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Accueil du site > Reserve Emploi / Thèse / Stages > Thèses 2006-2009 au CRPP : sujets proposés

Solutions de nanotubes de carbone polyélectrolytes : obtention de fibres et fonctionnalisation

Directeur de thèse : Alain Pénicaud

Tout récemment au CRPP, a été mis au point une dissolution douce des nanotubes de carbone (NTC) dans laquelle un sel de NTC, de formule [Na(THF)]nNT se dissout spontanément, i.e. sans apport extérieur d’énergie mécanique (en particulier sans sonication), dans des solvants organiques polaires (A. Pénicaud et al., J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8 ; remarqué dans Editor’s choice, Science, 2004, 306, 2165 ; A. Pénicaud et al. brevet FR 03 15 582). L’ intérêt majeur de cette dissolution douce est l’absence de dommages aux NTC. Contrairement aux méthodes utilisées jusqu’à présent (fonctionnalisation chimique via traitement acide, tensioactifs + sonication), les polyélectrolytes NTC gardent leur longueur originale. La dissolution douce permet donc le rapport d’aspect maximum (longueur/diamètre) pour un échantillon donné de NTC.

Fibres de nanotubes : L’obtention de fibres de nanotubes de carbone, résultat pionnier obtenu au CRPP (B.Vigolo et al. Science, 290 (2000) 1331-1334 ; P.Poulin et al., brevet WO 0163028) est un sujet de haute compétition car les propriétés mécaniques et électromécaniques des fibres sont particulièrement prometteuses. Le procédé de filage du CRPP a déjà permis l’obtention des fibres les plus tenaces connues à ce jour. Comme dans toutes les mises en forme actuelles de NTC, les propriétés sont aujourd’hui limitées par les verrous de l’individualisation et du non-endommagement des tubes lors de la mise en forme. Nous avons une opportunité pour débloquer ce verrou en utilisant les polyélectrolytes NTC. il s’agit ici de tirer parti de deux savoirs faire pionniers du laboratoire (fibres de NTC et solutions polyélectrolytes de NTC) afin d’obtenir des matériaux de performances inégalées à ce jour. Il s’agit d’adapter aux solutions organiques de sels de nanotubes la méthodologie qui a réussi aux dispersions aqueuses. On explorera donc la composition de solutions coagulantes pour obtenir des fibres à partir des solutions organiques de NT (solutions aqueuses ou organiques, salées ou non, composition et charge du sel, présence de polymère ou non, nature de ce polymère). On étudiera ensuite l’optimisation des paramètres de coagulation (concentration en nanotubes, nature des nanotubes (monoparoi, doubleparoi, multiparois, ...) ainsi que les aspects physiques de la coagulation (vitesse des flux, taille des buses, rinçage, séchage, oxydation à l’air). Les variations des différents paramètres seront validées par des mesures physiques sur les fibres obtenues, en particulier des mesures mécaniques et électriques.