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Films minces conducteurs à base de polyélectrolytes et de particules : élaboration et contrôle de leurs propriétés conductrices et mécaniques

Sujet de thèse : Films minces conducteurs à base de polyélectrolytes et de particules : élaboration et contrôle de leurs propriétés conductrices et mécaniques

Encadrement  : C. Filiâtre (PR), C. Buron (MCF) :


Les films minces déposés sur des matériaux permettent d’apporter des propriétés multifonctionnelles de surface telles que des propriétés chimiques, mécaniques, optiques, électriques, biologiques... Différents procédés par voie humide permettent de former ces films sur des substrats divers. Parmi ces procédés, l’assemblage dit « multicouche » de polyélectrolytes offre de nombreuses possibilités de formation de films en milieu aqueux que ce soit dans le choix des substrats, des polymères, des additifs qui peuvent être incorporés (particules, enzymes…) ou encore des techniques d’élaboration.

L’objectif de cette thèse est d’étudier la formation de films minces par auto-assemblage de polymères conducteurs de charges opposées afin d’apporter des propriétés électriques et mécaniques à des matériaux de différentes natures, en particulier des matériaux souples
Différentes techniques de caractérisation des films seront utilisées avec notamment le suivi de l’assemblage des polymères par spectrophotométrie UV-Visible et par réflectométrie laser ainsi que les mesures de conductivité électrique des films par la méthode de van der Pauw. Des observations de la morphologie de surface seront réalisées par microscopies électronique (MEB) et à force atomique (AFM). Enfin, les propriétés mécaniques des films (flexion, torsion, étirement) seront étudiées. . Des travaux de recherche effectués dans notre équipe ont montré qu’il était possible de réaliser des films minces conducteurs à base de polymères et de particules inorganiques mais que ces films présentaient des fissures, ce qui diminuait leur conductivité. Il s’agit dans cette thèse d’améliorer les propriétés conductrices en incorporant des particules métalliques mais aussi les propriétés mécaniques par insertion de liquides ioniques jouant le rôle de plastifiant. Les films formés avec ce type de polymère trouvent des applications dans la fabrication de matériels électrochromiques, de diodes organiques (OLEDs), de cellules photovoltaïques, de capteurs…

Différentes techniques de caractérisation des films seront utilisées avec notamment le suivi de l’assemblage des polymères par spectrophotométrie UV-Visible et par réflectométrie laser ainsi que les mesures de conductivité électrique des films par la méthode de van der Pauw. Des observations de la morphologie de surface seront réalisées par microscopies électronique (MEB) et à force atomique (AFM). Enfin, les propriétés mécaniques des films (flexion, torsion, étirement) seront étudiées.

Ces travaux de recherche seront réalisés en collaboration avec des chercheurs des universités de Franche-Comté et de Montpellier et de l’EPFL de Lausanne.

Collaborations  :

  • Institut FEMTO-ST : Pr. Nicolas Martin, mesure des propriétés conductrices des films

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Proposition de thèse C. Filiatre C. Buron