Fabrication de matériaux composites innovants base argent renforcés par des nanotubes de carbone par différents procédés de mise en forme

Manufacturing of innovative silver-matrix composites reinforced by carbon nanotubes

• Auteur / Autrice : Maël Pontoreau
• Direction : Jean-François Silvain, Christine Bourda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 02/07/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (Pessac)
• Jury : Président / Présidente : Mario Maglione
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : France Chabert, Pierre-Marie Geffroy
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Laurent, Marc Leparoux
• DOI : 10.70675/88666fadze1edz4006zbaa5z6806d79d7fb4

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites à matrice métallique

Métallurgie physique

Mots clés libres

Argent

Nanotubes de carbone

Métallurgie des poudres

Extrusion

Silver

Carbon nanotubes

Powder metallurgy

Extrusion

Résumé

L'amélioration de la durée de vie des contacts électriques passe par l'augmentation des propriétés mécaniques, électriques et thermiques des matériaux de contact faits en argent. Dans ce contexte, les nanotubes de carbone (NTC) ont été identifiés comme un renfort de choix du fait de leurs propriétés mécaniques, électriques et thermiques extraordinaires. La réalisation d'un matériau composite à matrice argent et à renfort NTC est néanmoins un challenge qui reste à relever. En effet, les NTC sont des nanomatériaux qui sont enchevêtrés lorsqu'ils sont fournis à l'état de poudre. Les travaux de cette thèse ont permis de mettre en place deux procédés débouchant sur l'élaboration de poudres composites Ag/NTC au sein desquelles les NTC sont distribués de manière homogène. A partir de ces poudres, des matériaux composites ont été densifiés puis extrudés. L'analyse de la microstructure des matériaux composites ainsi que des propriétés physiques de ces matériaux composites ont mis en relation la modification des propriétés avec le pourcentage volumique et l'orientation des NTC au sein de la matrice Ag. Entre autres, l'augmentation significative de la dureté et la conservation des propriétés thermiques et électriques constatée pour ces matériaux composites pourraient augmenter la durée de vie des matériaux de contact et trouver une application à court terme dans le monde industriel.

The enhancement of mechanical, thermal and electrical properties of silver could lead to an increase of the life cycle of electrical contacts. In this framework, carbon nanotubes (CNT) have been identified as a potential reinforcement thanks to its high mechanical, thermal and electrical properties. The development of metal matrix composite Ag/CNT is challenging regarding the CNT nanometric size. Indeed, CNT are nanomaterials which are entangled in its powder form. The work of this PhD has led to the implementation of two processes for the synthesis of a Ag/CNT composite powders in which the CNTs are homogeneously dispersed. From these powders, composite materials were densified and then extruded. The analysis of the microstructure as well as the physical properties of these composite materials related the change in properties to the volume percentage and orientation of the CNTs within the Ag matrix. Among other things, the significant increase in hardness and the conservation of thermal and electrical properties observed for these composite materials could increase the life cycle of the contact materials and find a short-term application in the industrial world.