Structure semi-cristalline et propriétés d'usage de films de copolymères fluorés électro-actifs : influence de la composition et de la mise en forme
Auteur / Autrice : | François Bargain |
Direction : | Sylvie Tence-Girault, Michel Cloitre |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physico-chimie |
Date : | Soutenance le 04/10/2017 |
Etablissement(s) : | Paris Sciences et Lettres (ComUE) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Chimie moléculaire, macromoléculaire, matériaux (Paris ; 2005-....) - Laboratoire Matière Molle et Chimie / MMC |
établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris. Bibliothèque | |
Jury : | Président / Présidente : Hélène Montes |
Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Tence-Girault, Michel Cloitre, Georges Hadziioannou | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Marianne Impéror-Clerc, Philippe Poulin |
Mots clés
Résumé
Le lien entre la structure semi-cristalline et les propriétés d’usage (mécaniques, diélectriques et électro-actives) de films de copolymères fluorés électro-actifs développés pour des applications en électronique organique imprimée a été étudié. Les matériaux investigués sont des copolymères poly(VDF-co-TrFE) et des terpolymères poly(VDF-ter-TrFE-ter-CTFE) à base de fluorure de vinylidène (VDF), trifluoroéthylène (TrFE) et chlorotrifluoroéthylène (CTFE).Les films de polymères obtenus par évaporation du solvant sont étudiés par diffraction des rayons X (SAXS-WAXS), DSC, FTIR, DMA, spectroscopie diélectrique et cycles de polarisation afin de mettre en évidence l’impact de la composition et de la mise en forme (recuit, polarisation) sur la structure et les propriétés finales du matériau. Nous montrons ainsi qu’au sein des films de copolymères, la phase ferroélectrique (FE) coexiste avec une phase ferroélectrique défective (DFE). La fraction croissante de cette phase DFE avec la teneur en TrFE permet d’expliquer l’évolution des propriétés thermiques dont la transition de Curie. Une transition structurale continue, de la phase DFE vers la phase paraélectrique (PE), en température a été mise en évidence.La teneur en termonomère CTFE influence fortement la structure cristalline et les propriétés électro-actives des films de terpolymères (disparition du caractère ferroélectrique au profit du caractère ferroélectrique relaxeur (RFE)). Nous prouvons pour la première fois l’existence d’une transition structurale continue entre la phase RFE et la phase PE au voisinage de la température ambiante. Cette transition permet d’expliquer les propriétés exacerbées de ces matériaux (constante diélectrique et déformation sous champ électrique). Enfin, des analogies de comportement entre les copolymères et les terpolymères sont discutées, notamment l’évolution des phases cristallines sous champ électrique, afin de mieux comprendre le fonctionnement de ces polymères électro-actifs pour leur futur développement au niveau industriel.