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Étude des relations structure-propriétés de matériaux hybrides piézoélectriques à base PVDF

/ Defebvin Juliette / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 26-11-2015
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Ces travaux de thèse contribuent à l’étude de matériaux hybrides à base d’un polymère semi cristallin, le polyfluorure de vinylidène (PVDF) connu pour ses propriétés piézoélectriques. Cependant, celles-ci dépendent du polymorphisme du PVDF et les phases polaires nécessaires à l’obtention de telles propriétés sont classiquement obtenues par étirage ou par incorporation de charges. L’objectif de ces travaux est la compréhension des comportements mis en jeu au cours d’essais d’étirage et l'évaluation de l’influence des charges sur les propriétés résultantes. L’originalité de ces travaux réside dans le suivi in-situ de l’évolution structurale durant l’étirage, permettant de conclure que la phase polaire β du PVDF se forme lors de la striction et que la relaxation cristalline joue un rôle primordial sur les mécanismes de déformation du PVDF. L’insertion de nanotubes de carbone (NTC) dans la matrice PVDF induit un changement partiel de phase cristalline apolaire α → polaire γ. Le taux de cette phase induite passe par un maximum pour un taux de NTC proche du seuil de percolation. L’étude in-situ sous étirage de ces composites montre que la présence de NTC n’affecte pas la formation de la phase polaire β du PVDF induite mécaniquement. Pour améliorer les propriétés piézoélectriques du PVDF, des composites à base de céramiques piézoélectriques (BaTiO3) ont été élaborés. Cependant l’interface entre les deux constituants est peu cohésive. L’utilisation d’un dérivé de dopamine, la nitro-dopamine permet d’améliorer l’adhésion interfaciale mais n’engendre pas de changement de phase cristalline du PVDF. L’étude piézoélectrique des composites étirés souligne le potentiel de tels systèmes.

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