Institut Jean Lamour - Département N2EV - UMR CNRS n 7198 Pôle M4 : Matière, matériaux, métallurgie, mécanique Sujet de thèse: Elaboration de films nanocomposites hybrides P(VDF-TrFE)/nanocristaux, et intégration dans des dispositifs microstructurés Parcours : Sep 2013 - : Van Son NGUYEN Encadrants de thèse: Prof. Didier ROUXEL (Directeur ) Dr. VINCENT Brice (Co-encadrant) Post-doc au Laboratoire de l'intégration du Matériau au Système, Bordeaux Juin- août 2013 : Chercheur invité au Center for Nanoscience and Nanotechnology, Mahatma Gandhi University, Kottayam, Kerlala, India 2012-2013 : ATER de l Université de Lorraine 2009-2012 : Thèse de Doctorat en physique de l Université de Lorraine 2004-2005 : Master de recherche des matériaux de polymères à l INSA-Lyon 2000-2004 : Maîtrise en physico-chimie à l Ecole des Sciences Naturelles, Ho Chi Minh ville, Viet Nam Cérémonie de la remise des Prix de Thèse C Nano 2013, J3N 1
ANR PNANO NANO-POP Objectif Nanocomposites with Piezoelectric and Optical Properties Les partenaires de consortium: - IJL Nancy (54) - SYMME Annecy (74) - SRSCM Institut Jean Barriol Nancy (54) - Piézotech (ARKEMA) Hésingue (68) - Schneider Electric Grenoble (38) Labellisé par les pôles de compétitivité: - PLASTIPOLIS Plasturgie, Oyonnax (01) - MATERALIA, Metz (57) Réaliser des nanocomposites souples à matrice polymères présentant des propriétés piézoélectriques et d optique non linéaire, ainsi que des propriétés mécaniques renforcées/polymère seul Trois grandes phases de la thèse: Matrice polymère piézoélectrique (P(VDF-TrFE)) Nanoparticules (LiNbO 3, ZnO, Al 2 O 3 ) Orientation des cristaux par polarisation L optimisation de la dispersion des nanoparticules en solutions et en matrices polymères La fabrication, la mise en forme et la caractérisation des films nanocomposites La réalisation et la caractérisation de dispositifs microstructurés sur films nanocomposites 2
Etude systématique de la dispersion par ultrasonification des nanoparticules Al 2 O 3 ZnO Lorsque les nanoparticules sont stabilisées, la taille la plus petite atteignable ou la taille des agrégats de nanoparticules est indépendante du milieu. V. S. Nguyen et al, Ultrason. Sonochem., 2011 Les protocoles de dispersion par l irradiation ultrasonique en milieux très dilués sont transposables qualitativement aux solutions concentrées, voire aux solutions polymères V. S. Nguyen et al, Ultrason. Sonochem., 2014 Image de MEB de P(VDF-TrFE)/Al 2 O 3 5% Ces résultats sont très utiles pour optimiser la dispersion des nanoparticules dans des solutions et des nanocomposites 3
Dispositifs microstructurés sur films nanocomposites Photolithographie Dispositifs SAW Problèmes techno : Présence Procédure d acétone normale dans la chaine Optimisé de fabrication. Acétone Remover 1165 MF319 Film Piézoelectrique Substrat Résonateur acoustique flexible (de type OMR) sur les polymères Déformation lors de la métallisation : L ajout de NP rigidifie la matrice et limite leur déformation. L échantillon subit différents bains de gravure où il est libre de se déformer Les résines protectrices sur les doigts des IDT se Coefficient de sensibilité en température (TCF) de P(VDF-TrFE)/nanoparticules très élevée (> -1600 ppm/ C) décollent => IDT pas complets ou en court circuit V. S. Nguyen et 13 al, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 2013 Capteurs de température de grande performance et de haute précision de mesure TCF (ppm/ C) P(VDF-TrFE) AlN ZnO Quartz Y-X cut LiNbO 3 Y-Z cut Langasite Y-X cut -1605-25 -60 24-94 40 4
Résumé des travaux de thèse Dispersion - Ultrason. Sonochem., 18, 382-388, 2011. - Ultrason. Sonochem., 21(1), 149-153, 2014 Nanocomposite - IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 60(10), 2039-2043, 2013 Microsystème - J. Appl. Polym. Sci., 129(1), 391-396, 2013 - Appl. Surf. Sci., 279, 204-211, 2013 - Biomed. Mater. Eng., 23(4), 251-261, 2013 - Polym. Eng. Sci.,2013 - IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 59(1), 163-167,2012. Insertion loss (db) -0,2-0,4-0,6-0,8-1,0-1,2-1,4-1,6-1,8-2,0-2,2-2,4-2,6-2,8 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 Frequency (MHz) T28 T40 T60 T80 T90 5
Remerciements Merci de votre attention 6