Dispersion de nanotubes de carbone et intégration de la fonction de conductivité électrique dans les matériaux composites structuraux

par Ihab El Sawi

Thèse de doctorat en Génie mécanique et mécanique des matériaux

Sous la direction de Philippe Olivier et de Philippe Demont.

Soutenue en 2010

à Toulouse 3 .

mots clés

• Polymère chargé
• Composite
• Epoxy
• Nanotubes de carbone
• Propriétés électrique
• Rhéologie
• Nanotubes
• Conduction électrique
• Composites à fibres de carbone

Résumé

Un procédé de dispersion des NTC dans l'eau puis dans une matrice époxy en présence de molécules amphiphiles est proposé ici. Le mélange NTC/Epoxy a fait l'objet d'une étude de cinétique de réaction et rhéologie. Le mode de conduction électrique des composites NTC/époxy en fonction de la fréquence et la température est déterminé. Une étude Thermomécanique Dynamique du composite NTC/Epoxy montre que module de cisaillement augmente avec le taux de NTC pour des températures supérieures à la Tg de la matrice. La dernière partie est dédiée à l'élaboration et caractérisation de stratifiés composites NTC/fibres de carbone/époxy. La conductivité électrique des stratifiés est améliorée par la présence de NTC. Enfin, les NTC ont permis d'améliorer de 30% le taux de restitution d'énergie (GIC).

Titre traduit

Dispersion of carbon nanotubes and integration of electrical functionality into high performance composite materials

Résumé

A process of dispersion of Double-Welled Carbon Nantubes (DWCNTs) assisted with amphiphilic molecules in water then in an epoxy matrix is proposed here. The DWCNTs/Epoxy mixtures were subject to reaction kinetic and shear flow study. The electrical conductivity of the DWCNTs/epoxy composites according to the frequency and the temperature is analysed. Dynamic Mechanical Analysis of the DWCNTs/Epoxy composites shows increasing of elastic shear modulus with DWCNTs content for temperatures higher than Tg of the matrix. The last part is dedicated to the development and characterization of composite laminates DWCNTs/Carbon fibres/Epoxy resin. The electric conductivity of the laminates is increased by the presence of DWCNTs and the DWCNTs improve the (GIC) by 30% compared with laminates made without DWCNTs.