Analyse thermique avancée de nanofibres polymères

Advanced thermal analysis of electrospun polymer nanofibers

• Auteur / Autrice : Tasnim Missaoui
• Direction : Éric Dargent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 28/03/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Allison Saiter-Fourcin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Gaucher, Frédéric Joseph Heim, Joseph Lejeune, Nicolas Delpouve
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Gaucher, Frédéric Joseph Heim

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymorphisme (cristallographie)

Calorimétrie différentielle à balayage

Relaxation, Phénomènes de

Nanofibres

Mots clés libres

Nanofibre

Relaxation structurale

Structure polymorphique

Calorimétrie différentielle à balayage rapide

Nanofibers

Structural relaxation

Polymorphic structure

Fast scanning calorimetry

Résumé

Les nanofibres électrofilées représentent une nouvelle classe de matériaux combinant à la fois légèreté et propriétés mécaniques exceptionnelles ayant un énorme potentiel d’application dans plusieurs domaines. Cependant, l'aspect structure-propriétés des nanofibres n'est pas encore maîtrisé en raison des difficultés liées à leur structure nanométrique. L’objectif de ce travail est de contribuer à la compréhension d’une caractéristique particulière des nanofibres qui est l’orientation macromoléculaire, un critère généralement cité quand il s’agit des propriétés des nanofibres, par l’étude des mats de nanofibres en polyamide 6 (PA6) et polyacrylonitrile (PAN). Cette étude a été menée à l'aide de techniques spectroscopiques thermiques. La calorimétrie différentielle à balayage rapide (FSC) a permis de sonder la signature de l'orientation macromoléculaire dans les mats de nanofibres de PAN par l'étude de leur cinétique de relaxation structurale, qui s'est avérée plus lente lorsque le diamètre des nanofibres diminue. L'étude de la structure cristalline des mats de nanofibres de PA6 a révélé la prédominance d'une conformation cristalline polymorphe avec une meilleure stabilité thermique pour les nanofibres les plus fines.

Electrospun nanofibers have emerged as a new class of materials that combines both lightweight and compelling mechanical properties, promising a new area of less expensive and more efficient materials to be used in a wide range of applications. However, the structure-properties aspect of nanofibers has not been fully elucidated due to difficulties associated with their nanostructunanofibre, relaxation structurale, structure polymorphique, calorimétrie différentielle à balayage rapidere. The aim of this research is to contribute to the understanding of a particular feature of nanofibers which is the molecular orientation, a feature that is generally mentioned to explain the properties of electrospun fibers, by the study of the polyamide 6 (PA6) and polyacrylonitrile (PAN) nanofiber mats. This study was conducted using spectroscopic techniques and thermal techniques. The Fast Scanning Calorimetry (FSC) allowed to trace the signature of molecular orientation in PAN nanofiber mats by the investigation of their structural relaxation kinetics, that was found to be slower as nanofibers diameters decrease. The study of the crystalline structure of PA6 nanofiber mats revealed the predominance of a polymorphic crystalline conformation and its higher thermal stability for thinner nanofibers, which illustrated the tunability of the nanofibers crystalline structure when varying their processing parameters.