Composites à base de Graphene et de nano-fibrilles de cellulose pour applications de stockage de l'énergie

Graphene based Composites with Cellulose Nanofibrils for Energy storage applications

• Auteur / Autrice : Yasir Beeran Pottathara
• Direction : Yves Grohens, Sabu Thomas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur
• Date : Soutenance le 03/07/2017
• Etablissement(s) : Lorient en cotutelle avec Mahatma Gandhi University
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, information-communication et mathématiques, matière (Brest, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme / IRDL
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Cathala, Hanna J. Maria, Didier Rouxel, Nandakumar Kalarikkal

Mots clés

Mots clés contrôlés

Énergie -- Stockage

Diélectriques

Graphène

Nanocellulose

Biodégradation

Électrodes

Propriétés électriques

Composites polymères

Mots clés libres

Matériaux diélectriques souples

Biodegradable and flexible dielectric materials

Résumé

La recherche sur les matériaux diélectriques souples et biodégradable a été augmenté considérablement en raison de l'augmentation des exigences concernant l'énergie et les questions environnementales. Les composites polymériques, avec constante diélectrique élevée ont ainsi, été préférés par rapport aux composites à base de céramique pour les périphériques de stockage de l'énergie. L'objectif de cette thèse est de fabriquer une électrode biodégradable matériaux à base de nano-fibrilles de cellulose natives et oxydés (CNF) et de graphène pour améliorer le stockage diélectrique ainsi que les applications de stockage de charge électrochimique. La présente méthode de réduction, induite par les UV sur l'oxyde de graphène (GO) dans des matrices de cellulose, est une alternative prometteuse aux traitements à base de solvant en évitant la détérioration des propriétés des matériaux et l'utilisation de solvants organiques. Cette méthode pourrait être étendue à d’autres matériaux composites polymères.

The research on biodegradable and flexible dielectric materials has been increased widely because of increasing requirements about energy and environmental issues. Polymeric composites with high dielectric constant have, thus, been demanded increasingly compared to ceramic based composites for energy storage devices. The objective of this thesis is to fabricate a biodegradable electrode materials based on pristine and oxidized cellulose nanofibrils (CNF) with different graphene based fillers for enhanced dielectric storage as well as electrochemical charge storage applications. The presented dry method of UV induced reduction of graphene oxide (GO) in cellulose matrices are promising alternatives to solvent based treatments avoiding the deterioration of material properties and the use of organic solvents. This method could be extended to alternative polymer composite materials. In contrast to previous reports, the dielectric properties mainly focussed on the higher frequency regions to provide real, intrinsic material properties and obtained significant enhancement than reported studies. This approach gives a new insight to the exact performance of materials on dielectric charge storage applications. The current study gives more insight for the development of flexible, lightweight and biodegradable electrode materials for energy storage device applications.