Développement de composites polymères conducteurs (CPC) en couches minces pour la détection de vapeurs

Development of conductive polymer composites (CPC) in thin layers for vapor sensing

• Auteur / Autrice : Audrey Bouvrée
• Direction : Jean-François Feller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Lorient

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs de gaz

Couches minces

Composites polymères

Conducteurs organiques

Mots clés libres

Nanoparticules de carbone

Nanoparticules d'Or

Percolation

Résumé

Ce travail de thèse a pour objectif l'élaboration de nouveaux Composites Polymères Conducteurs en couches minces possédant des propriétés chémo-électriques nécessaires à la détection de solvant. Le premier chapitre de ce mémoire est une étude bibliographique permettant d'introduire et de présenter les CPC. Le principe de la percolation sur lequel repose la conductivité de ces composites ainsi que le principe de la détection de vapeurs sont notamment abordés. La diffusion de solvant dans une matrice polymère est également abordée afin de cerner quels sont les phénomènes responsables de la détection. Le chapitre se conclut par une présentation des différentes applications des CPC. L'étude bibliographique présentée dans le second chapitre permet d'aborder la structuration de réseaux de nanoparticules conductrices en couche mince, qui peut être contrôlée par différentes stratégies (utilisation de volumes exclus, auto-association des charges conductrices, modification des énergies de surface). Le troisième chapitre est consacré aux matériaux et techniques exploités pour l'élaboration et la caractérisation des CPC. Le quatrième chapitre présente l'élaboration et les caractérisations morphologiques et chémo-électriques de couches minces de CPC microstructurés à base de nanoparticules de carbone, obtenus par vaporisation couche par couche. Le dernier chapitre est consacré à l'élaboration et la caractérisation de CPC nanostructurés à base de nanoparticules d'or. Les nanoparticules d'or sont individuelles, ce qui permet de mener des investigations pour structurer le réseau conducteur, afin d'apporter des informations quant aux mécanismes de conduction à l'échelle nanométrique.

The aim of this thesis is to develop new Conductive Polymer Composites in thin layer with chemo-electric properties for solvent sensing. The first chapter is a literature review to introduce and present CPCs. The percolation and vapor sensing principles are discussed. The solvent diffusion in a polymer matrix is also addressed in order to identify what are the phenomena responsible for sensing. Finally, a presentation of different applications for CPCs. The second chapter is a literature review and deals with the structuration of the conductive nanoparticles network in thin layers. The third chapter is devoted to materials and techniques used in the preparation and characterisation of CPCs. The fourth chapter presents the preparation, morphological and chemo-electrical characterisations of thin layers of microstructured CPCs-based carbon nanoparticles. The final chapter presents the preparation and characterization of nanostructured CPCs-based gold nanoparticles.