingénierie tissulaire. L’approche composite utilisée procure de nombreux avantages pour améliorer l’adhésion cellulaire et contrôler la bioactivité en jouant sur des paramètres structuraux et fonctionnels. La matrice du composite est composée d’une macromolécule, le collagène, ou d’auto-assemblages supramoléculaires synthétiques (peptides amphiphiles). Des nanoparticules de silice fonctionnalisées y sont incorporées et jouent le rôle de plateformes capables de modifier les paramètres structuraux de la matrice et/ou d’apporter des signaux biochimiques pour créer le meilleur environnement pour les cellules. La combinaison de peptides amphiphiles et de ces nanoparticules permet de présenter un ou deux épitopes de façon homogène ou sous forme de clusters. Elle a permis de démontrer que l’organisation des signaux chimiques est essentielle à la bioactivité du matériau. Dans un deuxième temps, afin de contrôler l’organisation spatiale des ligands à la surface des nanoparticules, nous avons établi une stratégie originale utilisant des précurseurs alkoxysilanes qui s’auto-assemblent pour former des domaines transférables à la surface de la particule pour former des patches. Une bibliothèque de particules mono ou bi-fonctionnalisées a été synthétisée et incorporée dans des fils de collagène dont la modularité a été utilisée dans un modèle de régénération nerveuse périphérique. Enfin, nous avons développé un protocole pour l’électrofilage du collagène respectant son intégrité structurale afin de créer des membranes 3D fines et poreuses qui offriraient un meilleur accès des cellules aux particules
This work describes the design of tunable biomaterials for tissue engineering. The composite approach provides numerous advantages to enhance cell adhesion and control bioactivity by complying both with structural and functional requirements. The host matrix, made from a natural macromolecule (collagen), or from synthetic supramolecular polymers (peptide amphiphiles), provides a suitable structural environment to the cells and can also display intrinsic biochemical cues to influence cell behavior. Functionalized silica nanoparticles can be added to be used as platforms either to further tune the architecture of the scaffold or display additional bioactive ligands. The combination of peptide amphiphiles with such nanoparticles led to composite biomaterials with high modularity allowing to compare different displays of one bioactive epitope and the simultaneous grafting of two epitopes known to work in a distance-dependent manner. The next step was to achieve the control of the spatial organization of several functions on the surface of a single nanoparticle. We have developed an original and challenging strategy based on the synthesis of self-assembling alkoxysilane precursors that could form pre-organized domains to be transferred at the silica nanoparticle surface to create patches. A large library of mono- and bifunctional particles were prepared that were incorporated in collagen-based threads evaluated in a model of peripheral nerve regeneration. Finally, we have elaborated thin porous scaffolds by electrospinning collagen in non-denaturing conditions that should allow to improve the cells access to the functional nanoparticles

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Domenech, Trystan. "Structure et propriétés de nanocomposites polypropylène/argile lamellaire préparés par mélange à l'état fondu." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2012. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00684786.

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Ce travail de thèse porte sur les liens entre les conditions opératoires du procédé de mise en œuvre par mélange à l'état fondu et la structure de nanocomposites polypropylène/argile, ainsi que sur l'influence de l'état de dispersion de l'argile sur les propriétés mécaniques des matériaux obtenus. L'étude est basée sur des essais expérimentaux. Les analyses structurales sont réalisées en s'appuyant sur la rhéologie, la diffraction de rayons X ainsi que sur des observations en microscopie électronique.Les études en mélangeur interne ont montré, d'une part, que l'augmentation de la concentration en agent compatibilisant (PP-g-MA) favorise la dispersion de l'argile à l'échelle manométrique tout en augmentant la fragilité des nanocomposites, et d'autre part, que le mélange par voie mélange maître permet d'améliorer considérablement l'état de dispersion comparativement à la voie directe. Les essais réalisés en extrusion bivis corotative ont permis de mettre en évidence l'impact de la vitesse de rotation des vis (N), du débit d'alimentation (Q) et de la température de régulation (Trég) sur l'état de dispersion. L'influence de ces trois variables peut être décrite à l'aide d'un paramètre unique : l'énergie mécanique spécifique (EMS). L'accroissement de l'EMS entraîne une augmentation du niveau d'exfoliation jusqu'à une valeur critique au-delà de laquelle les conditions opératoires ne semblent plus influencer l'état de dispersion. Une relation entre le module de Young des nanocomposites et le niveau d'exfoliation a été établie. Le logiciel LUDOVIC© nous a permis de montrer que l'EMS permet également une bonne description de la progression de l'état de dispersion le long du profil d'extrusion. Enfin, l'étude du comportement thixotrope des nanocomposites à l'état fondu a notamment permis de comprendre que le principe de superposition temps-température ne s'applique pas systématiquement aux nanocomposites étant donné leur caractère évolutif.

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Bouakaz, Boubkeur Seddik. "Effets de synergies entre montmorillonites organophiles (OMMT) et graphène dans les nanocomposites à base de polymères biodégradables." Thesis, Lorient, 2017. http://www.theses.fr/2017LORIS430/document.

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Les travaux réalisés au cours de cette thèse traitent et misent en avant l’effet d’associer différents types d’argiles organophiles OMMT (Cloisite®15A et Cloisite®30B) avec le graphène fonctionnalisé époxy (Gr) sur l’ensemble des propriétés fonctionnelles des matrices biodégradables polyacide lactique (PLA), poly (ε-caprolactone) (PCL) et leur mélange PLA/PCL de composition 70/30. Le premier volet est consacré à l’étude des mélanges binaires (PLA/Cloisite® et PLA/Gr) et ternaires (PLA/Cloisite®/Gr) préparés à l’état fondu. L’association des deux renforts OMMT/Gr a amélioré l’ensemble des paramètres rhéologiques de la matrice PLA et contribue à l’apparition d’un comportement viscoélastique pseudo-solide pour les mélanges PLA/Gr en présence des argiles, attribué à un meilleur état de dispersion des couples confirmé par la microscopie électronique à transmission. Les propriétés barrières à la vapeur d’eau, thermiques et thermomécaniques du PLA ont été sensiblement améliorées, particulièrement en présence des couples de nanocharges OMMT/Gr et montrent le grand intérêt des nanobiocomposites PLA/Cloisite®/Gr dans plusieurs applications. La seconde partie est liée aux matériaux nanocomposites à base de la matrice PCL. L’étude rhéologique a confirmé l’intérêt de combiner les nanocharges OMMT et graphène et indique la présence de réseaux 3D dans les nanocomposites PCL/OMMT et PCL/OMMT/Gr. La bonne dispersion des nanocharges a nettement amélioré les propriétés barrières à la vapeur d’eau et la tenue thermique de la PCL. La dispersion des nanocharges et leurs effets sur la miscibilité a fait l’objet de la dernière partie consacrée aux matériaux à base du mélange immiscible PLA/PCL. Des propriétés viscoélastiques très intéressantes ont été obtenues après l’incorporation des mélanges OMMT/Gr, indiquant l’existence d’un bon niveau de distribution des renforts dans la matrice PLA/PCL. La synergie existante entre les nanocharges OMMT et graphène fonctionnalisé époxy a conduit à l’amélioration des propriétés barrières, de la stabilité thermique et de la miscibilité de la matrice
The work carried out during this thesis highlights the effect of different kinds of organophilic clays OMMT (Cloisite®15A and Cloisite®30B) and/or epoxy functionalized graphene (Gr) on the functional properties of biodegradable polylactic acid (PLA), poly (ε-caprolactone) (PCL) and their mixture PLA/PCL (70/30 mass%). The first part is devoted to study the binary mixtures (PLA/Cloisite® and PLA/Gr) and ternary materials (PLA/Cloisite®/Gr) prepared via melt blending method. The combination of the two fillers (OMMT and Gr) improves all the rheological parameters of the PLA matrix and contributes to the appearance of a pseudo-solid viscoelastic behavior for PLA/Gr composites in the presence of clays, attributed to the better dispersion confirmed by transmission electron microscopy. The water vapor permeability, thermal and thermomechanical properties of PLA have been significantly improved, especially in the presence of hybrids OMMT/Gr and show the great interest of PLA/Cloisite®/Gr ternary nanobiocomposites in several applications. The second part is related to nanocomposite materials based on the biodegradable PCL matrix. The rheological study confirms the advantage of combining the organomodified clays and graphene nanofillers, and indicates the presence of tridimensional networks in the binary nanocomposites PCL/OMMT and PCL/OMMT/Gr. The good state of dispersion of the hybrids nanofillers (OMMT + Gr) has considerably improved the water vapor permeability and the thermal resistance of the PCL matrix. The dispersability of the nanofillers and their effect on the miscibility were the subject of the last part devoted to the PLA/PCL immiscible blend. Very interesting viscoelastic properties were obtained after the incorporation of the OMMT/Gr mixtures, indicating the existence of good level of distribution of nanofillers in the PLA/PCL matrix. The synergy between the OMMT and epoxy functionalized graphene led to the best improvement in term of barrier properties, thermal stability and compatibility of the matrix

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Ngo, Biboum Bimbong Rosa. "Polyoxométallates et chimie verte : molécules et matériaux nanostructurés pour la conversion de l’énergie et l’environnement." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112095/document.

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Ce mémoire porte sur la synthèse de matériaux composites nanostructurés à base de polyoxométallates pour la conversion de l’énergie et des applications à des problèmes environnementaux. Pour atteindre ces objectifs, de nombreux composés nouveaux de cette famille d’oxydes moléculaires ont été synthétisés puis ont été associés à différentes matrices éco-compatibles dans le respect des principaux critères de la Chimie Verte. Les principales techniques d’étude sont l’électrochimie, la photochimie et la spectroscopie UV-visible. Dans le domaine de l’énergie, les catalyseurs obtenus se sont révélés très efficaces dans des réactions très importantes mais difficiles à réaliser, comme la production de l’hydrogène, la réduction de l’oxygène et l’oxydation de l’eau. De même, parmi les applications aux problèmes de dépollution, ces nanomatériaux ont montré une forte activité électrocatalytique et photocatalytique pour la réduction des oxydes d’azote, des bromates et la photodégradation d’un colorant textile toxique, l’Acide Orange 7. Les performances de ces nouveaux catalyseurs sont comparables à celles des meilleurs systèmes connus
This thesis focuses on the synthesis of nanostructured composite materials based on polyoxometalates for energy conversion and applications to environmental problems. To achieve these goals, many new compounds of this family of molecular oxides were synthesized and were associated with different nature friendly matrices, in agreement with the main criteria of Green Chemistry. In the field of energy, the new catalysts have proved very effective in important but difficult to achieve reactions, such as producing hydrogen, oxygen reduction or water oxidation. Similarly, among applications to pollution problems, these nanomaterials have shown a strong electrocatalytic and photocatalytic activity for the reduction of nitrogen oxides, bromate and for the photodegradation of a toxic textile dye, Acid Orange 7. The performances of these new catalysts are comparable to those of the best known systems

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Kostadinova, Dessislava. "Préparation et caractérisation de catalyseurs métaux supportés à partir de nanocomposites colloïdes métalliques/HDL." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20211.

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Ngo, Biboum Bimbong Rosa. "Polyoxométallates et chimie verte : molécules et matériaux nanostructurés pour la conversion de l'énergie et l'environnement." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00612028.

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Ce mémoire porte sur la synthèse de matériaux composites nanostructurés à base de polyoxométallates pour la conversion de l'énergie et des applications à des problèmes environnementaux. Pour atteindre ces objectifs, de nombreux composés nouveaux de cette famille d'oxydes moléculaires ont été synthétisés puis ont été associés à différentes matrices éco-compatibles dans le respect des principaux critères de la Chimie Verte. Les principales techniques d'étude sont l'électrochimie, la photochimie et la spectroscopie UV-visible. Dans le domaine de l'énergie, les catalyseurs obtenus se sont révélés très efficaces dans des réactions très importantes mais difficiles à réaliser, comme la production de l'hydrogène, la réduction de l'oxygène et l'oxydation de l'eau. De même, parmi les applications aux problèmes de dépollution, ces nanomatériaux ont montré une forte activité électrocatalytique et photocatalytique pour la réduction des oxydes d'azote, des bromates et la photodégradation d'un colorant textile toxique, l'Acide Orange 7. Les performances de ces nouveaux catalyseurs sont comparables à celles des meilleurs systèmes connus.

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Fraga, Malfatti Célia de. "Elaboration et caractérisation de revêtements nanocomposites NiP/SiC électrodéposés." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30287.

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Dans ce présent travail des revêtements composites à matrice métallique Ni-P chargés de particules de SiC (tailles moyennes 600 et 30 nm) sont électrodéposés à partir d'une solution de sels de nickel et d'un précurseur phosphoreux H3PO3, dans laquelle les particules sont mises en suspension. Par des mesures de viscosité, de vitesse de sédimentation nous montrons que la taille des particules est une caractéristique importante qui joue sur la stabilité des suspensions. Nous montrons que l'ajout d'additifs organiques dans le but de modifier le comportement des suspensions, peut avoir suivant la taille des particules, un effet sur leur taux d'incorporation dans le dépôt. Nous observons qu'au-delà d'une certaine concentration en particules dans la suspension, le taux d'incorporation évalué en fraction volumique atteint un palier, caractéristique de la saturation de la surface cathodique alors que pour les fortes concentration de la suspension le procédé devient sélectif et les particules de plus faibles tailles sont incorporées préférentiellement. Des analyses thermiques, des mesures mécaniques et des analyses életrochimiques par voltametrie cyclique et d´impedance électrochimique, mettent en évidence l'effet de la quantité et de la taille des particules incorporées sur le comportement thermique, la microdureté et la résistance à corrosion des revêtements composites Ni-P / SiC
In this work electrodeposited Ni-P/SiC composites coatings had been electrodeposited from a nickel salts solution containing H3PO3 and SiC particles in suspension (600nm and 30nm). Through measures of viscosity and sedimentation speed it was evidenced that the size of particles is a very important characteristic and it influences in the suspension stability. We had shown that organic additives modifies the characteristic of suspensions. Depending on size particles the organic additives can change the number of incorporated particles. It was observed that depending on the particles concentration in suspension, the number of incorporated particles in deposits can be changed. The incorporation rate evaluated as a function of the fraction in volume reaches a plateau, but continues to increase if it´s evaluated as a function of the number of particles. For the suspensions with raised particles concentration, the incorporation process becomes selective, and the particles with small size are preferentially incorporated. Microhardness measurements, thermal analysis and electrochemical analysis, (cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy) were used to evaluate the influence of the amount and distribution of SiC incorporated particles on the microhardness, corrosion and thermal behaviour of Ni-P/SiC composite coating

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Peurton, Frédéric. "Nanocomposites à matrice thermoplastique et renforts plaquettaires : relations élaboration-structure-propriétés." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10168.

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Les nanocomposites à matrice polymère et renforts plaquettaires d'argile ont suscité un large effort de recherches académiques et industrielles. Ces investissements sont à la hauteur des espérances en termes de niveau de propriétés et de multifonctionnalité, par comparaison aux composites traditionnels. Le présent travail se concentre sur l'élément clé que constitue l'étape d' élaboration, en relation avec l'organisation structurale et les propriétés mécaniques. Une première partie s'attache à clarifier, dans le cas d'un nanocomposite à matrice PA6, la relation entre histoire thermomécanique lors de la mise en œuvre et organisation cristalline. Ces éléments sont mis à profit dans l'optimisation des propriétés des films obtenus par extrusion-gonflage. La seconde partie aborde l'élaboration des nanocomposites à matrice polymère biosourcée, l'acide polylactique (PLA), et renforts d'argile non traitée selon un procédé original d'extrusion avec ajout d'eau, en collaboration avec l'Université de Louvain La Neuve (Unité Hauts Polymères). Les films obtenus présentent une dispersion de fins agrégats d' argile intercalés par le PLA (tactoïdes) dont l'impact est particulièrement remarquable sur la réponse mécanique, en particulier en matière de propriétés ultimes
Nanocomposites based on polymerie matrix and clay reinforcements have created a huge effort from academic and industrial researches. This investments are recompensed by the significant amelioration of several properties in comparison to conventional composites. The present work is devoted to a key parameter which is the elaboration conditions, in relation to structural organizations and mechanical properties. The first part deals with the clarification, in case of Nylon 6 nanocomposites, of the relationship existing between thermo-mechanical history and crystalline organization. Those elements are then used in properties optimization of blown films. The second part of the work tackles the elaboration of nanocomposites with a biodegradable polymerie matrix (Polylactide) and an unmodified clay using an original process of water injection, in collaboration with the university of Louvain La Neuve (High Polymer Unit). The obtained films exhibit a dispersion of fine clay aggregates intercalated by PLA (tactoïdes). The presence of this dispersion gives raise to a remarkable mechanical behavior, especially in term of ultimate properties

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Peurton, Frédéric. "Nanocomposites à matrice thermoplastique et renforts plaquettaires : relations élaboration-structure-propriétés." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10168/document.

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Les nanocomposites à matrice polymère et renforts plaquettaires d'argile ont suscité un large effort de recherches académiques et industrielles. Ces investissements sont à la hauteur des espérances en termes de niveau de propriétés et de multifonctionnalité, par comparaison aux composites traditionnels. Le présent travail se concentre sur l'élément clé que constitue l'étape d' élaboration, en relation avec l'organisation structurale et les propriétés mécaniques. Une première partie s'attache à clarifier, dans le cas d'un nanocomposite à matrice PA6, la relation entre histoire thermomécanique lors de la mise en œuvre et organisation cristalline. Ces éléments sont mis à profit dans l'optimisation des propriétés des films obtenus par extrusion-gonflage. La seconde partie aborde l'élaboration des nanocomposites à matrice polymère biosourcée, l'acide polylactique (PLA), et renforts d'argile non traitée selon un procédé original d'extrusion avec ajout d'eau, en collaboration avec l'Université de Louvain La Neuve (Unité Hauts Polymères). Les films obtenus présentent une dispersion de fins agrégats d' argile intercalés par le PLA (tactoïdes) dont l'impact est particulièrement remarquable sur la réponse mécanique, en particulier en matière de propriétés ultimes
Nanocomposites based on polymerie matrix and clay reinforcements have created a huge effort from academic and industrial researches. This investments are recompensed by the significant amelioration of several properties in comparison to conventional composites. The present work is devoted to a key parameter which is the elaboration conditions, in relation to structural organizations and mechanical properties. The first part deals with the clarification, in case of Nylon 6 nanocomposites, of the relationship existing between thermo-mechanical history and crystalline organization. Those elements are then used in properties optimization of blown films. The second part of the work tackles the elaboration of nanocomposites with a biodegradable polymerie matrix (Polylactide) and an unmodified clay using an original process of water injection, in collaboration with the university of Louvain La Neuve (High Polymer Unit). The obtained films exhibit a dispersion of fine clay aggregates intercalated by PLA (tactoïdes). The presence of this dispersion gives raise to a remarkable mechanical behavior, especially in term of ultimate properties

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Gaudin, Michael. "Ablation laser impulsionnelle : source de nanoparticules en vol et de films minces : Développement de matériaux nanostructurés à base d'argent, de vanadium et de dioxyde de vanadium." Thesis, Limoges, 2017. http://www.theses.fr/2017LIMO0025/document.

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Ces travaux de thèse portent sur le développement d’un dispositif de synthèse de nanoparticules (NPs) par une voie physique basée sur la pulvérisation laser d’une cible suivie d’une trempe du panache plasma ainsi formé. L’association de cette source à une enceinte d’ablation laser conventionnelle a permis de synthétiser des NPs d’argent et de vanadium empilées sur des substrats ou noyées dans des matrices synthétisées par ablation laser. Des analyses par microscopie électronique en transmission (MET) et microscope à force atomique (AFM) ont révélé des NPs cristallisées en vol, de forme sphérique et de tailles relativement monodisperses (~ 3 nm de diamètre) fonction de leur temps de séjour dans la cavité de nucléation. La réalisation de nanocomposites Al2O3 amorphe dopée par des NPs d’argent métallique de différentes tailles a montré l’influence de la taille de ces entités nanométriques sur la position et la largeur de la résonance plasmon de surface (RPS) du matériau nanostructuré. Les NPs gardent leur forme originelle après impact sur le substrat ce qui conduit à des empilements de nanoparticules fortement poreux (de l’ordre de 50%). Des NPs de dioxyde de vanadium ont pu être synthétisées par recuit d’empilements de NPs de vanadium. Du fait de leur individualité, les NPs de VO2 présentent une température de transition plus faible (~50°C) et une largeur d’hystérésis plus importante (~10-30°C) qu’un film mince (température de transition d’environ 68°C et largeur d’hystérésis d’environ 3°C). En associant un film mince synthétisé par PLD à un empilement de NPs il est alors possible de combiner leurs propriétés et d’obtenir un matériau nanocomposite présentant une transition par palier
The work presented in this thesis is focused on the development of an experimental setup for the synthesis of nanoparticles (NPs) by a physical route, based on the laser vaporization of a target and followed by the rapid quenching of the plasma plume. Combining such a NP source with conventional laser ablation makes possible to synthesize silver and vanadium NPs in stacks on substrates or embedded in different matrices synthesized by laser ablation. Transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM) analysis revealed crystallized spherical NPs relatively monodisperse in size (~ 3 nm in diameter) depending on the residence time in the nucleation cavity. The synthesis of amorphous Al2O3 nanocomposites doped with metallic silver NPs of different sizes showed the influence of the size on the position and the width of the surface plasmon resonance (SPR) of the nanostructured material. The NPs keep their original shape during impact on the substrate, leading to highly porous NPs stacks (approximately 50%). Vanadium dioxide nanoparticles (VO2 NPs) have been synthesized by annealing vanadium NPs stacks. Due to their individual behaviour, VO2NPs exhibit lower transition temperature (~ 50°C) and larger hysteresis width (~ 10-30°C) than thin films (transition temperature around 68°C and hysteresis width around 3°C). By coupling a PLD thin film and a NPs stack, it is possible to combine their properties and obtain a nanostructured material having a step transition

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Yama, Nzoma Evarice. "Elaboration par Déformation Plastique Intense et Caractérisatioin de Composites Multifilamentaires nanostructurés Cuivre-Carbone." Rouen, 2009. http://www.theses.fr/2009ROUES052.

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La nanostructuration par déformation plastique intense présente un intérêt évident dans le développement des nanomatériaux. Nos travaux sur les composites nanostructurés contribuent au développement des matériaux bimétalliques multifilamentaires avec des dimensions structurales (c’est-à-dire le diamètre des filaments) de l’ordre du micromètre ou du nanomètre. Le procédé d’élaboration est basé sur un procédé appelé méthode de ”Levi” développé dans les années soixante. Il se compose d’une série d’étapes qui comprennent : un étirage à froid, une mise en fagot des matériaux étirés, puis ré-empilement de ces éléments, suivi par un autre étirage. Deux matériaux composites ont été élaborés, en nuançant la nature des fibres : Cu–CGr et Cu–C60. Il en résulte des matériaux avec une microstructure multifilamentaire et multi-échelle ayant des propriétés qui combinent une limite d’élasticité supérieure à celle du cuivre, une bonne conductivité électrique et un faible coefficient de dilatation. Dans ce type de système, les propriétés des composites n’obéissent plus à la ”loi linéaire des mélanges” car elles font intervenir la microstructure particulière des composites. Les caractéristiques du composite Cu–C60 sont sensiblement meilleures comparées à celles du composite Cu–CGr
The nanostructuring by severe plastic deformation has a clear interest in the development of nanomaterials. Our work contributes to the development of bimetallic multifilamentary materials, where structural dimensions are of the order of the micron or nanometer. The production process based on the so-called "Levi process" developed in the sixties, consists in a serie of steps that include a cold drawing, bundling of drawn materials, then re-stacking of these elements, followed by another cold drawing. Two materials : Cu-CGr and Cu-C60, were developed. The result is a material with a multifilamentary and multiscale microstructure with properties that combine a high yield stress, good electrical conductivity and low thermal expansion coefficient. In, this system, the properties of composites do not follow the "linear law of mixtures" due to the microstructure of the composites

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Bosq, Nicolas. "Nanocomposites à matrice polymère : influence de silices nanostructurées sur la cristallisation, la transition vitreuse et les propriétés thermomécaniques." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00932853.

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Le but de ce travail est de comprendre l'influence des nanoparticules de silice sur les transitions physiques de matrices polymères de nature différente : l'alcool polyfurfurylique (PFA), le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et le polydiméthylsiloxane (PDMS). Pour cela, les techniques d'analyse thermique conventionnelles (ATG, DSC, DMA) ont été couplées à des techniques atypiques (DSC multifréquence, FSC, UFSC).Dans le cas du PFA, les nanoparticules de silice ont entrainé une augmentation de la Tg ainsi qu'une amélioration des propriétés thermomécaniques. En outre, il a été démontré que la seule présence de silice suffit à favoriser les mécanismes de polymérisation. La cristallisation du PTFE à partir de l'état fondu a été étudiée pour la première fois sur une gamme de vitesse de refroidissement très large (jusqu'à 800 000 K.s-1). L'effet nucléant des nanoparticules de silice a également été mis en avant à faibles vitesses de refroidissement lors de l'étude de la cristallisation du PTFE chargé. Cependant, il s'est avéré qu'elle ralentit également la diffusion des chaines dans le milieu pour certaines vitesses. L'influence des nanoparticules de silice sur la transition vitreuse et la cristallisation du PDMS a finalement été étudiée. Les résultats ont montré que la silice n'induit pas d'effet significatif sur la transition vitreuse. D'autre part, la silice influence fortement la cinétique de cristallisation. Cet effet a été directement lié au fait que la silice favorise la nucléation sans influencer la diffusion des chaines.

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Lozay, Quentin. "Conception et caractérisations de matériaux composites nanostructurés à hautes propriétés barrières. Etude films multinanocouches de PE et PA6 chargés de montmorillonite." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR012.

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Les polymères sont utilisés dans de très nombreux secteurs d’activités tels que l’emballage, l’automobile, … car sont dotés de bonnes propriétés mécaniques, thermiques et barrières. Les enjeux économiques et environnementaux poussent le développement vers des matériaux plus performants et allégés. L’objectif de ce travail de thèse visait l’élaboration de films composites multicouches à base de polyéthylène (PE) et de polyamide (PA6) offrant de hautes propriétés barrières aux gaz et à l’eau. Un procédé de coextrusion équipé d’éléments multiplicateurs a permis de réaliser des multicouches de 100 μm d’épaisseur contenant jusqu’à 2049 couches. Deux séries de films PE-liant-PA6 de compositions différentes ont été étudiées. Des argiles (montmorillonites modifiées) ont été incorporées (à 0,5 et 5 wt%) dans les couches alternées de PE et PA6. Les propriétés structurales, thermiques, mécaniques de ces multicouches ont été corrélées aux propriétés de transport. Nous avons observé des effets de confinements sur la nanostratification des films et la cristallinité des polymères et l’impact sur les propriétés barrières. Nous avons montré la complexité des structures multinanocouches impliquant les interphases ainsi que la complexité des mécanismes de transfert. Le modèle en série de prédiction de perméabilité a mis en évidence des améliorations significatives des propriétés barrières aux gaz des couches confinées de PE mais pas à l’eau. L’effet barrière sur l’ensemble des multicouches a été toutefois limité en raison des orientations « on edge » des phases cristallines et des défauts de structure. Le confinement des nanocharges (à 1% v/v) dans les couches de PA6 a permis d’accroître les propriétés barrières des multicouches
Polymers are used in many fields such as packaging, automotive, etc. as they have good mechanical, thermal and barrier properties. Economic and environmental challenges are driving development towards more efficient and lighter materials. The aim of this thesis work was to develop multilayer composite films based on polyethylene (PE) and polyamide (PA6) with high gas and water barrier properties. A coextrusion process with multiplier elements made it possible to carry out 100 μm thick multilayers containing up to 2049 layers. Two series of PE-binder-PA6 films of different compositions were studied. Clays (organo-modified montmorillonites) were incorporated (at 0.5 and 5 wt%) into the alternating layers of PE and PA6. The structural, thermal and mechanical properties of these multilayers have been correlated with the transport properties. We observed confinement effects on nanostratification of films and crystallinity of polymers and the impact on barrier properties. We showed the complexity of the multinanolayer structures involving interphases as well as the complexity of the transfer mechanisms. The serial model for predicting permeability highlighted significant improvements in the gas barrier properties of confined PE layers but in water. The barrier effect on all of the multilayers was, however, limited due to the “on edge” orientation of the crystalline phases and structural defects. The confinement of nanofillers (at 1% v/v) in PA6 layers has made it possible to increase the barrier properties of multilayers

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Charlon, Sébastien. "Elaboration et caractérisation de nouveaux systèmes nanocomposites à propriétés de transport contrôlées. Impact d'un nouveau procédé de mise en oeuvre." Rouen, 2015. http://www.theses.fr/2015ROUES011.

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Depuis plus d'une décennie, la prise de conscience des problèmes environnementaux liés à la production de déchets plastiques a conduit à une politique de réduction de l'utilisation d'emballages plastiques et de développement de matériaux biodégradables. Dans l'optique de rendre ces matériaux compétitifs face aux polymères usuels (PE, PP, PET, etc. ), l'incorporation de nanocharges dans une matrice polymère par des procédés industrialisables est une approche des plus prometteuses. En effet, l'ajout de nanocharges inorganiques telles que les argiles de type montmorillonite permet souvent d'améliorer les performances barrière des polymères. A travers cette étude, des composités à matrice biodégradable de Poly(Butylène Succinate) (PBS) et de Poly(Butylène Succinate-co-butylène Adipate) (PBSA) chargés de montmorillonite de type Cloisite Na+ ou Cloisite 30B ont été élaborés à partir d'un procédé d'extrusion avec injection d'eau liquide sous forte pression et haute température au sein de la matière fondue au niveau du fourreau de l'extrudeuse. Les granulés composites obtenus ont été transformés en films par thermo-compression ou par extrusion-calandrage. Les cinétiques de perméation ont révélé des variations de propriétés barrière selon le procédé de mise en forme ainsi que selon la matrice polymère utilisée. Ces résultats ont été interprétés sur la base des données structurales (ACD, DRX) et d'observations par microscopie (MET) en établissant des corrélations avec les degrés de dispersion et d'exfoliation des charges dans les matrices polymères, les degrés de cristallinité et les fractions de phase amorphe rigide (RAF) des bio-polymères
During the last decades, a waste-reduction program, specifically for plastic packaging, was promoted due to environmental drawbacks with the development of biodegradable polymers. However, barrier properties of these biodegradable materials must be often improved to be competitive with common polyolefins (PE, PP, PET, etc. ). In this objective, the incorporation of nanofillers using industrializable processes seems to be a promising approach. Indeed, the introduction of inorganic nanofillers like clays (montmorillonite) into a polymer matrix often increased barrier properties of the polymer matrix. In this study, composites were prepared from biodegradable matrices such as Poly(Putylene Succinate) (PBS) and Poly(Butylène Succinate-co-butylène Adipate) (PBSA) loaded with Cloisite Na+ or Cloisite 30B. An extrusion process was applied with the use of liquid water injection under high pressure and high temperature into thermo-moulding or extrusion-calandaring processes. Kinetic permeation revealed changes in barrier properties as function of the elaboration process or the polymer matrix used. These results were explained from structural charectirizations (DSC, XRD) and microscopy observations (TEM) in order to correlate barrier peoperties to the dispersion and exfoliationlevels of fillers into the polymer matrices, to the degrees of cristallinity and to the rigid amorphous fractions (RAF) of the bio-polymers

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Saitzek, Sébastien. "Systèmes multifonctionnels à base de dioxydes de cérium nanostructurés. Nanocomposites catalytiques CeO2-CuOx et bicouches CeO2-VO2 pour commutation en optoélectronique IR." Toulon, 2005. http://www.theses.fr/2005TOUL0014.

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"Le dioxyde de cérium présente de multiples propriétés physico-chimiques (catalytiques, conductimétriques, optiques) et entre déjà dans plusieurs applications courantes. On peut ainsi le classer dans la catégorie des matériaux multifonctionnels. Nous présentons ici deux études l'une portant sur les propriétés catalytiques de systèmes nanostructurés CeO2-CuOx, l'autre sur des systèmes de bicouches CeO2-VO2 thermochromes, à propriétés optiques modulables dans l'infrarouge (IR). Rappelons qu'une application très récente de la phase semi-conductrice de VO2 (T<68°C) porte sur son utilisation dans des micro-bolomètres non refroidis (caméra IR). Le premier objectif a été d'élaborer des nanocomposites à base de dioxyde de cérium associés à des additifs à base d'oxydes de cuivre (CuO-Cu2O), afin d'évaluer leur intérêt en vue de détection de gaz. Ces systèmes ont été élaborés à partir de méthodes de co-précipitation, "Sol-Gel" et pulvérisation à basse température. Les propriétés catalytiques de ces composites ont été étudiées à partir d'un montage spécifique mettant en jeu une analyse infrarouge, à température variable et sous flux gazeux à faibles teneurs en CH4 ou CO. Un dispositif "capteur de gaz", reposant sur un multivibrateur "astable" a été réalisé, en partenariat industriel. Les mesures catalytiques révèlent une influence du taux d'additif en cuivre, couplée à une évolution granulométrique caractéristique. Une première modélisation faisant appel à une approche de type Johnson Mel Avrami est proposée pour ce système. Des durées de vie ont été définies et laissent envisager un fort potentiel pour la détection de gaz toxiques. Le second objectif était de réaliser des bicouches CeO2/VO2 où la couche de cérine servirait de protection vis-à-vis de la couche de dioxyde de vanadium, sans toutefois affecter ses propriétés optiques, notamment sa transition thermochrome à 68°C. Les résultats obtenus ont permis de mieux connaître les paramètres clés du dépôt des couches de CeO2 et de VO2 par la technique de pulvérisation cathodique RF sur des substrats de Si(001) et SiO2. Des couches de VO2 ont été élaborées à partir d'une cible "à bas coût" de V2O5. L'étude optique des bicouches a montré que la couche de CeO2 ne perturbe pas les contrastes, en transmission et en réflexion, liés à la transition semi-conducteur / métal de VO2 dans le domaine infrarouge. Néanmoins, une influence de l'épaisseur du dépôt de cérine sur le facteur d'émissivité de ces bicouches a été observée. Ces systèmes présentent donc un double avantage : (a) protection de la couche de VO2 donc augmentation de la durée de vie de dispositifs miniaturisés, et (b) modulation de la signature thermique infrarouge (détection nocturne). "
Cerium dioxide is known as presenting a large variety of physico-chemical properties: it can be considered as a multifunctional compound. We present two studies linked to two types of applications in which cerium dioxide is involved as a multifunctional phase: catalytic behaviours of nanocomposite systems CeO2- CuOx for gas sensor applications, optical responses and chemical stability of CeO2-VO2 bilayers for infrared applications. This last study is connected with new technologies like bolometric applications (IR camera). The first study consisted in preparing nanostructured systems CeO2-CuOx from low temperature routes (soft chemistry including sol-gel, low temperature processes). This nanocomposites were characterized from X-ray diffraction, electron microscopy techniques, BET analyses. Infrared spectroscopy associated with homemade equipment was then used to follow catalytic reactions in presence of gas mixtures (air-CH4 or air-CO). A modelling approach is presented to interpret the IR analyses and the catalytic site saturation, observed in the case of ceria based systems. The CuOx –ceria samples were then compacted and inserted in a homemade electronic system to analyse the influence of CO or CH4 reducing gases, on surface conduction of CuOx-CeO2 pellets. The results obtained from FTIR analyses and electronic measurements are found to be coherent: the copper additions decrease the durability of catalytic responses of these nanocomposite systems, however they increase the sensibility in the case of low Cu additions. This might be interesting for gas sensor applications. The second study deals with CeO2-VO2 bilayers obtained from sputtering techniques and deposited in Si and SiO2 substrates. RF sputtering parameters were optimised to deposit first VO2 then CeO2 thin layers. The role of CeO2 was to insure a protection of the VO2 layer from aggressive environments, without degrading optical responses. Starting from a low cost target of V2O5 , layers of VO2 were obtained. We show that these bilayers present a good thermochromic optical contrast (insulating-metal transition at 68°C). Ceria is known as being transparent for IR wavelengths and opaque for UV radiation. However, the emissivity depends on ceria layer thickness. These new bilayers present a double interest: they can present increased chemical stability (improvement of lifetimes), and they can be used to modulate infrared emissivity responses in the case of IR detection

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Houf, Latifa. "Développement de nanocomposites à propriétés piézoélectriques et optiques non-linéaires." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00686925.

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Le développement de nouveaux capteurs, transducteurs et de dispositifs intégrés optoélectroniques et piézo-électriques nécessite l'élaboration de nouveaux matériaux avec des propriétés mécaniques, optiques et électriques couplées. Dans cette perspective, les nanocomposites à base de nanocristaux inorganiques non centrosymétriques dispersés dans une matrice polymère peuvent donner à la fois des propriétés piézoélectriques et optiques non-linéaires. Cependant, la dispersion et l'orientation des nanocristaux dans la matrice sont primordiales si on souhaite un comportement collectif des nanocristaux individuels et des propriétés résultantes significatives. Dans ce travail, nous avons utilisé des cristaux d'iodate de fer (Fe(IO3)3) comme nano-charges inorganiques et le PMMA/ PTMPTA comme matrice polymère. La réponse optique non-linéaire du Fe(IO3)3 est comparable à celle des cristaux les plus efficaces tels que BaB2O4 et LiNbO3. Le comportement piézoélectrique du matériau massif n'étant pas référencé, sa structure cristalline laisse toutefois envisager des propriétés piézoélectriques intéressantes. Par ailleurs, la matrice polymère a été choisie pour sa simplicité d'utilisation et de production, son coût relativement faible, sa versatilité et sa facilité de mise en forme. Les nanocomposites peuvent être élaborés par deux voix différentes : la première consiste à disperser mécaniquement des nanocristaux fonctionnalisés dans un polymère ou dans un solvant de polymère approprié et la deuxième concerne la polymérisation in-situ de microémulsions composées du monomère liquide. Les synthèses en microémulsions inverses ont été privilégiées pour d'une part élaborer des nanocristaux d'iodate de fer de taille et de forme contrôlées puis, d'autre part, photo-polymériser des couches minces déposées à la tournette. Un aspect très original de ce travail consiste en l'utilisation de la Diffusion Hyper-Rayleigh pour étudier in-situ les cinétiques de cristallisation des particules d'iodate de fer en fonction des conditions expérimentales de synthèse à savoir, la température et la composition des microémulsions. Cette technique qui consiste à détecter les réponses optiques non-linéaires des suspensions de nanoparticules en microémulsions a été combinée avec d'autres méthodes expérimentales plus classiques comme la diffraction des rayons X, la diffusion dynamique de la lumière et la microscopie électronique en transmission. Cela a permis d'élucider les mécanismes de croissance des nanocristaux d'iodate de fer en microémulsions inverses. Par la suite, des couches minces nanocomposites ont été préparées après orientation sous champs électriques des nanocristaux polaires dispersés dans le MMA. Les caractérisations mécaniques, optiques non linaires et piézoélectriques de ces couches sont encourageantes.

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Porcher, Marina. "Matériaux nanostructurés polymères conjugués/nanotubes de carbone verticalement alignés pour la réalisation de supercondensateurs." Thesis, Tours, 2016. http://www.theses.fr/2016TOUR4025/document.

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Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont porté sur la réalisation de matériaux composites nanostructurés à base de nanotubes de carbone verticalement alignés (NTC alignés) et de polymères π-conjugués en vue de leur utilisation en tant que matériaux d’électrodes dans des dispositifs de stockage d’énergie de type supercondensateurs. Dans une première partie, les travaux se sont focalisés sur la croissance par CVD d’aérosol de NTC sur des substrats d’acier inoxydable via le dépôt préalable d’une sous-couche céramique SiOx. Grâce à l’optimisation de ce procédé, des tapis de NTC longs, denses et alignés pouvant directement servir de supports à l’électrodépôt de polymères π-conjugués ont pu être obtenus. Dans une seconde partie, les travaux se sont concentrés sur l’électrodépôt de poly(3-méthylthiophène) (P3MT) en milieu liquide ionique EMITFSI sur les tapis de NTC alignés à partir d’une méthode chronopotentiométrique « séquencée » permettant de réaliser des dépôts homogènes dans la profondeur des tapis. Une composition massique optimale de 70 % de P3MT permettant d’atteindre des capacitances spécifiques de 170 F.g-1 de polymère tout en conservant des cinétiques de charge-décharges élevées, comparativement à des composites NTC/P3MT enchevêtrés, a pu être déterminée. A partir des matériaux composites optimisés, des dispositifs symétriques NTC/P3MT // P3MT/NTC et hybrides CA // P3MT/NTC ont été assemblés. Le dispositif hybride à notamment permis d’atteindre une tension de 2,7 V et une capacitance de système de 26 F.g-1 en milieu EMITFSI à 25 °C. Par ailleurs, une énergie maximale de 23 Wh.kg-1 et une puissance maximale de 6,9 kW.kg-1 ont été obtenues avec une perte de seulement 7 % après 4000 cycles. Pour finir, l’électrodépôt de polypyrrole (Ppy) a été étudié dans différents milieux liquides ioniques protiques et aprotiques. Après des études réalisées par microbalance à cristal de quartz permettant de mieux comprendre les mécanismes d’insertion des espèces ioniques lors de la croissance du polymère conjugué et lors de son dopage positif réversible, des dépôt de Ppy ont été réalisés et optimisés dans la profondeur des tapis de NTC alignés. Des nanocomposites NTC alignés/Ppy présentant des capacitances spécifiques comprises entre 100 et 130 F.g-1 ont ainsi pu être obtenus
This thesis focused on the elaboration of nanostructured composite materials based on vertically aligned carbon nanotubes (aligned CNT) and π-conjugated polymers and their use as electrode materials in supercapacitor-type energy storage devices. The first part focused on aligned CNT growth by aerosol-assisted CVD on stainless steel substrates and the deposition of a SiOx ceramic sublayer. Thanks to the optimization of this growth process, long, dense, and aligned CNT carpets which can directly act as support for the electrodeposition of π-conjugated polymers were obtained. The second part focused on the electrodeposition of poly (3-methylthiophene) (P3MT) in EMITFSI ionic liquid medium on aligned CNT carpets using a “pulsed” chronopotentiometric method to produce homogeneous deposits in the depth of the carpets. An optimal P3MT mass composition of 70 %, which helped achieve a specific capacitance of 170 F.g-1 of polymer while maintaining high charge-discharge kinetics, compared with NTC/P3MT entangled composites, was determined. NTC/P3MT // P3MT/NTC symmetrical devices and CA // P3MT/NTC hybrid devices were assembled using the optimized composite materials. The hybrid device reached a voltage of 2.7 V and a system capacitance of 26 F.g-1 in EMITFSI at 25 ° C. Furthermore, a maximum energy of 23 Wh.kg-1 and a maximum power of 6.9 kW.kg-1 were obtained with only a 7 % loss after 4000 cycles. Finally, the electrodeposition of polypyrrole (Ppy) was investigated in different protic and aprotic ionic liquids. After quartz crystal microbalance studies in order to better understand the insertion mechanisms of ionic species during conjugated polymer growth and during its reversible positive doping, the electrodeposition of Ppy within the deepness of the aligned CNT carpets was optimized. Aligned CNT/Ppy nanocomposites with specific capacitances ranging between 100 and 130 F.g-1 were obtained

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Shen, Yan. "Synthèse de poudres nanocomposites et dépôts de cathodes pour les piles à combustible à température moyenne." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2011. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1620.

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In this work, nanocomposite cathode powder and nano/micro-structured composite cathodes for intermediate temperature solid oxide fuel cells (IT-SOFCs) have been produced using induction plasma spray. Both the suspension plasma spray (SPS) and solution plasma spray (SolPS) method were used. The composite cathode is a mixture of electronic and ionic conductor (ceramic oxide) with enough porosity for the oxygen gas to pass and have the expansion coefficient compatibility with the electrolyte as well. For the purpose of SOFC commercialization, there is a trend to develop SOFCs working at a medium temperature range (600-800[degrees]C). This not only expands the choice of materials and stack geometries that can be used but also reduces system cost and, in principle, decreases the degradation rate of the stack and system components.In order to reduce the polarization resistance of the cathode at this temperature range, two approaches are proposed for cathode fabrication: a) using the materials both with high ionic and electronic conductivities, such as adding a second phase into the original cathode material; b) producing the cathode with homogeneous nano/micro-structure. SolPS method was used to synthesize nanopowders with mixed conductivity. The solution precursor was prepared with the mixed stoichiometric metal nitrates, glycine and distilled water. The crystallinity and morphological features of the nanopowders were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). Afterwards, the suspensions, made with ethanol and previously synthesized composite nanopowders were used to deposit cathode coatings by SPS process. The parameters of the SPS processes are optimized to obtain cauliflower microstructure with maximized homogeneity and appropriate open porosity. Cathodes produced by a SPS process were compared to the ones produced using a SolPS process. The coatings were characterized by the high resolution SEM. Symmetrical SPS cathode-electrolyte-cathode was also fabricated to test the polarization resistance of the cathode using electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Cathode material nanopowder mixtures of Ce[subscript 0.8]Gd[subscript 0.2]O[subscript 1.9] (GDC) and La[subscript 0.6]Sr[subscript 0.4]Co[subscript 0.2]Fe[subscript 0.8]O[subscript 3] (LSCF6428) with different mass ratio, such as 30wt%:70wt% and 60wt%:40wt% of GDC:LSCF, were obtained. The composite nanopowders exhibit a perovskite structure of LSCF6428 and a fluorite structure of GDC and the two phases are homogeneously dispersed. The nanoparticles are almost globular in shape with a diameter from 10 nm to 60 nm and with BET specific areas around 20 m[superscript 2]/g. Homogeneous cauliflower-structure composite cathodes were obtained by both SPS and SolPS methods. The potentials of these two deposition technologies to provide functionally graded composite cathode with high homogeneity were demonstrated. Compared to SolPS cathodes, the SPS cathodes have finer nanostructure, higher porosity and better distributed pores, which takes advantage of the homogeneously distributed nanosized powders in the precursors. The SPS coatings were expected to have enlarged triple phase boundaries. Dans ce travail, des poudres nanocomposites contenant des phases mélangées nano et microstructurées de cathodes pour les piles à combustible à température moyenne (IT-SOFCs) ont été produits [sic] en utilisant un plasma thermique inductif. Deux techniques ont été utilisées, soit la déposition en utilisant des suspensions (SPS) ou encore en utilisant des solutions (SolPS ou SPPS ). La cathode composite est un mélange de conducteur électronique et de conducteur ionique (oxyde céramique) avec assez de porosité pour que l'oxygène passe et aussi pour assurer la compatibilité des coefficients d'expansion avec l'électrolyte. Afin de permettre la commercialisation des SOFCs, le développement des SOFCs s'oriente vers des piles fonctionnant à une température ambiante moyenne (600-800[degrés]C). Ceci augmente le choix des matériaux et des géometries de pile qui peuvent être employés, réduisant les coûts et, en principe, devrait aussi diminuer le taux de dégradation des composants des piles et des systèmes. Afin de réduire la résistance de polarisation de la cathode à cette gamme de température, on propose deux approches pour la fabrication de la cathode : a) en utilisant les matériaux avec des conductivités ioniques et électroniques élevées, qui peuvent être obtenus en ajoutant une deuxième phase dans la cathode ; b) la synthèse de cathodes avec des morphologies optimisées de nano/microstructure. La méthode SolPS a été employée pour synthétiser des nanopoudres possédant une conductivité mixte. Le précurseur de la solution a été préparé avec des nitrates, la glycine et l'eau distillée stoechiométriques mélangés en métal. La cristallinité et la morphologie des nanopoudres ont été caractérisées par la diffraction de rayon X (DRX), la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie électronique à transmission (MET) et la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS). Des suspensions, faites avec de l'éthanol et les nanopoudres composites précédemment synthétisées, ont été employées pour déposer des revêtements de cathode par le procede SPS. Les paramètres des procédés SPS ont été optimisés. Des cathodes nanostructurées produites par le procede SPS ont été comparées à celles produites en utilisant le procédé SolPS. Les revêtements ont été caracterisés par un MEB à haute résolution. Des cathode-électrolyte-cathode symétriques ont également été fabriquées pour examiner la résistance de polarisation de la cathode en utilisant la spectroscopie électrochimique d'impédance (EIS). Des mélanges de nanopoudres de cathode de Ce0.8Gd0.201.9 (GDC) et de La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.803 (LSCF6428) avec les ratios massiques suivants : 30 - 70 et 60 - 40 % masse de GDC - LSCF, ont été obtenus. Les nanopoudres composites montrent une structure de pérovskite de LSCF6428 et une structure de fluorite de GDC et ces deux phases sont homogènement dispersées. Les nanoparticles [sic] sont presque globulaires avec un diamètre de 10 à 60 nanomètre et avec des surfaces spécifiques autour de 20 m[indice supérieur 2]/g. Des cathodes composites de structure homogène en forme de choux fleur [sic] ont été obtenues par les méthodes de SPS et de SolPS. Les potentiels de ces deux technologies de depôt pour fournir des cathodes composites fonctionnelles à composition gradée et avec une homogénéité élevée ont été démontrés. Comparé aux cathodes produites par SolPS, les cathodes produites par SPS ont une nanostructure plus fine, une porosite élevée et des pores mieux distribués.

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Aboulaich, Abdelhay. "Synthèse de nanoparticules d'oxydes et d'oxydes métalliques par sol-gel non-hydrolytique." Montpellier 2, 2009. http://www.theses.fr/2009MON20126.

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Des nanoparticules amorphes comme SiO2 et SiO2-TiO2 et cristallines comme TiO2 et SnO2 ont été préparées par voie sol-gel non-hydrolytique. La synthèse est basée sur la réaction de condensation non-hydrolytique de chlorures métalliques MCln avec l'éther isopropylique ou le tétraisopropoxyde de métal correspondant. Les nanoparticules SiO2 ont été utilisées avec succés pour la préparation de nanocomposite polymère. Les nanoparticules synthètisées sont réctives vis-à-vis d'un nucléophile et elles sont utilisées avec succès pour la préparation de couches nanostructurées
Amorphous and crystalline nanoparticles (SiO2, SiO2-TiO2, TiO2 and SnO2) were prepared by non-hydrolytic sol-gel process. The synthesis is based on non-hydrolytic condensation reactions of metal chlorides MCln with isopropyl ether or tétraisopropoxyde corresponding metal. SiO2 nanoparticles have been used successfully for the preparation of nanocomposite polymer. The synthesized nanoparticles are reactive to nucleophile agent and are successfully used for the preparation of nanostructured layers

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Toudert, Johann. "Croissance, nanostructure et réponse optique de films minces d'agrégats d'argent dans des matrices diélectriques." Phd thesis, Université de Poitiers, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00502443.

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L'objectif de ce travail est d'élaborer par pulvérisation ionique des films minces nanocomposites d'agrégats d'argent dispersés dans des matrices diélectriques. Plus précisément, nous avons cherché à contrôler la morphologie des agrégats afin d'ajuster la position spectrale de la bande d'absorption associée à leur mode de résonance plasmon (1,1). Par des mesures de microscopie électronique en transmission et diffusion centrale des rayons X en incidence rasante, nous montrons que les agrégats élaborés sont de forme ellipsoïdale, de rapport hauteur/diamètre H/D dépendant fortement du mode de dépôt choisi : H/D>1 dans le cas d'un co-dépôt des espèces métallique et diélectrique, H/D§1 dans le cas d'un dépôt alterné (tricouches diélectrique/Ag/diélectrique). Pour les deux modes de dépôt, nous avons ajusté la valeur de H/D en jouant sur plusieurs paramètres d'élaboration : la quantité d'argent déposée, la nature de la matrice (Si3N4 ou BN), les conditions d'assistance (co-dépôts), et la durée de mûrissement des agrégats (tricouches). Nous utilisons ces résultats afin de discuter les mécanismes de croissance des films minces nanocomposites métastables élaborés : nous montrons que les aspects cinétiques de la croissance jouent un rôle prépondérant sur la structure finale de ces films. Nous montrons par ailleurs que H/D peut être modifié par des post-traitements (irradiations ou recuits) qui rapprochent les matériaux de leur état d'équilibre stable (H/D = 1). Ainsi, nous montrons que la position spectrale du mode (1,1) des agrégats peut être ajustée sur tout le spectre du visible en fonction de la forme des agrégats, en accord qualitatif avec les prévisions du modèle de Maxwell-Garnett. Enfin, nous présentons les résultats d'études préliminaires portant sur l'élaboration de nanocomposites auto-organisés (multicouches) et la caractérisation des résonances plasmon par spectroscopie de pertes d'énergie des électrons en réflexion.

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Brasse, Gurvan. "Fibres optiques nanostructurées par voie sol-gel dans le système silice-zircone dopé terre rare : élaboration, caractérisation microstructurale et étude des propriétés de luminescence." Limoges, 2009. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/0062135b-4c89-459a-b1f7-8746d2cce606/blobholder:0/2009LIMO4018.pdf.

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Les nanomatériaux d'une part et les fibres optiques d'autre part sont au cœur de la révolution scientifique et technologique de ces dernières années. Cette thèse propose d'associer ces deux champs d'applications, afin d'élaborer un nouveau type de fibres optiques présentant un cœur solide nanostructuré par voie sol-gel dans le système silice-zircone dopé terre rare. En s'appuyant sur une étude rhéologique des sols de silice-zircone, ainsi que sur des analyses thermogravimétriques, thermodifférentielles et microstructurales des xérogels de silice-zircone, un protocole d'élaboration d'une telle fibre est mis en place. Les fibres ainsi élaborées sont alors caractérisées expérimentalement d'un point de vue microstructural (MEB, DRX) et d'un point de vue optique (transmission, profil d'indice, dispersion chromatique, pertes). Les propriétés de luminescence des différentes fibres non dopées et dopées avec des ions erbium et/ou ytterbium sont alors étudiées et les mécanismes qui en sont à l'origine sont discutés. L'ensemble de ce travail aboutit à la réalisation de fibres optiques présentant un cœur solide nanocomposite, possédant de bonnes propriétés de guidage et un faible niveau de pertes étant donné les applications visées. Des propriétés de luminescence originales ont finalement été mises en évidence au sein de ces fibres
The nanomaterials and the optical fibers are respectively in the center of the scientific and technological revolution of the last years. This thesis suggest to associate these two fields of applications, in order to elaborate new kinds of optical fibers, which present a solid core nanostructured by the sol-gel process in the silica-zirconia system doped with rare earth ions. Based on a rheological study of silica-zirconia sols, as well as thermogravimetric, thermodifferential and microstructural analysis of silica-zirconia xerogels, an elaboration method of such a fiber is defined. The so elaborated fibers are then characterized on a microstructural point of view (XRD, SEM), as well as on an optical point of view (transmission, index profile, chromatic dispersion, losses). The luminescence properties of the erbium and/or ytterbium doped fibers and undoped fibers are studied and the corresponding mechanisms are discussed. Whole of this work leads to the realization of optical fibers which present a solid nanocomposite core, with good waveguiding properties and weak losses, by taking into account the aimed applications. Original luminescence properties are finally highlighted

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Banet, Laurent. "Etude des propriétés diélectriques des matériaux nanocomposites innovants : application à l'isolation des alternateurs de puissance du futur." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20189.

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Ce travail a pour objectif d'évaluer l'impact de la nanostructuration de résines d'imprégnation, destinées aux isolations statoriques d'alternateur de puissance, sur leurs propriétés électriques et thermiques. La première étape concerne l'étude de résines d'imprégnation aux propriétés physiques supérieures à celles des résines actuellement utilisées. La seconde étape concerne la détermination des caractéristiques de prototypes industriels développés par les sociétés Von Roll et Alstom ; ces prototypes sont composés d'un substrat « ruban » (composé de papier micacé et de tissu de verre) imprégné d'une résine innovante. Les améliorations apportées par les modifications des résines et des rubans permettent d'obtenir, dans le meilleur des cas, des augmentations respectives pouvant aller jusqu'à 14 % pour la rigidité diélectrique, 30 % pour la diffusivité thermique et 100 % pour l'endurance en tension. Une diminution de 33% des niveaux de charges d'espace accumulées est aussi observable. Les résultats obtenus lors de ce travail de thèse montrent qu'il est possible, dans certains cas, d'améliorer les propriétés électriques et/ou thermiques des isolations en modifiant les résines de référence par l'ajout de particules submicroniques de nitrure de bore (BN) et/ou de nanoparticules de dioxyde de silicium (SiO2). Cependant, il est également montré que ces propriétés peuvent être fortement influencées par le processus de fabrication, notamment par les paramètres de polymérisation
This work aims to access the impact of nanostructuring over the impregnation resin, developed for the electrical insulation of alternator stator bars, on their electrical and thermal properties. The first step of this study concerns the analysis of impregnation resins with improved physical properties with respect to the usual resins. The second part concerns the characterization of prototypes which are manufactured by Alstom and Von Roll companies; these prototypes are composed by a tape (mica paper and glass fabric) impregnated with the innovative resin.In the best case, the modifications of the resins and the prototypes led to respective improvements up to 14 % for the dielectric strength, 30 % for the thermal diffusivity and 100 % for the voltage endurance. A decrease up to 33 % of the space charge levels can be also observed.The results obtained show that it is possible, in some cases, to improve the electrical and the thermal properties of the insulation by modifying the impregnation resin and the prototypes, with the addition of boron nitride (BN) submicron particles and/or silicon dioxide (SiO2) nanoparticles. However, it is shown that these properties can be highly influenced by the manufacture process of the resin and the prototypes, in particular by the curing parameters

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Nguyen, Van Son. "Élaboration de films nanocomposites hybrides P(VDF-TrFE)/nanocristaux, et intégration dans des dispositifs microstructurés." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0075/document.

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Les objectifs de ce travail consistent à développer de nouveaux matériaux souples hybrides organiques/inorganiques en vue d'application pour des microsystèmes. Cette étude comprend l'élaboration et la caractérisation de nanocomposites à matrices polymères ferroélectriques P(VDF-TrFE), matériaux potentiels pour les applications à base de films minces, et de différents types de nanoparticules: ZnO, LiNbO3 (piézoélectriques) et Al2O3 (non-piézoélectriques). Les protocoles de dispersion ultrasoniques des nanoparticules dans des solvants et des solutions polymères ont été optimisés, afin de disperser de façon homogène des clusters de nanocristaux dans la matrice copolymère. Les films d'épaisseurs contrôlées de 0.1 µm à 100 µm ont été fabriqués par spin-coating et enduction, avec une qualité de surface adaptée aux micro-technologies. L'étude de la morphologie et de la cristallinité de P(VDF-trFE) a montré leur préservation en présence de nanoparticules jusqu'à 10 wt.%. Les nanocomposites gardent ainsi des propriétés piézoélectriques élevées tout en montrant un renforcement allant jusqu'à 30 % des propriétés mécaniques avec 10 wt.% de ZnO ou Al2O3. De plus, une augmentation des constantes élastiques avec la diminution de la taille des clusters de nanoparticules a été observée. Les films nanocomposites sur substrats ou autosupportés chargés jusqu'à 10 wt.% ont été polarisés avec succès par Corona sans contact. Des protocoles spécifiques pour réaliser des microdispositifs par photolithographie sur films nanocomposites tout en conservant les activités piézoélectriques des matériaux ont été développés. La caractérisation des dispositifs à ondes acoustiques réalisés est aussi présentée
The objective of this work is to develop flexible organic/inorganic hybrid materials for application in microsystems. This study included the preparation and characterization of nanocomposites based on ferroelectric polymer matrix P(VDF-TrFE), potential materials for applications based on thin films on substrates, and different types of nanoparticles: ZnO, LiNbO3 (piezoelectric) and Al2O3 (non-piezoelectric). The protocols of the ultrasonic dispersion of nanoparticles in solvents and polymeric solutions are optimized, allowing dispersing quite homogeneously clusters of nanocrystals in the matrix copolymer. Films of controlled thickness between 0.1 µm and 100 µm were fabricated by spin-coating and doctor blade coating with surface quality suitable for micro-technologies. Morphology and crystallinity of P(VDF-TrFE) are preserved in the presence of up to 10 wt.% of nanoparticles. Thus nanocomposites keep high piezoelectric properties and show an increased up to 30% of the mechanical properties for 10 wt.% ZnO or Al2O3. In addition, the increase in elastic constant with decreasing cluster size of nanoparticles was observed. Nanocomposite films on substrates or free-standing filled up to 10 wt.% were successfully polarized by corona without contact. Specific procedures for preparing microdevices by photolithography on nanocomposite polymer films, while keeping piezoelectric activities of materials, have been developed. The characterization of realized acoustic wave devices is also presented

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Escobar, Teran Freddy David. "A new approach towards understanding the ion transfer dynamics in nanostructured carbon-based thin films for energy storage applications." Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066363/document.

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Des films à base de nanotubes de carbone et d'oxyde de graphène reduit ont été préparés sur des électrodes d'or de microbalances et testées dans différents électrolytes tels que LiCl, NaCl et KCI. Le stockage de charge au sein de ces films a été étudié par ac-électrogravimétrie, couplage entre une microbalance à quartz rapide (QCM) et la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). La nature chimique et le rôle de chaque espèce, anion, cation, cation solvaté, solvant libre, impliquée dans le mécanisme de stockage de charge, ont été clairement identifiés au cours de la polarisation cathodique et anodique par ces mesures d'ac-électrogravimétrie pour la première fois. Les résultats d'ac-électrogravimétrie confirment que les cations sont en majorité électroadsorbés lorsque la surface est chargée négativement, tandis que les anions sont électroadsorbés lorsque la surface est chargée positivement. Des films nanocomposites, SWCNT/Bleu de Prusse et de SWCNT/Polypyrrole ont aussi été électrochimiquement examinés. La nature chimique et le rôle de chaque espèce impliqués dans les processus faradiques et capacitifs ont été mis en évidence par ac-électrogravimétrie. La méthodologie adaptée pour caractériser des électrodes à base de carbone peut être proposé comme un outil de diagnostic de référence pour étudier la relation pore/taille des ions, la concentration et les effets de solvant, la dynamique des interactions des ions au niveau des interfaces (électroadsorption et/ou processus faradique). Cela peut permettre d'obtenir des matériaux d'électrode ouvrent la voie vers des systèmes électrode/électrolyte plus performants dans les dispositifs de stockage d'énergie
Carbon nanotubes (CNTs) and Electrochemically Reduced Graphene Oxide films were prepared on gold electrodes of microbalance and tested in different electrolytes such as LiCl, NaCl and KCl. The capacitive charge storage of carbon-based film electrodes were investigated by ac-electrogravimetry which couples fast quartz crystal microbalance (QCM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The chemical nature and the role of each species, anion, cation, solvated cation, free solvent, involved in the charge storage mechanism, have been clearly identified during the cathodic and anodic polarization through ac-electrogravimetry measurements for the very first time. The ac-electrogravimetric results confirm that the cations are predominantly electroadsorbed when the surface is negatively charged while the anions are electroadsorbed when the surface is positively charged. Nanocomposite films, namely SWCNT/Prussian Blue and SWCNT/Polypyrrole were electrochemically examined. The main idea was to emphasize the capacitive and faradic behavior of these different films by combining two materials. The chemical nature and the role of each species involved in the pseudo-capacitive and capacitive processes were highlighted by the ac-electrogravimetry. The methodology adapted to characterize carbon based electrodes can be suggested as a baseline diagnostic tool to study the pore/ion size relationship, the concentration and the solvent effects, the dynamics of the ions interactions at the interfaces (electroadsorption and/or faradaic process) of the electrode materials which may pave the way towards more performant electrode/electrolyte systems in energy storage devices

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Chazeau, Laurent. "Etude de nanocomposites à renfort cellulosique et matrice poly(chlorure de vinyle) : mise en oeuvre, étude structurale, comportement mécanique." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://www.theses.fr/1998GRE10001.

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Cette these presente la mise en uvre, la caracterisation microstructurale et l'etude des proprietes mecaniques d'un nouveau nanocomposite a matrice pvc plastifie renforce par des whiskers de cellulose. Ces renforts ont un facteur de forme eleve et un diametre nanometrique (surface d'interface matri-cerenfort de 150m#2/g). Le renforcement est particulierement important au passage de tg. Les modeles prenant en compte le facteur de forme et l'anisotropie des proprietes mecaniques des whiskers sur-estiment fortement la chute de module. L'hypothese d'une fraction de matrice immobilisee au voisinage de l'interface matrice-renfort et l'utilisation en deux etapes de l'equation d'halpin-kardos permettent neanmoins de la decrire correctement. Cette derniere description est egalement performante pour modeliser les courbes maitresses des composites. Ces courbes ne montrent pas de modification de la mobilite moleculaire de la matrice en presence de renforts, dans la fenetre temps-temperature etudiee. Le couplage mecanique et l'approche moleculaire de perez et al. Offrent alors une description complete du module viscoelastique des composites en fonction du taux de renfort, de la temperature ou de la frequence. L'approche moleculaire etendue au domaine non-lineaire predit le comportement plastique de la matrice dans le domaine vitreux. Un modele incremental base sur les resultats d'analyse mecanique dynamique, et la prise en compte de l'endommagement et des concentrations de contrainte rendent alors possible la modelisation du composite. Les essais de traction au dessus de tg montrent la encore un renforcement important du materiau par les whiskers. L'etude de l'endommagement en terme energetique et l'hypothese d'une adsoption des chaines pvc a la surface des whiskers offrent une description coherente de ce comportement via l'utilisation de la theorie de l'elasticite entropique. L'ensemble de ce travail met l'accent sur le lien entre comportement mecanique, microstructure, dynamique moleculaire et endommagement. La prise en compte de ces differents aspects permet une description (voire une prediction) globale du comportement mecanique des composites. De plus, l'etude du pvc plastifie est une contribution non negligeable a la comprehension de ce materiau.

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Bouclé, Johann. "Elaboration et étude des propriétés électro-optiques de matériaux hybrides à base de nanocristaux de carbure de silicium." Phd thesis, Université du Maine, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007825.

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Ce travail concerne l'élaboration de matériaux hybrides à base de matrices hôtes polymères et de nanocristaux de carbure de silicium (SiC) et l'étude de leurs propriétés électro-optiques. Dans ce contexte, différents échantillons de SiC ont été synthétisés par pyrolyse laser d'un mélange gazeux (silane, acétylène) et deux nanopoudres représentatives ont principalement été exploitées. Les études spectroscopiques ont révélé des états de surface différents, conditionnant les interfaces au sein du composite final. Le dépôt de films minces hybrides a été effectué à partir de suspensions précurseurs homogènes de qualité contrôlée, suivi de traitements thermiques et électriques appropriés. Enfin, au travers de l'étude de différents paramètres (concentration en nanocristallites SiC, état de surface, nature du polymère, etc.), la mesure des coefficients électro-optiques effectifs (Pockels et Kerr), par l'utilisation d'un montage adapté à la géométrie des échantillons, a révélé le rôle prépondérant de l'interface SiC-polymère sur la réponse des composites. Avec des coefficients électro-optiques effectifs de l'ordre de 5 à 7 pm/V, ces composites présentent des performances comparables à celle des cristaux électro-optiques standards et permettent d'envisager une application du système hybride SiC/polymère pour l'optoélectronique intégrée.

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