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Page modifiée le mardi 09 avril 2013
Thèse
Présentée pour obtenir le grade de
Docteur en Physique de l'Université Paris 13 par
Egor Evlyukhin
Laboratoire de Physique des Lasers, LPL
Université Paris 13 - Institut Galilée
CNRS UMR7538
99, av. J.B. Clément
93430 Villetaneuse - France
Jeudi 03 décembre 2015 à 14:00
Salle : Conf. LSPM L1 - Institut Galilée

Les propriétés fonctionnelles spécifiques des matériaux hybrides organique-inorganique dépendent de leur structure à l’échelle microscopique ainsi que de la nature de l’interface entre leurs composantes organique et inorganique. La fabrication de matériaux hybrides offrant une combinaison optimale des propriétés mécaniques et fonctionnelles est un problème important auquel nous apportons quelques éléments de réponses dans cette thèse.


Pour cela nous démontrons et étudions une nouvelle approche pour la synthèse de matériaux hybrides photosensibles pHEMA-TiO2 dans lesquels des nanoparticules inorganiques sont dispersées dans un polymère. Le procédé que nous proposons est basé sur l’utilisation de hautes pressions (HP) pour provoquer la polymérisation de la phase organique en l’absence de tout initiateur chimique. Nous avons d’abord observé la polymérisation spontanée du HEMA sous pression statique, en dessous du seuil de transition vitreuse (0.1-1.6 GPa). Le taux de conversion des monomères n’excède pas 28 % après 41 joursLa réaction peut cependant être considérablement accélérée lorsque l’échantillon sous pression est irradié dans le domaine UV.


Nous avons ensuite, développé une approche originale basée un cycle de compression-décompression. Lors de la phase de compression (> 6.5 GPa) des biradicaux (HEMA)**2 sont formés à partir de monomères excités HEMA(T1) conduisant à la formation de petites oligomères. La polymérisation ne se produit que dans une seconde étape lorsque l’échantillon, décompressé entre 0.1 et 2 GPa, est en phase liquide. On atteint alors un taux de conversion de 90 % en moins de 5 min. L’approche HP mise au point dans cette thèse permet de multiplier par un facteur de 3 la concentration de nanoparticules sans détériorer l’état de polymérisation de matériau. Ces matériaux hybrides présentent un rendement quantique de séparation des charges photo-induites de 15 % et une capacité de stockage des électrons de 50%.


Membres du jury :
Luc Museur, Université Paris 13, Villetaneuse, directeur de thèse
Laurence Rozes, Université Paris 6, PARIS, rapporteur
Benoit Loppinet, IESL-FORTH, Grèce, rapporteur
Vincent Lorent, Université Paris 13, Villetaneuse
Christian Perruchot, Université Paris 7, PARIS
Andrei Kanaev, LSPM, Univerité Paris 13, Villetaneuse


Mots clés : hybrides organiques-inorganiques, haute pression, 2-hydroxyethyl méthacrylate, pHEMA-TiO2, photosensibilité, polymérisation

Synthèse avancée de matériaux hybrides pHEMA-TiO2 par méthode sol-gel et polymérisation induite par hautes pressions, analyse de leurs propriétés optiques



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