Céramiques nanocomposites SiCO : Synthèse, caractérisation et stabiblité thermique

par Jérôme Latournerie

Thèse de doctorat en Chimie - Physique. Science des matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Djamila Hourlier-Bahloul.

  • Titre traduit

    Silicon oxycarbide glasses : synthesis, caracterization and thermal stability


  • Résumé

    Ce travail porte sur la synthèse et la conversion thermique de gels polysiloxanes obtenus par voie sol-gel. L' objectif est de mieux comprendre le rôle de groupements substituants liés aux atomes de silicium sur la réticulation, le rendement céramique et le comportement à haute température. Parmi les différents précurseurs permettant l'élaboration de verres (Si/C/O), notre choix s'est porté sur deux grandes familles : les composés trifonctinnels de type RSi (OEt)3 ( où R=CH3, C2H3 ET C6H5° et les composés possédant des liaisons Si-H résultant de la copolyme��risation du méthyldiéthoxysilane et d'un rapport variable de triéthoxysilane (DhTh 1/1, 1/2 et 1/9). Le premier chapitre de ce travail a été consacré à l' étude en solution des réactions d' hydrolyse-condensation des différents précurseurs par spectroscopie Raman. En suivant la cinétique de disparition de la bande vSi-O dans les précurseurs, nous avons pu accéder à la réactivité intrinsèque de chacun à l' hydrolyse qui a été expliquée par les effets conjugués (stériques, mésomères et inductifs). Dans le deuxième chapitre de ce mémoire, nous avons étudié les mécanismes de conversion thermique des gels polymériques en oxycarbures de silicium en s' attachant à définir la chronologie des principaux processus qui semblent régir cette transformation en relation avec la nature du groupement hydrocarboné. Le troisième chapitre a traité de l' évolution structurale des systèmes Si/C/O. N ous avons clairement établi l' importance et les domaines précis de température de chacune des réactions mises en jeu au-delà de 1000°C en relation avec la composition chimique du système étudié. La réaction de carboréduction a été étayée, mettant en évidence la formation de SiO comme étape intermédiaire qui implique un déplacement du front de réaction dans le lit de poudre.


  • Résumé

    This work concerns the synthesis and the thermal evolution of polysiloxanes gels obtained by the sol-gel method. The aim of this study is to better understand the effect of the substituting groups bonded to silicon atoms on the cross-linking, ceramic yield and the thermal behaviour at high temperature. Two different types of precursors have been studied : trifonctional compounds RSi(OEt)3 ( where R=CH3, C2H3 and C6H5) and precursors that contained Si-H bonds obtained after polymerization of a mixture of methyldiethoxysilane and triethoxysilane in a variable amount (DhTh 1/1, 1/2 and 1/9). The first chapter concerns the study of hydrolysis and condensation reactions of different precursors by Raman spectroscopy. By following the kinetics of the disappearance of vSiO, we could access the intrinsic reactivity of hydrolysis reaction for of each precursor. These phenomena have been explained by steric, mesomer and inductive effects. In the second chapter, we studied the mechanisms of thermal conversion of polymeric gels into silicon oxycarbide. Thus the chronology of the main processes of mineralization in relation to the nature of the substituting group has been evaluated. The third chapter deals with the structural evolution of Si/C/O systems. We clearly established the importance and the domain of temperature of each reaction, which occurs above 1000°C, in relation to the composition of the materials. Carbothermal reaction has been studied and it shows SiO gas to be an intermediate product.

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Informations

  • Détails : 109 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 109

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
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