Développement de surfaces fonctionnelles par polymérisation plasma à la pression atmosphérique : applications aux propriétés superhydrophobes, barrières aux gaz et aux UV

Development of functional thin film achieved by atmospheric pressure dielectric barrier discharge process : application of superhydrophobic surfaces, gas barrier and UV attenuation

• Auteur / Autrice : Julien Petersen
• Direction : Aziz Dinia, David Ruch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 29/11/2012
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Ball
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gaëtan Laroche
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Massines, Luc Stafford

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie des surfaces

Oxyde de titane

Diélectriques

Permittivité

Polymérisation sous plasma

Perméabilité

Couches minces

Mots clés libres

Plasma atmosphérique

Superhydrophobe

Barrière aux gaz

Polymérisation plasma

Décharge à barrière diélectrique

Nanoréacteur

TiO2

Perfluorodecyl acrylate

Atmospheric pressure

Superhydrophobic properties

Gas barrier

Plasma-polymrized surfaces

Résumé

Le manuscrit porte sur l'élaboration de couches minces ayant des propriétés barrières aux liquides, aux gaz et aux ultra-violets. Pour réaliser nos différents systèmes, la technologie plasma à décharge à barrière diélectrique à la pression atmosphérique (DBD) a été utilisée. Dans la première partie, des films polymère plasma à base de 1H, 1H, 2H, 2H, Perfluorodecyl acrylate ont été développé. En fonction des paramètres plasma une surface dîtes superhydrophobe en une étape a été obtenue grâce à l'obtention d'un film composé de nanoparticules fluorés. La seconde partie des travaux a consisté à développer des films barrières aux gaz à partir de l'hexamethyldisiloxane. Ainsi, des films minces SiOx et multicouches SiOxHyCz/SiOx ont pu être obtenue afin d'améliorer les performances barrières de substrat PET et PEN. Enfin, l'obtention de film barrière aux UV a consisté à une croissance in-situ de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) à partir du film polymère plasma. La matrice polymère constitué d'une structure siloxane et aminée plasma joue le rôle de nano-réacteur pour la croissance de cristaux de TiO2.

This works presents the development of plasma-polymrized surfaces for superhydrophobic, gas barrier and UV attenuation properties. These functional coatings have been deposited by means of atmospheric pressure dielectric barrier discharge (DBD). The first part deals on the plasma polymerization of the de 1H, 1H, 2H, 2H, Perfluorodecyl acrylate. According to the plasma parameters, surperhydrophobic coatings have obtained on several substrates. Morphologies analysis have shown the formation of fluorinate nanoparticles. The second part of the work was to develop gas barrier films from hexamethyldisiloxane. Thus, SiOx thin films and SiOxHyCz / SiOx multilayers have been obtained in order to improve the barrier performance of PET and PEN substrate. Finally, obtaining UV barrier film was to an in-situ growth of nanoparticles of titanium (TiO2) dioxide from the plasma polymer filin. The plasma polymer acts as a nano-reactor for the growth of TiO2 nanoparticles