Annuaire  |  Flux RSS  |  Espace presse  |  Intranet  |  Webmail  |  Videos  |    Photos   Les nanocomposites hybrides  Nanocomposites and piezoelectric polymers 

Nanocomposites et polymères piézoélectriques

Elaboration, mise en forme, fonctionnalisation et valorisation de nanocomposites hybrides (nanoparticules inorganiques/matrice polymère) pour des micro-dispositifs.

Animateur : Didier Rouxel

Partenaires récents : Pr Sabu Thomas (University Mahatma Gandhi, Kottayam, India), Pr Vesselin Strashilov (University of Sofia, Bulgaria), Dr Rafael Jimenez Riobo (Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, CSIC, Madrid, Spain), Pr Christine Galez, Pr Ronan Le Dantec, Dr Yannick Mugnier (Université de Savoie-Mont-Blanc, France), Dr Cecile Venet, Dr Emmanuel Sénéchault (Schneider Electric SA), Dr Fabrice Dominguez Dos Santos (Arkema SA), Dr François Bauer (Piézotech SA)

Depuis 2005 ce groupe développe une thématique axée sur l’élaboration et la caractérisation de nanocomposites hybrides constitués de nanoparticules inorganiques (principalement des oxydes) incorporées dans des matrices polymères. L’objectif à long terme est l’intégration de ces matériaux dans des capteurs ou des actionneurs avec une visée plus particulière sur le domaine de la biologie et de la santé.

Ces polymères nanocomposites peuvent permettre un renfort des propriétés (par exemple, de la rigidité), leur ajustement (par exemple, l'indice de réfraction) ou leur combinaison (par exemple des qualités optiques non linéaires sont conférées par les nanoparticules). Une partie de notre recherche consiste à étudier expérimentalement et de façon systématique les paramètres de fabrication du composite (en fonction du type de nanoparticules, du pourcentage massique, de leur fonctionnalisation…) et d’autre part à modéliser les phénomènes de dispersion de nanoparticules ou de renfort des matrices par addition de nanostructures.  Nous avons ainsi contribué à la compréhension des mécanismes physico-chimiques impliqués dans l’élaboration de ces matériaux en vue d’une optimisation de leurs propriétés.

Par ailleurs nous avons adapté les techniques de mise en forme de couches minces, par spin-coating et enduction, ainsi que de polarisation, aux polymères nanocomposites ferroélectriques. C’est le cas pour le polymère P(VDF-TrFE) exploité notamment pour ces propriétés piézoélectriques et sa bio-compatibilité. Deux techniques de polarisation par application de champs électriques par contact et par décharge corona ont été transposées avec succès à ces matériaux nanocomposites polymères élaborés à l’IJL.

             

 Résonateurs (de type OMR) constitués d’un film polymère piézoélectrique (P(VDF-TrFE)/nano-LiNbO3) sur substrat souple (PET)

                                                                      

Enfin, nous avons développé un savoir-faire concernant  les techniques de réalisation de micro-systèmes (SAW, BAW…) sur ces films souples nous permettant de caractériser certaines propriétés spécifiques de nos matériaux (piézoélectricité, coefficient de couplage,…) et de montrer les perspectives d’applications de ces dispositifs ainsi que leurs avantages sur celles obtenues sur film minces piézoélectriques inorganiques conventionnels (ZnO, AlN,…).

Ce groupe est par ailleurs expert en spectroscopie et microscopie Brillouin, une technique puissante qui donne accès aux constantes élastiques des matériaux. Il a piloté récemment le projet ANR NANO-POP, «Nanocomposites à Propriétés Piézoélectriques et Optiques non linéaires». Il conduit actuellement le Projet Maturation DAMCOM, "Dispositif d'Aide au Monitoring pour la Chirurgie de l'Oreille Moyenne", financé par la SATT Grand Est. Dans ce dernier projet, les films nanocomposites piézoélectriques sont à la base d'un capteur de vibrations intégré dans un outil chirurgical.

Liste de publications :

 Temperature study of Potassium Niobate (KNbO3) elastic constants by Brillouin spectroscopy.J. Eschbach, B. Vincent, D. Rouxel, M. El Hakiki, O. Elmazria, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control 56 (3), art. no. 4816071 (2009) 644-648

 New synthesis of nano-sized niobium oxides and lithium niobate particles and their characterization by XPS analysis Aufray, M.; Menuel, S.; Fort, Y.; Eschbach, J.; Rouxel, D.; Vincent, B. J. Nanosci. Nanotechnol. 9, (2009) 4780-4785

 Multiscale characterization of single-walled carbon nanotube/polymer composites by coupling Raman and Brillouin spectroscopyB. Vigolo, B.Vincent, J. Eschbach, P. Bourson, J.F. Mareche, E. Mc Rae, A. Muller, A. Soldatov, J.M. Hiver, A. Dahoun, D. Rouxel, Journal of Physical Chemistry C 113 (41), (2009) 17648-17654

 Nanocomposites PMMA/SiO2: Brillouin scattering and tribological studyD. Rouxel, J. Eschbach, B. Vincent, R. Kouitat, Int. J. Surface Science and Engineering, Vol. 4, Nos. 4/5/6, (2010) 322-336 

 Effect of ultrasonication and dispersion stability on the cluster size of alumina nanoscale

particles in aqueous solutions     

V. S. Nguyen, D. Rouxel, R. Hadji, B. Vincent, Y. Fort, Ultrasonics Sonochemistry 18 (2011) 382–388

 In situ crystallization and growth dynamics of acentric iron iodate nanocrystals in w/o microemulsions probed by Hyper-Rayleigh Scattering measurements Y. Mugnier, L. Houf, M. El-Kass, R. Le Dantec, G. Djanta, L. Badie, R. Hadji, B. Vincent, J. Eschbach, D. Rouxel, C. Galez, J. Phys. Chem. C, 115 (2011) 23–30

 Experimental evidence of locally resonant sonic band gap in two-dimensional phononic stubbed plates. Mourad Oudich, Matteo Senesi, M. Badreddine Assouar, Massimo Ruzenne, Jia-Hong Sun, Brice Vincent, Zhilin Hou, and Tsung-Tsong Wu. Phys. Rev. B 84, 165136 (2011)

 Investigation of Elastic Constants of Polymer/Nanoparticles Composites using the Brillouin Spectroscopy and the Mechanical Homogenization Modeling G. Maurice, D. Rouxel, R. Hadji, B. Vincent, M. Taghite, R. Rahouadj, Polymer Engineering and Science, 13 DEC 2012. DOI: 10.1002/pen.23397.

Preparation and Characterization of P(VDF-TrFE)/Al2O3 nanocomposite. R. Hadji, V. S. Nguyen, B.Vincent, D. Rouxel, and F. Bauer, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 59(1), pp.163-167,2012.

 Nanocomposite piezoelectric films of P(VDF-TrFE) /LiNbO3. V. S. Nguyen, L. Badie, E. Lamouroux, B. Vincent, F. Domingues Dos Santos, Maëlen Aufray, Y. Fort, D. Rouxel, J. Appl. Polym. Sci., 16 NOV 2012. DOI: 10.1002/app.38746.