Renforts hybrides pour composites à matrice polymérique multifonctionnelle haute performance

par Chaohe Hu

Projet de thèse en Science des Matériaux

Sous la direction de Jinbo Bai.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec MSSMAT - Mécanique des sols structures et Matériaux (laboratoire) et de CentraleSupélec (2015-....) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-06-2018 .


  • Résumé

    Les composites à matrice polymère (PMC) ont attiré beaucoup d'attention ces dernières années en raison de leur poids léger, de leur faible coût, de leur résistance mécanique élevée, etc. Ils sont largement utilisés dans les domaines de l'électronique, de la construction et de la médecine. Comparé au matériau unique, PMC a les avantages possédés par la matrice polymère et les charges. Pendant ce temps, les propriétés nouvelles pourraient être générées par la combinaison. Ce phénomène a été décrit comme l'effet "1 + 1> 2". Généralement, la PMC était composée de matrice polymère et de charges fonctionnelles, les propriétés des composites dépendent du type de celles-ci. PP, PE, PVDF et leurs copolymères sont la matrice polymère la plus représentative. Ils ont les avantages des flexibilités, un traitement facile, une rigidité diélectrique élevée et une faible perte diélectrique, mais il existe encore de nombreux défauts qui limitent leur développement ultérieur, tels que la faible résistance mécanique, le vieillissement et la faible température de fonctionnement. Le nanomatériau, base de la nanotechnologie, est l'élément le plus dynamique de la recherche et très prometteur pour une application pratique. Les nano-céramiques inorganiques (telles que TiO2, BT, SiC, etc.) et les nano-matériaux carbonés ont souvent été utilisés comme charges pour améliorer les propriétés de divers aspects de la PMC. Composites multifonctionnels avec des caractéristiques de faible dimension et intelligents ont reçu une attention considérable au cours des dernières années. Ils ont non seulement les propriétés spéciales du nanomatériau, mais peuvent également acquérir des propriétés optiques, électriques, magnétiques et biologiques optimisées en combinant organiquement la fonction respective de différents composants, tout en conservant leurs caractéristiques physiques et chimiques d'origine. Dans cette recherche, une série de nano-charges ont été conçues et synthétisées. Nous étudierons l'influence de la morphologie, du traitement de surface, de la taille, de la structure des charges inorganiques sur les propriétés mécaniques et électriques des films minces polymères hybrides et étudierons l'interaction, l'effet et le mécanisme entre les charges et la matrice polymère.

  • Titre traduit

    Hybrid fillers for high performance multi-functional polymer matrix composites


  • Résumé

    Polymer matrix composites (PMC) have drawn much attention in recent years because of their light weight, low cost, high mechanical strength, etc. They are widely used in the fields of electronic, construction and medicine. Compared with the single material, PMC has the advantages possessed by both of the polymer matrix and fillers. Meanwhile, the novel properties could be generated by the combining. This phenomenon was described as the effect “1 + 1 > 2”. Generally, PMC was composed of polymer matrix and functional fillers, the properties of composites depend on the type of them. PP, PE, PVDF and their copolymers are the most representative polymer matrix. They have the advantages of flexibilities, easy processing, high dielectric strength and low dielectric loss, but there are still many defects which limited their further development, such as the poor mechanical strength, aging and low operating temperature. Nanomaterial, as the basis of nanotechnology, is the most dynamic element in the research and is very promising for practical application. The nano inorganic ceramics (such as TiO2, BT, SiC, etc.) and carbon nano materials were often used as the fillers to enhance the properties in various aspects of the PMC. Multifunctional composites with low-dimensional and intelligent features have received considerable attention in recent years. They not only have the special properties of nanomaterial, but also can acquire optimized optical, electrical, magnetic, and biological properties by combining the respective function of different component organically, and meanwhile keep their original physical and chemical characteristics maintained. In this research, a series of nano fillers were designed and synthesized. We will study the influence of the morphology, surface treatment, size, structure of the inorganic fillers on the mechanical and electrical properties of hybrid polymer thin films, and investigate the interaction, effect and mechanism between the fillers and polymer matrix.