Structure et propriétés de fibres de nanotubes de carbone à haute énergie de rupture

par Pierre Miaudet

Thèse de doctorat en Sciences chimiques. Physicochimie de la matière condensée

Sous la direction de Philippe Poulin et de Cécile Zakri.

Soutenue en 2007

à Bordeaux 1 .

mots clés

• Nanotube de carbone
• Polymère
• Fibres haute performance
• Mémoire de forme
• Absorption d'énergie

Résumé

Cette thèse rapporte l’étude de fibres composites nanotubes de carbone/polymère qui présentent des propriétés originales, dont notamment une très forte énergie de rupture potentiellement utile pour de futures applications balistiques. En effet, leur capacité d’absorption d’énergie est la plus importante jamais observée pour un matériau. Cette propriété est liée à la structure composite des fibres, qui est plus proche de celle des fibres naturelles comme la soie d’araignée, que de celle des fibres synthétiques hautes performances usuelles. La thèse présente des études de l’influence de modifications structurales sur les propriétés mécaniques, électriques et thermomécaniques des fibres, qui ont mis en évidence de nouvelles propriétés, comme des effets mémoire de forme et de température. Nous espérons que les résultats fondamentaux obtenus dans ce travail aideront au développement de diverses applications, notamment dans le domaine des textiles et matériaux de protection balistique.

Titre traduit

Structure and properties of carbon nanotube fibers with high energy to failure

Résumé

This thesis deals with the study of polymer/carbon nanotube composite fibers with original properties. They particularly exhibit a very high toughness, potentially useful for future ballistic applications. Indeed, their ability to absorb energy is the most important ever observed for a material. This property is linked with composite structure of the fibers, which is closer from the natural fibers one like spider silk, than from usual high performance synthetic fibers one. This manuscript presents studies about the influence of structural modifications on mechanical, electrical and thermo‐mechanical properties of the fibers, which highlighted new properties, such as shape and temperature memory effect. We hope that the fundamental results obtained in this work will help for the development of several and various applications, particularly in the field of textiles and protection materials.