Modification des propriétés de polymères par adjonction de nanotubes de carbone et traitement de surface

Cette thèse démontre les possibilités d'utiliser les nanotubes de carbone comme additifs de matrices polymères et la fonctionnalisation spécifique de surface obtenue lors d'un bombardement de films de polyacrylonitrile par des protons.

L'insertion de nanotubes dans une matrice de polypropylène conduit à une augmentation de sa conductivité électrique et à son renforcement mécanique. L'avantage de l'emploi des nanotubes réside dans cette augmentation combinée et dans l'utilisation de faibles taux de chargement ( 10%). Pour une addition de 10% en poids de nanotubes, le composite acquiert une résistivité électrique de 1 ohm.cm qui correspond à une augmentation de 17 ordres de grandeur par rapport à la matrice non chargée. Le module élastique voit sa valeur augmenter de 60%. Un pré-alignement des tubes, à une température de 110°C, conduit à une valeur de module proche de 8,5 GPa.

Le bombardement de films de polyacrylonitrile par des faisceaux de protons d'énergie cinétique faible (10 keV) induit une modification spécifique de la matrice polymère dépendante de la profondeur. L'oxydation induite en extrême surface fait place à une structure de type graphitique plus en profondeur. La formation de fonctions amines et imines est observée à l'endroit d'arrêt des protons (de l'ordre de 150 nm à partir de la surface du film).