Composites thermoplastiques conducteurs à finalité aéronautique PEKK/fibres de carbone/fils submicroniques d'argent : de l'élaboration aux comportements électrique et mécanique

Conductive thermoplastic based composites for aeronautical applications PEKK/carbon fiber/silver nanowires : from processing to electrical and mechanical properties

• Auteur / Autrice : Luis Enrique Quiroga Cortes
• Direction : Eric Dantras, Antoine Lonjon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance le 22/01/2016
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Industrie aéronautique

Composites thermoplastiques

Mots clés libres

PEKK

Fils submicornioques d'argent

Composites structuraux conducteurs

Fibre de carbonne

Résumé

Le but de ce travail est d'élaborer des composites structuraux fibres de carbone/polymère/fils métalliques avec des propriétés électriques transverses élevées. Dans un premier temps, des fils submicroniques d'argent (AgNWs) à haut facteur de forme ont été élaborés par le procédé polyol en présence de poly (vinyl pyrrolidone). Ces fils seront par la suite incorporés dans une matrice thermoplastique haute performance de type poly éther ketone ketone (PEKK). L'influence de la chimie et de la structure physique sur les propriétés du PEKK ont fait l'objet d'une étude. Les composites submicroniques conducteurs (PEKK/AgNWs) élaborés présentent un faible seuil de percolation (0,6 % vol) et une conductivité élevée de l'ordre de 200 S.m-1. L'influence des fils sur les propriétés du PEKK a été étudiée. Par la suite, des composites renforcés en fibre de carbone FC/PEKK/AgNWs ont été mis en œuvre. Ces composites présentent un bon état d'imprégnation et une distribution homogène des fils. La conductivité transverse de la nappe FC/PEKK est augmentée de 4 décades par la dispersion des fils d'argent.

The aim of this work is to elaborate structural composites carbon fiber/polymer/metallic nanowires with high transverse electrical conductivity. First, silver nanowires (AgNWs) with high aspect ratio were synthesized through the polyol process in presence of poly (vinyl pyrrolidone). Those nanowires were inserted in the high performance thermoplastic polymer PEKK. The influence of the chemical and physical structure on PEKK properties will be discussed. PEKK/AgNWs composites showed a very low percolation threshold (0.6 vol %) and reach high electrical conductivity values of 200 S.m-1. Influence of the content filler in PEKK matrix was studied. Then, carbon fiber reinforced composites FC/PEKK/AgNWs were performed with good quality impregnation and good dispersion of AgNWs through the composite. The conductivity of the single tape CF/PEKK was increased by 4 orders of magnitude with the presence of AgNWs.