Sonder l'interaction et la dispersion des nanotubes de carbone avec des matrices métalliques et de polymères

Probing interaction and dispersion of carbon nanotubes in metal and polymer matrices

• Auteur / Autrice : Ekaterina Pavlenko
• Direction : Wolfgang Bacsa, Pascal Puech
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie Raman

Composites

Nanotubes

Mots clés libres

Matériaux composites

Nanotubes de carbone

Poly (éther-éther-cétone)

Spectroscopie Raman

Microscopie électronique en transmission

Dispersion

Résumé

L'incorporation de nanotubes de carbone (NTC) dans des polymères et des métaux modifie leurs propriétés intrinsèques. Disperser des NTCs uniformément dans une matrice reste difficile du fait de leur forte agglomération. La spectroscopie Raman est une technique particulièrement adaptée pour détecter la présence et l'interaction avec l'environnement de NTCs. Dans ce travail, la spectroscopie Raman est utilisée, en association avec d'autres techniques, pour étudier les NTCs dans une matrice métallique ou polymère. Le dopage avec des super-acides, l'analyse de défauts dans les zones d'usure et la dispersion des NTCs sont abordés. L'analyse statistique des images Raman permet de générer des histogrammes permettant d'estimer la quantité et la dispersion des NTCs. La diffusion lors de recuit d'un polymère thermoplastique poly (éther-éther-cétone) ou PEEK dans des NTCs agglomérées est étudiée par imagerie Raman et microscopie électronique. Les mesures de transport électronique en fonction de la température et de la concentration de NTCs montrent une forte conductivité électrique compatible avec la formation d'un réseau percolant de NTCs.

The incorporation of carbon nanotubes (CNTs) into polymers and metals modifies their intrinsic properties. Dispersing CNTs uniformly in a matrix remains challenging due to strong tube agglomeration. Raman spectroscopy is a compelling technique to detect the presence of CNTs and their interaction with the environment. In this work, Raman spectroscopy is applied in association with other techniques to investigate CNTs in a metallic or polymer matrix. Doping with superacids, analysis of defects in friction wear and CNT dispersion are investigated. Statistical analysis of Raman images are used to generate histograms of Raman bands maps in order to estimate the amount of CNTs and their dispersion. The diffusion of a Poly (Ether Ether Ketone) PEEK thermoplastic polymer into agglomerated carbon nanotubes when annealing on the surface of a polymer sheet is studied by Raman imaging and transmission electron microscopy. Electronic transport measurements as a function of temperature and CNT concentration show high electrical conductivity consistent with the formation of a uniform percolating CNT network.