INTRODUCTION GENERALE

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Les premiers nanotubes de carbone ont été observés par S. Iijima [1], en 1991, en étudiant les sous-produits de synthèse des fullerènes. Il s’agit de structures tubulaires constituées d’un feuillet de carbone enroulé sur lui-même. Ces objets présentent des diamètres de taille nanométrique pour des longueurs pouvant atteindre plusieurs dizaines de micromètres.

Il est maintenant bien établi que la nature chimique, la structure ainsi que la forte anisotropie de ces particules leur confèrent des propriétés remarquables.
La communauté scientifique internationale a été rapidement intéressée par l’étude de ces objets nanométriques que ce soit du point de vue de la physique, de la chimie ou encore de la biologie.

Ces efforts ont aboutit à de nombreuses applications, dans différents domaines tels que les nanotechnologies, le stockage d’énergie, les matériaux composites ou bien encore le secteur biomédical.

Cependant, les nanotubes de carbone issus de la synthèse ne sont pas utilisables directement pour ces nombreuses applications. Il est donc important de les modifier, de les disperser et de les mettre en forme pour exploiter au mieux leurs propriétés.

Dans ce contexte, le Centre de Recherche Paul Pascal (CRPP) a développé en 2000 un procédé pour produire des fibres macroscopiques de nanotubes de carbone à partir des dispersions de nanotubes [2]. D’autre part, une méthode novatrice de dispersion des nanotubes a été récemment mise au point dans ce même centre [3]. Il s’agit d’une solubilisation spontanée d’un sel de nanotubes dans un solvant organique polaire.

Les objectifs de ce stage, effectué au sein de l’équipe « nanotubes » du Centre de Recherche Paul Pascal, étaient d’abord d’appliquer le procédé de filage breveté par le CRPP aux solutions de nanotubes de carbone et de comparer les fibres obtenues avec celles préparées à partir des dispersions. On a cherché ensuite à optimiser les conditions de filage de ces solutions. Finalement, pour des applications en actionneur, on a étudié les propriétés mécaniques, électriques (par la mesure de la conductance), électrochimiques et électromécaniques des fibres préparées a partir des solutions en utilisant deux types de nanotubes de carbone (les nanotubes SWAN et Hipco).

Ce manuscrit se décompose de trois chapitres :

Dans le premier chapitre, nous présentons les nanotubes de carbone et nous rappelons quelques unes de leurs propriétés principales. Nous relatons ensuite le savoir faire du CRPP au niveau de la synthèse de dispersions et de solutions de nanotubes de carbone. On termine ce chapitre par exposer la problématique à l’origine de ce travail de mastère.

Le deuxième chapitre est consacré au filage des solutions et des dispersions de nanotubes de carbone. Les fibres issues de ce filage ont été ensuite comparées optiquement et mécaniquement. La dernière partie de ce chapitre était destinée à l’optimisation des conditions de filage des solutions de nanotubes de carbone.
Finalement, le troisième chapitre concerne l’étude des caractéristiques essentielles pour l’utilisation des fibres préparées à partir des solutions comme actionneur. Ceci comprend l’étude des propriétés mécaniques, électriques, électrochimiques et électromécaniques.

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