Développement de nouvelles approches de fonctionnalisation chimique d’un minéral de structure lamellaire : vers la réalisation de nouveaux matériaux composites

Abstract

L’objectif principal de cette thèse a été d’expérimenter de nouvelles voies d’exfoliation et de fonctionnalisations des feuillets d’oxyde de graphène a fin de le dispersé dans des matrices polymères telles que le polyvinyle alcool et le polystyrène sulfonate.L’investigation, notamment dans l’amélioration des interactions entre les dérivés de graphène et la matrice au niveau de l’interface a été le point clé de ce travail. Cependant,nous avons réalisés deux stratégies différentes,une étude pratique et une autre étude théorique.Notre stratégie de départ est d’explorer la voie de fonctionnalisation des feuillets d’oxyde de graphène (OG)ensuite préparer des nanocomposites.Dans un premier temps, nous avons oxydé le graphite commercial par la méthode de Hummers modifiée qui est apriori la méthode chimique la plus simple et la plus utilisée à mettre en œuvre pour produire une suspension stable de feuillets d’oxyde de graphène totalement exfoliés, ensuite des foncions additionnelle sont été ajoutées dans la structure d’OGafin de préparer des nanohybri des. L’idée derrière le processus d’oxydation est l’obtention des nano feuillets d’OG susceptibles d’être fonctionnalisées par la suite par l’acide 4-amino-1-naphthalenesulfoniqueet des nanoparticules telles que l’argent (Ag). Ensuite,comme deuxième étape de travail,des films minces en nanocomposites ont été préparés par le procédé de mélange en solution suivi par une approches de coulée et évaporation de solvant. Des films mince de PVA/PSS, PVA/PSS/OG, PVA/PSS/OGS, PVA/PSS/OGSAget de PVA/PSS/OGSrAg ont été préparées ensuit caractérisés par IRTF, UV, MEB, ATG, DSC et angle de contact. Notre deuxième ébauche de ce travail de thèse a été d’explorer les interactions et les énergies de liaison dans les systèmes nanocomposites en utilisant de la simulation numérique. Cette démarche nous as permis de clarifier et de confirmer les résultats de la partie expérimentale. Des modèles théoriques proche des systèmes réel sont été construits afin de rendre compte l’effet de la fonctionnalisation de l’OG par la fonction sulfonique sur le développement d’interaction avec le mélange polymères.