Élaboration de nanoparticules d’oxyde de fer pour l’amélioration des nanocomposites polymères : synthèse, caractérisation et optimisation des performances

Designing iron oxide nanoparticles for enhanced polymer nanocomposites : synthesis, characterization, and performance optimization

• Auteur / Autrice : Sakina Meftah
• Direction : Fahmi Bedoui, Isabelle Lisiecki
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique et Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 09/12/2021; Soutenance le 02/07/2025
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mécanique, énergie et électricité

Mots clés

Mots clés libres

Taille des nanoparticules

Polymères

Chimie de surface

Expérimentalement

Nanoparticle size

Polymers

Surface chemistry

Experimentally

Résumé

Comprendre les mécanismes de synthèse et de croissance des nanoparticules est crucial pour obtenir un contrôle précis de leur taille, de leur forme et de leur chimie de surface, qui sont essentiels pour leur intégration dans des nanocomposites polymères. Ce travail explore la synthèse par décomposition thermique des nanoparticules d’oxyde de fer (IONPs), en mettant l’accent sur le rôle des différents précurseurs (oléate, dodécanoate, octanoate) dans l’ajustement des propriétés des nanoparticules. Une attention particulière est portée aux défis de robustesse, en soulignant comment la sélection des précurseurs et les conditions de synthèse influencent la morphologie et le contrôle de la forme des nanoparticules. Parallèlement, la synthèse in situ des IONPs au sein d’une matrice de polyisobutylène (PIB) est étudiée, en examinant l’auto-assemblage des nanoparticules, leur dispersion et leur impact sur les propriétés mécaniques et fonctionnelles du nanocomposite résultant. La combinaison de la nature hydrophobe du PIB et du comportement superparamagnétique des IONPs ouvre des perspectives d’applications dans la détection et l’actionnement. En apportant des éclairages fondamentaux sur la croissance des nanoparticules, le contrôle de leur forme et les interactions polymère-nanoparticules, cette étude contribue à l’avancement du développement de nanocomposites polymères robustes et à haute performance.

Understanding the synthesis and growth mechanisms of nanoparticles is crucial for achieving controlled size, shape, and surface chemistry, all of which are essential for their integration into polymer nanocomposites. This work investigates the thermal decomposition synthesis of iron oxide nanoparticles (IONPs), focusing on the role of different precursors (oleate, dodecanoate, octanoate) in tailoring nanoparticle properties. Particular attention is given to robustness challenges, highlighting how precursor selection and synthesis conditions influence nanoparticle morphology and shape control. In parallel, the in situ synthesis of IONPs within a polyisobutylene (PIB) matrix is explored, examining nanoparticle self assembly, dispersion, and their impact on the mechanical and functional properties of the resulting nanocomposite. The combination of PIB’s hydrophobic nature and the superparamagnetic behavior of IONPs offers potential applications in sensing and actuation. By bridging fundamental insights into nanoparticle growth, shape control, and polymer-nanoparticle interactions, this study advances the development of robust, high-performance polymer nanocomposites.