Comportement mécanique et électrique des enchevêtrements de nanotubes de carbone

par Aïssa Allaoui

Thèse de doctorat en Science des matériaux

Sous la direction de Jinbo Bai.


  • Résumé

    Les nanotubes de carbone (NTC) sont des macromolécules tubulaires aux propriétés mécaniques et électroniques remarquables. Dès les années 70 et même avant, on peut trouver des micrographies de NTC notamment dans la thèse d'Endo au LMM de Pau. Mais ce n'est que depuis l'analyse détaillée de leur structure par Iijima en 1991 que leurs propriétés individuelles ont été étudiées intensivement. Les applications potentielles sont innombrables (nanoélectronique, composites, émission de champ, détecteurs de gaz,. . . ). Bien que la plupart de ces applications mettent en jeu un ensemble de NTC, paradoxalement, peu d'études de leur comportement collectif ont vu le jour. Ce travail s'inscrit dans ce cadre et vise à apporter quelques éclaircissements concernant le comportement mécanique et électrique des enchevêtrements de NTC (ENTC). Ce travail comporte trois principaux domaines d'étude : les composites époxyde/NTC, les interactions de van der Waals (vdW) entre NTC et le comportement mécanique et électrique des ENTC en compression uniaxiale. L'étude des composites permet d'évaluer quelques propriétés individuelles des NTC par méthode inverse. A l'échelle nanométrique, les interactions de vdW sont prépondérantes, un potentiel NTC-NTC a donc été développé. Le modèle de Van Wyk est un modèle de réseau de fibres développé pour la laine. Une modification de ce modèle prenant en compte les interactions de vdW est proposé pour décrire les ENTC. La relaxation logarithmique lente de la contrainte dans les ENTC a été attribuée au glissement d'un NTC sur un autre. Un modèle de réseau de résistances en parallèle est proposé pour décrire l'évolution de la résistance ohmique des ENTC en compression.

  • Titre traduit

    Mechanical and electrical behaviour of carbon nanotubes tangles


  • Résumé

    Carbon nanotubes (CNT) are tubular macromolecules with remarkable mechanical and chemiphysical properties. Since the years 70's and before, micrographies of CNT can be found, in particular, in the thesis of Endo at LMM of Pau in France. But it was not before the detailed analysis of their structure by Iijima in 1991 that their intrinsic properties were studied in an intensive way. Applications considered are almost unlimited (nanoelectronics, composites, field emission, gas detectors,. . . ). Although the majority of these applications bring into play a set of nanotubes, paradoxically, few studies of their collective behavior were conducted. This work lies within this scope and aims at bringing some explanations concerning the mechanical and electrical behavior of the tangles of CNT. This work comprises three principal parts: composites epoxy/CNT, van der Waals (vdW) interactions between CNT and the mechanical and electrical behavior of the tangles of CNT in confined uniaxial compression tests. The study of the composites allowed to evaluate some individual properties of CNT by the inverse method. With the nanometric scale, vdW forces dominate, a NTC-NTC potential was thus developed. The Van Wyk model describes in a satisfactory way the micrometric fibre tangles. A modification of this model incorporating vdW interactions is proposed to describre the tangles of CNT. The slow logarithmic stress relaxation in CNT tangles was attributed to the glide of a CNT on another. A model of parallel resistance network is proposed to describe the evolution of the ohmic resistance of CNT tangles under compression.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XXVI-206 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 263 réf

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 63092
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