Dispersion des nanotubes de carbone au moyen de polymères contenant des unités cholestérols

Nguendia Zeuna, Jules Magloire (2015). « Dispersion des nanotubes de carbone au moyen de polymères contenant des unités cholestérols » Mémoire. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en chimie.

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Résumé

Depuis leur mise en évidence par Ijima en 1991, les nanotubes de carbone (CNT) ont connu de nombreux succès en raison de leurs performances mécaniques, électriques et thermiques exceptionnelles. Ils ont donc suscité un engouement important dans les laboratoires de recherche grâce à la richesse qu'ils pouvaient apporter dans le domaine de la chimie, de la biochimie, de la biologie, de l'électrochimie et de l'électronique. La mise en évidence de ces propriétés nécessite cependant de pouvoir isoler les CNT, raison pour laquelle il est très important de les disperser, en raison de leur très grande insolubilité dans tous les solvants. Cette dispersion des CNT pourrait favoriser la préparation de nanocomposites respectueux de l'environnement. Nombreuses sont les méthodes de dispersion reposant sur la stabilisation des CNT par des copolymères, mais rares sont les études qui se concentrent sur la détermination des forces colloïdales mises en jeu, un des paramètres clés de la dispersion. Grâce à ce phénomène de forces colloïdales, la dispersion des CNT devient un art où la stabilité colloïdale doit être contrôlée et assurée. Dans ce travail, nous avons développé plusieurs types de copolymères préparés par polymérisation par transfert de chaîne de type addition et fragmentation, appelée polymérisation RAFT en utilisant des monomères tels que le cholesteryloxycarbonyl-2-hydroxymethacrylate (CEM) et l'éthylhexylacrylate (EHA) pour la dispersion des CNT en milieu organique. Grâce à la détermination des isothermes d'adsorption, le mécanisme d'adsorption a été éclairci. Au vu des résultats d'adsorption, des dispersions concentrées et sans agrégats de CNT ont été effectuées pouvant permettre de développer des matériaux à base de CNT biocompatibles et respectueux de l'environnement. Le monomère CEM contenant du cholestérol a été sélectionné car nous avons pu démontrer par simulation de dynamique moléculaire que la mobilité du cholestérol était fortement affectée par la présence des CNT. Et d'après les calculs effectués sur la théorie de la densité fonctionnelle (DFT), nous avons démontré que le cholestérol était fortement ancré sur la surface des CNT. Le monomère EHA, quant à lui, a été choisi car il forme des polymères solubles dans les solvants organiques choisis. Comme le dispersant a été préparé par polymérisation RAFT, il a été possible de préparer des copolymères à blocs avec un autre monomère lorsque le dispersant était déjà adsorbé à la surface des CNT. Le procédé consiste à encapsuler les nanotubes de carbone dispersés dans une polymérisation en émulsion inverse. Un copolymère séquencé est ainsi formé par l'extension du dispersant avec un bloc qui est insoluble dans le solvant de polymérisation. Nous présentons donc ici une méthode directe d'encapsulation qui ne nécessite pas de modification covalente de la surface des CNT. Cette technique est avantageuse car elle préserve ainsi les propriétés thermiques, électriques et mécaniques essentielles des CNT. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : nanotubes de carbone (CNT), dispersion, polymérisation RAFT, cholesteryloxycarbonyl-2-hydroxymethacrylate (CEM), ethylhexylacrylate (EHA), isotherme d'adsorption, encapsulation.

Type: Mémoire accepté
Informations complémentaires: Le mémoire a été numérisé tel que transmis par l'auteur.
Directeur de thèse: Claverie, Jérôme
Mots-clés ou Sujets: Nanotubes de carbone / Polymères / Polyaddition / Cholestérol / Adsorption / Cholesteryloxycarbonyl-2-hydroxymethacrylate / Ethylhexylacrylate
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département de chimie
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 06 janv. 2016 19:48
Dernière modification: 06 janv. 2016 19:48
Adresse URL : http://archipel.uqam.ca/id/eprint/7674

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