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- W9222495 abstract "Dans le vaste domaine des nanosciences et nanotechnologies, les nanotubes de carbone (NTC) suscitent un interet particulier en raison de leur structure originale qui leur confere des proprietes exceptionnelles. Alors que le nombre d'applications ainsi que la quantite de NTC produite ne cessent d'augmenter chaque annee, il est essentiel de comprendre les mecanismes regissant la formation de ces nanomateriaux afin de controler leur structure et leur organisation, optimiser les rendements, diminuer les risques sanitaires et environnementaux et ameliorer les performances des materiaux et composants sous-jacents. Parmi les techniques de synthese repertoriees, la CVD d'aerosol (Chemical Vapor Deposition) developpee au laboratoire MSSMat, permet la croissance continue de NTC multi-feuillets de haute qualite sur divers substrats par l’injection simultanee de sources carbonees liquide (xylene) et gazeuse (acetylene) et de precurseur catalytique (ferrocene) dans un reacteur porte a une temperature comprise entre 400 et 1000°C. L'objectif de cette etude a consiste a examiner les differentes etapes de la formation des NTC des l'injection des precurseurs jusqu'a la fin de la croissance. Grâce une nouvelle approche experimentale faisant intervenir plusieurs diagnostics in situ couples a des modeles numeriques, nous avons pu suivre l'evolution des differents reactifs et produits lors de syntheses dans des conditions thermodynamiques (flux de gaz et temperatures) et chimiques (concentrations des differents precurseurs) variees. De fait, apres avoir examine l'evolution spatiale des gouttelettes formees lors de l'injection, la germination des nanoparticules en phase gazeuse a ete etudiee par incandescence induite par laser (L2I) et spectroscopie de plasma induit par laser (LIPS). Une relation entre la taille de ces particules et celle des NTC a ainsi pu etre mise en evidence. Les reactions chimiques pendant la synthese ont ensuite ete analysees par spectrometrie de masse et chromatographie en phase gazeuse. Differents mecanismes reactionnels ont ainsi pu etre identifies en fonction des sources de carbone utilisees, alors que l'effet de l'hydrogene sur la croissance, soit accelerateur ou soit inhibiteur selon les conditions, a ete etudie. Les roles du substrat ont par ailleurs ete examines en comparant la croissance et la morphologie des NTC obtenus sur differentes surfaces telles que des plaques de quartz, des fibres de carbone ou des micro-particules d'alumine, de carbure de silicium, de carbure de titane et de graphene de formes variees. L'effet catalytique de certains substrats ou melanges de substrats sur la croissance des NTC a d'ailleurs ete mis en evidence, de meme que l'importance du rapport surface/volume des substrats sur les rendements massiques des NTC. La cinetique de croissance des NTC a finalement ete etudiee et differents mecanismes a l'origine de la desactivation des catalyseurs ont ete identifies. Enfin, les differentes nanostructures hybrides issues de la croissance de NTC sur differents substrats ont servi a concevoir des materiaux composites multi-fonctionnels a hautes-performances dont les proprietes electriques, thermiques et mecaniques ont ete analysees." @default.
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