"Kinetics of thermal degradation mechanisms in polymer/metal composites and new mechanistic approaches to solar cell degradation and crystallization in amorphous materials"

Abstract

Les composites polymères chargés par des particules du métal constituent une classe intéressante de matériaux avec des applications étendues de l'échelle macro à l'échelle nanométrique. Les recherches de notre équipe ont montré que les matériaux composites polymère/métal ont des propriétés électriques/diélectriques fascinantes. La présente thèse est une continuation du développement de ces recherches antérieures en rapportant une étude approfondie des propriétés structurales, morphologiques et thermiques des composites polymère/métal. A cet effet, des composites polymères isolants et conducteurs comprenant des résines époxy et uréeformaldéhyde cellulose (UFC) chargées par des particules métalliques (aluminium, zinc et étain) ont été préparés et structurellement caractérisés par des analyses SEM-EDX, XRD et FTIR. Les analyses structurales et morphologiques révèlent que les composites sont homogènes et que les interfaces polymère-métal sont de nature physique. Les profils d’analyses thermogravimétriques (ATG) des composites polymère/métal suggèrent que la dégradation thermique des composites époxy/métal suit un processus quasi-mono-étape, tandis que la dégradation thermique des composites UFC/métal est achevée en plusieurs étapes complexes. Pour cela, une méthodologie innovante de détermination du modèle de réaction a été proposée pour résoudre cet important problème cinétique de détermination du modèle de réaction dans des conditions d'énergie d'activation variable. L'analyse cinétique de la dégradation thermique des composites époxy/métal prédit un mécanisme de réaction auto-catalytique pour les composites époxy/métal. Tandis que, les composites UFC/métal obéissent à des mécanismes de nucléation/croissance très complexes en plusieurs étapes. La méthodologie suggérée a été exploitée aussi pour développer de nouvelles approches pour prédire les durées de vie précises des cellules solaires polymères et modéliser cinétiquement les processus de cristallisation dans les matériaux amorphes.