effect of nanoparticles (silver, erbium, gadolinium) on physical properties of nanofluid and polymer nanocomposite

Abstract

Les matériaux de taille très fine (nanoparticules métalliques ou oxydes métalliques) interviennent pour améliorer quelques propriétés physiques des matériaux, comme la diminution de l'énergie de gap optique. D'autre part, les lubrifiants à base de Glycérol remplaceront progressivement les matériaux lubrifiants à base d'huile dans certaines applications spécifiques à savoir, les fluides caloporteurs, les fluides hydrauliques. L’avantage de ces lubrifiants à base de Glycérol c’est qu’ils disposent d’excellentes propriétés telle que, la rapidité des suspensions des nanoparticules, l'amélioration de la conductivité thermique. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse, réalisés à l’Université de Sultan Molay Slimane, Laboratoire des Nanosciences et Modélisation (LNM) Faculté Polydisciplinaire de Khouribga (FPK) sous la direction de Professeur Dr Khalil EL-HAMI où l'objectif de l'étude est de proposer des matériaux innovants : Nano-composites à base des nanoparticules d’Argent / Glycérol pour les nano fluides potentiellement intéressants en termes d'amélioration de la conductivité thermique et électrique, et Nano-composites à base des nanoparticules (d'Erbium et de Gadolinium) /PTFE, pour les semi-conducteurs dans les applications industrielles. Pour cela, nous avons utilisé et amélioré la méthode de synthèse par irradiation micro-ondes et qui fait l'objet du chapitre II. Mais avant l’introduction nous avons commencé par une étude bibliographique des méthodes de synthèse des nanoparticules (Chapitre I). Dans les chapitres III et IV nous avons étudié les effets réels de la concentration des nanoparticules d'Argent sur les propriétés thermiques et rhéologiques des nanofluides (Argent/Glycérol). L'étude des propriétés thermiques des nano fluides pose un problème délicat de l'influence de la convection sur la détermination de la conductivité thermique effective du liquide. Afin de déterminer les propriétés réelles du système, nous avons adapté dans le cas des liquides la méthode de caractérisation thermique au fil chaud fréquemment utilisée avec les solides isolants. Cette méthode a l'avantage de permettre des excitations thermiques suffisamment faibles pour rendre l'influence de la convection presque négligeable. La description détaillée de cette méthode et l'évaluation de ses principales limites sont présentées dans le chapitre III. Dans ce travail, nous dédions également une partie pour la simulation (Chapitre V), dans laquelle nous profitons de la programmation d'une des propriétés des nanoparticules d'argent à savoir la résonance plasmonique de surface (SPR) en utilisant la méthode FDTD, ainsi que la programmation de la méthode de fil chaud pour déterminer la conductivité thermique des liquides. Le Téflon et le Téflon dopé ont été étudiés pour mesurer les grandeurs optiques et électriques. Le dopage du Téflon par diverses concentrations d'Erbium (Er) a donné un changement dans ces propriétés, telle que l'énergie de gap, l'énergie d’Urbach et la microdéformation. L'analyse par diffraction des rayons X (RDX) est utilisée pour mesurer les paramètres de microstructure du Téflon et du Téflon dopé. La spectroscopie FT-IR est un outil puissant pour l'analyse des polymères, et la détermination de la stabilité de notre matériau (Chapitre VI). Dans le dernier chapitre nous avons étudié l’effet du Gadolinium (Gd) sur la micromorphologie du Téflon en la comparant avec l’effet de l’Erbium (Er) sur le Téflon.