Du polymère fluoré électroactif à l’actionneur

From the fluorinated electroactive polymer to the actuator

• Auteur / Autrice : Sara Zanchi
• Direction : Sylvie TENCé-GIRAULT, Sébastien Roland
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux
• Date : Soutenance le 24/01/2023
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) - Laboratoire Procédés et Ingénierie en Mécanique et Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Georges Hadziioannou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie TENCé-GIRAULT, Sébastien Roland, Sophie Barrau, Eric Dantras, Marco Sangermano, Ilias Iliopoulos, Vincent Ladmiral
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Barrau, Eric Dantras

Mots clés

Mots clés contrôlés

Actionneurs

Rayons X -- Diffraction

Fluoropolymères

Thèses et écrits académiques

Polymères

Mots clés libres

Électroactivité

Polymère fluoré

Actionneur

Structure

Morphologie

Diffraction des rayons X

Electroactivity

Fluorinated polymer

Actuator

Structure

Morphology

X-Rays diffraction

Résumé

Les performances des actionneurs à base de polymères électroactifs doivent être optimisées afin que ces actionneurs soient utilisés dans les dispositifs électroniques. Les propriétés électrostrictives des films de P(VDF-ter-TrFE-ter-CTFE), utilisés pour ces applications, dépendent de leurs structures et de leurs morphologies cristallines, qui à leur tour dépendent de la composition chimique et de la mise en forme de ces films. Tous ces liens ont été étudiés au cours de cette thèse, par SAXS-WAXS, DSC, AFM et spectroscopie diélectrique. Les résultats ainsi obtenus ont été utilisés pour définir les paramètres importants pour passer ensuite aux actionneurs. Après réalisation par sérigraphie, leur caractérisation sous champ électrique a permis de mesurer les évolutions des mailles cristallines et la déflexion macroscopique des actionneurs. Les coefficients électrostrictifs déduits ont permis de préciser la composition chimique qui conduisait aux meilleures propriétés électrostrictives. Un des points forts et innovants de cette étude est l’utilisation d’un même actionneur pour une étude multi-échelle sous champ.

The performances of electroactive polymer actuators must be optimized in order for them to be suitable for electronic devices. The electrostrictive properties of P(VDF-ter-TrFE-ter-CTFE) films, used for this application, depend on their crystalline structures and morphologies, which, in turn, depend on their chemical composition and on their processing conditions. All these links have been studied during this thesis, by SAXS-WAXS, DSC, AFM, and dielectric spectroscopy. The results were used to define the key parameters to move on to the actuator devices. After being processed by screen-printing, the characterization of the actuators under an electric field led to the measurement of the crystalline lattice evolutions and of the macroscopic bending of the actuators. The electrostrictive coefficients were then deduced and led to determine the chemical composition associated to the best electrostrictive properties. One of the innovative highlights of this research is the use of the same actuator for a multi-scale study under an electric field.