Structure et propriétés de fibres composites polymère-nanotubes de carbone obtenues par voie fondu

• Auteur / Autrice : Fabienne Grillard
• Direction : Philippe Poulin, Cécile Zakri
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-physique
• Date : Soutenance le 21/09/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche Paul Pascal (Pessac ; 1963-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Gaillard, Philippe Richetti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Gérard, Philippe Serp

Mots clés

Mots clés contrôlés

Extrusion par voie fondue

Torsion (mécanique)

Propriétés mécaniques

Effet mémoire de forme

Extrusion (mécanique)

Polymères

Propriétés électriques

Composites à fibres

Nanotubes

Mots clés libres

Nanotubes de carbone

Polymère

Composite

Extrusion

Fondu

Filage

Mémoire de forme

Mémoire de température

Torsion

Carbon nanotubes

Polymers

Composites

Extrusion

Melt

Spinning

Shape memory

Temperature memory

Torsion

Résumé

Cette thèse rapporte l’étude des propriétés de fibres composites polymère/nanotubes de carbone obtenues par voie fondu. Contrairement aux fibres produites jusqu’à présent par cette technologie, les fibres réalisées dans cette thèse sont conductrices. Les propriétés électriques sont étudiées en fonction de différents paramètres dont la température et les contraintes mécaniques. Par un modèle analytique, il est montré que l’étirement induit par leprocédé entraine une translation relative des nanotubes et une perte de contacts électriques.Ces fibres possèdent aussi des propriétés thermomécaniques originales comme des effets à mémoire de forme et à mémoire de température. Cette dernière est reflétée par un pic de contrainte générée à la température de déformation du matériau. Ces effets ont pu être mis en évidence sur des déformations de type traction et torsion. Même si ces effets sont gouvernés par le polymère, l’introduction des nanotubes apporte des améliorations des propriétés.

This thesis reports the study of the properties and structure of carbon nanotube / polymercomposite fibers obtained by melt spinning. By contrast to most fibers produced by thistechnology, the fibers produced in this thesis are electrically conductive. The conductivityproperties are studied as a function of various parameters including temperature andmechanical stress. It is shown that fiber drawing induced by the process leads to a relativetranslation of the nanotubes relative to each other and to a loss of electrical contacts. Ananalytical model accounts for this phenomenon and reproduces the experimental results.Polymer-nanotube fibers exhibit also particularly original thermomechanical properties suchas shape memory effects that are controllable by the programming process. Surprisingly, thefibers have a temperature memory reflected by a peak of the generated stress at thetemperature at which the materials has been programmed. These effects have beendemonstrated for various types of deformations including elongation and torsion. Althoughthese effects are governed by the properties of the polymer, it is shown that the introductionof nanotubes provides significant improvements of the thermomechanical properties.