Etude de l’adhésion interfaciale dans les composites piézoélectriques à matrice fluoropolymère

Study of interfacial adhesion in piezoelectric composites having a fluoropolymer matrix

• Auteur / Autrice : Vincent Bouad
• Direction : Vincent Ladmiral
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
• Date : Soutenance le 24/02/2021
• Etablissement(s) : Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Mikhael Bechelany
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Ladmiral, Mikhael Bechelany, Muriel Lansalot, Jean-Marie Raquez, Christine Campagne, Sophie Barrau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Muriel Lansalot, Jean-Marie Raquez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composites polymères

Piézoélectricité

Fluor

Polymères

Mots clés libres

Polymères

Fluor

Piezoelectricité

Composites

Adhésion interfaciale

Polymers

Fuorine

Piezoelectricity

Composites

Interfacial adhesion

Résumé

Les matériaux électroactifs sont des matériaux dont les propriétés physiques (déformation, polarisation…) évoluent sous l’application d'un champ électrique. Parmi les différentes propriétés électroactives, la piézoélectricité caractérise la capacité d’un matériau à accumuler des charges électriques en réponse à une contrainte mécanique. Des propriétés piézoélectriques ont été attribuées à de nombreux types de matériaux comme les monocristaux, les céramiques ou les polymères. Ces matériaux sont utilisés dans un large domaine d’applications comme actionneurs comme capteurs ou transducteurs. Les céramiques, même si elles présentent les meilleurs coefficients piézoélectriques, présentent tout de même certains inconvénients. En effet, leur dureté les rend particulièrement fragiles. Les polymères piézoélectriques, même s’ils possèdent un coefficient piézoélectrique moindre par rapport aux céramiques piézoélectriques, sont faciles à mettre en œuvre du fait de leur souplesse et sont capables de déformations plus importantes.Cette thèse concerne essentiellement l’étude de composites de fluoropolymères piézoélectriques et de céramiques piézoélectriques préparés par voie solvant et s’intéresse plus particulièrement à l’amélioration de l’adhésion interfaciale dans ce type de composite. L’objectif de cette étude est d’utiliser les techniques de greffage de polymère « Grafting To » et « Grafting From » pour fixer des agents de couplage polymériques capables d’interactions aussi bien avec la céramique qu’avec le polymère piézoélectrique. Cette étude vise à mieux comprendre l’impact de l’amélioration de l’adhésion interfaciale sur les propriétés morphologiques, structurales et piézoélectriques des composites.

Electroactive materials are materials whose physical properties (deformation, polarization, etc.) change under the application of an electric field. Among the various electroactive properties, piezoelectricity characterizes the ability of a material to accumulate electrical charges in response to mechanical stress. Piezoelectric properties have been attributed to many types of materials such as single crystals, ceramics or polymers. These materials are used in a wide range of applications as actuators, sensors or transducers. Ceramics, even if they have the best piezoelectric coefficients, still have certain drawbacks. Indeed, their hardness makes them particularly brittle. Piezoelectric polymers, although they have a lower piezoelectric coefficient compared to piezoelectric ceramics, are easy to process due to their flexibility and are capable of greater deformation.This thesis mainly concerns the study of composites of piezoelectric fluoropolymers and piezoelectric ceramics prepared by a solvent route and is more particularly interested in improving the interfacial adhesion in this type of composite. The objective of this study is to use the ''Grafting To'' and ''Grafting From'' polymer grafting techniques to fix polymeric coupling agents capable of interactions with both the ceramic and the piezoelectric polymer. This study aims to better understand the impact of improved interfacial adhesion on the morphological, structural and piezoelectric properties of composites.