Thèse soutenue

Nouveaux aérogels métalliques, polymériques et hybrides
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Auteur / Autrice : Maribel Touron
Direction : Jean-Pierre Simonato
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie
Date : Soutenance le 15/03/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Daniel Bellet
Examinateurs / Examinatrices : Laurence Vignau, David Muñoz-Rojas
Rapporteurs / Rapporteuses : Vanessa Fierro, Arnaud Brioude

Résumé

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S. S. Kistler a découvert une nouvelle classe de matériaux ultra-légers à propriétés remarquables en 1931, les aérogels. Depuis, une large gamme de composition a été étudiée afin d'obtenir des propriétés uniques comme la légèreté ou la conductivité électrique.Ces travaux de recherche se concentrent sur de nouveaux aérogels fabriqués à partir de nanofils d'argent et de polymères. Le principe de synthèse utilisée dans ces travaux est basé sur l'assemblage de nanofils unidimensionnels pour constituer un réseau tridimensionnel (3D). L'organisation dans l'espace des éléments solides de l'aérogel est due au procédé de cryodessiccation.Les propriétés morphologiques, électriques et mécaniques de ces aérogels sont caractérisées afin d'apporter une meilleure compréhension de la relation entre paramètres de synthèse et propriétés finales.Les structures uniques obtenues présentent une très grande porosité (supérieure à 98 %), une très faibles densités (quelques mg.cm-3) ainsi qu'une conductivité électrique élevée (des centaines de S.m-1) pour une résistance mécanique élevée (supérieure à la dizaine de kPa) malgré la haute porosité.L’intérêt applicatif de ces matériaux est exploré. D'une part, les caractérisations électromécaniques des aérogels sont étudiées en vue d’élaborer un capteur piézorésistif (des variations de résistance électrique de 20 % pour des déformations de 50 % sont maintenues sur cent cycles). D'autre part, des caractérisations électrochimiques sont effectuées afin d'utiliser les aérogels synthétisés en tant qu'anodes de batteries lithium métal. Une première démonstration en tant qu'électrode a été réalisée en vue d'une intégration future en batterie tout solide.