Fonctionnalisations et caractérisations de surfaces par des films polythiophènes et dépôts de particules composites

par Alexandra Monnin

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Claudine Filiâtre.

Soutenue en 2010

à Besançon .


  • Résumé

    L’objectif de cette thèse est de réaliser des matériaux composites constitués d’un assemblage de polymères et de particules sur un substrat conducteur. L’association de deux éléments de nature différente permet alors de conférer des propriétés spécifiques à ce nouveau matériau dont les applications potentielles concernent différents secteurs industriels tels que les microtechniques, l’optique, l’électronique… Dans un premier temps, la surface de substrats d’or à été fonctionnalisée par des films de polymère (polybithiophènes et polytris) [5-(2,2ۥ-bithiophène)] méthanol), obtenus par électropolymérisation. L’influence de plusieurs paramètres sur la formation des films éléctropolymérisés a été étudiée : nature et concentration du monomère, composition de la solution (sel de fond), vitesse de formation du film… Différentes techniques de caractérisation des films obtenus (microscopies optique et électronique, ellipsométrie spectroscopique, AFM) ont été employées afin de caractériser la morphologie et l’épaisseur de ces films. Le suivi in situ de la formation de films électropolymérisés a également été étudié par réflectométrie laser à angle fixe couplée à la voltamétrie cyclique. Ainsi une corrélation entre les morphologies des films obtenus et les signaux réflectométriques a pu être réalisée. Les résultats obtenus ont été appuyés par la détermination des indices de réfraction et des épaisseurs par ellipsométrie spectroscopique ainsi que par des mesures d’absorbance par spectrophotométrie UV-Visible des nanoparticules inorganiques (silice) absorbées sur des microparticules organiques (latex) a été réalisé sur une surface métallique non fonctionnalisée. Les particules de latex de taille micrométrique permettent de contrôler leur transport sur la surface et les particules nanométriques apportent la fonctionnalité souhaitée. Le dépôt électrophorétique des particules a été étudié en fonction de différents paramètres physico-chimiques (Ph, concentration et nature d’additifs organiques, polarisation…) Selon les conditions expérimentales, le dépôt des particules composites peut être réversible ou irréversible. De plus la désorption des nanoparticules est observée dans certains cas. Après avoir sélectionné les conditions expérimentales afin d’avoir un dépôt optimal de particules composites (sans désorption des nanoparticules), l’assemblage des particules composites sur le substrat métallique fonctionnalisé par le film de polymère a été étudié. Lors de leur dépôt électrophorétique, les particules s’absorbent préférentiellement autour des agrégats de films polymères.

  • Titre traduit

    Functionalisation and characterisation of surfaces by polythiophene films and electrodeposition of composite particles


  • Résumé

    The objective of this study was to synthesize composite materials made of polymer and particles on a conductive substrates. The combination of two elements of different nature allowed to obtain specific properties of the new material. This application for composite material are of potential interest to various industrial sectors :micro-engineering, optics, electronics… Initially, the surface of gold substrates was functionalized with polymer films (polybithiophene and polytris [5-(2,2ۥ-bithiophène)] méthanol]), obtained by electropolymerization. The influence of different parameters on the formation of electropolymerized films was studied : the nature and concentration of the monomer, composition of electrolyte, scan rate of film formation… Different techniques (optical and scanning electron microscopy, spectroscopic ellipsometry, AFM) were used to characterize the morphology and thickness of these films. The in situ formation of electropolymerized films was also studied, using a fixed angle laser reflectometer coupled with cyclic voltammetry. A correlation between the morphologies of the films and reflectometry signals was achieved. The results obtained were supported by measuring the refractive index and thickness of the films by spectroscopic ellipsometry and absorbance by UV-Visible spectrophotometry. Secondly, the assembly of composites particles, consisting of inorganic nanoparticles (silica) absorbed onto organic microparticles (latex) was performed on a metal surface. Micrometer-sized latex particles allowed to control their transport to the surface and the nanoparticles provided the desired functionality. The electrophoretic deposition of particles was studied as a function of different physicochemical parameters (pH, concentration and nature of organic additives, polarization…). The deposition of the composite particles may be reversible or irreversible, depending on experimental conditions. Furthermore, desorption of nanoparticles is observed in some cases. After selecting the experimental conditions for optimum deposition of composites particles (without desorption of nanoparticles), the assembly of these particles on the functionalized metal substrate by polymer film was studied. During their electrophoretic deposition, the particles absord mainly around clusters of polymer films.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (187p. )
  • Annexes : Bibliogr. p.180-184

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
  • PEB soumis à condition
  • Cote : SCI.BESA.2010.34
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