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Catégorie : Soutenances de thèse et de HDR

Jeudi 9 juillet 2020 : Soutenance de thèse de Adrien LÉTOFFÉ : Élaboration et caractérisation d’une matrice polypropylène chimiquement modifiée et chargée GNP/Graphène fonctionnalisés

Adrien LÉTOFFÉ, Doctorant, ATER au sein de l'équipe "Physique, Mécanique et Plasticité" de l'Institut Jean Lamour, soutient sa thèse intitulée :

"Élaboration et caractérisation d’une matrice polypropylène chimiquement modifiée et chargée GNP/Graphène fonctionnalisés"

 

Date et lieu :
Jeudi 9 juillet 2020 à 13h30
Campus Artem
Amphithéâtre 100

Composition du jury :

Directrice de thèse :

- Isabelle Royaud
Professeure, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine

Co-directeur de thèse :

- Marc Ponçot,
Maitre de conférences HDR, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine

Examinateurs :

- Anne-Sophie Caro
Maitre de conférences HDR, Ecole des Mines, Ales,

- Jean-Luc Six
Professeur, LCPM, Université de Lorraine,

- Anatoli Serghei
CR CNRS HDR, IMP Lyon1, Université de Lyon

- Patrice Bourson
Professeur, LMOPS, Université de Lorraine

Rapporteurs :

- Edith Peuvrel-Disdier
CR CNRS HDR, CEMEF, Mines ParisTech, Sophia Antipolis

- Daniel Schmidt
Associate Professor, LIST, Luxembourg, Rapporteur

Résumé :

Au cours de la dernière décennie, la prise de conscience écologique a fortement impacté les domaines de la recherche et de l’industrie. Pour diminuer la production de gaz à effet de serre, ainsi que la consommation en ressources premières, de nombreux changements sont à apporter au mode de production et de consommation humaine. Dans le domaine des transports, plusieurs pistes de recherche sont possibles, comme l’allégement des structures, permettant une économie d’énergie. L’une des meilleures pistes pour permettre cet allégement est l’élaboration de nouveaux matériaux composites métal/polymère. La partie organique d’un tel composite doit présenter une bonne adhésion aux surfaces métalliques, de bonnes propriétés mécaniques, notamment d’endommagement volumique, mais aussi de conductivité thermoélectrique. L’objectif de ce travail de thèse est l’élaboration d’une telle matrice par l’emploi de procédé facilement transposable à l’échelle industrielle.

Afin d’assurer l’adhésion aux surfaces métalliques, la matrice sélectionnée pour l’élaboration de ce multimatériau est le polypropylène greffé anhydridemaléique (PP-g-MAH.) Cette matrice de départ, grâce à ses greffons MAH, présente des propriétés chimiques très intéressantes au détriment de ses propriétés mécaniques. Afin de contourner ce problème, une nouvelle méthode de réticulationdu PP-g-MAH par l’emploi  de  polyéther  amine  (double  et  triple)  à  été  développée.  Plusieurs  configurations  de  réticulation  ont  été réalisées par extrusion réactive. L’évolution de la réticulation suivant le type d’élaboration et son impact sur la microstructure et les propriétés mécaniques des matrices ont été déterminés. Le principal changement obtenu est le passage d’un comportement mécanique fragile à un comportement ductile. Ce changement de propriété a été analysé de manière post mortemet in situà un essai de traction uniaxial, ce qui a permis de mettre en évidence l’impact de la réticulation sur les micro-mécanismes de déformation des matrices.

Afin d’apporter au matériau les propriétés de conductivité thermoélectrique souhaitées et un renforcement mécanique, la solution employée a été l’ajout d’une nano-charge de carbone lors de l’extrusion. La charge sélectionnée est une nano-charge de graphite. Afin d’améliorer la dispersion du carbone au sein du polymère, d’augmenter la compatibilité charge/matrice et d’assurer unepercolation mécanique et électrique à faible concentration, une nouvelle méthode d’exfoliation/fonctionnalisation du graphitepar décharges plasma pulsées en surface d’un liquide a été mise au point. Cette nouvelle méthode de fonctionnalisation a permis la diminution de l’épaisseur des nanocharges de carbone, ainsi que la légère oxydation de leurs surfaces, sans impliquer la création du défaut de structure. Le procédé d’extrusion a été modifié pour permettre l’ajout de ces nanocharges à la matrice réticulée.  Deux gammes de nanocomposites ont été réalisées à l’aide de la nanocharge initiale et de celle traitée par plasma. Bien que de hautes teneurs en carbone aient pu être atteintes, il n’a pas été possible d’atteindre la percolation électrique, une meilleure exfoliation des nanocharges doit être obtenue par l’optimisation en cours des paramètres du traitement plasma. Malgré cela, une meilleure dispersion de la charge modifiée a été observée suite à ce traitement, ainsi qu’une meilleure compatibilité charge/polymère.

 

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