Nanocomposite: Effect of local perturbations on the properties of the material
Nanocomposite: Effet des perturbations locales sur les propritétés des matériaux
Nanokompositen: Wirkung der lokalen Eigenschaften auf das Materialverhalten
Résumé
Creation of new materials with tailor-made properties can be achieved by the combination of two, three or more components. Their development, improvement in performance and the extension of their functionalities have enlarged the diversity of these materials: The desired purpose will define the properties of the used materials and not vice-versa.
The inclusion of nanoparticles in a polymer can lead quantitatively via the occurring local structure and qualitatively via the reactive surfaces of the particles to new physical properties, which are not just a simple superposition of the properties of the single components. The interactions between the nanoparticles´ surfaces and the polymer molecules are the reason for the formation of interphases, which differ in their specificities from the polymer bulk.
To understand the effect of nanoparticles on the mechanical, optical and dielectric properties of composites, and moreover the formations of interphases, an, at first believed, rather simple nanocomposite produced by including Al2O3- or SiO2- nanoparticles in an industrially common epoxy resin is studied. Such materials, a priori simples show surprising results, which will be discussed in this PhD Thesis.
The inclusion of nanoparticles in a polymer can lead quantitatively via the occurring local structure and qualitatively via the reactive surfaces of the particles to new physical properties, which are not just a simple superposition of the properties of the single components. The interactions between the nanoparticles´ surfaces and the polymer molecules are the reason for the formation of interphases, which differ in their specificities from the polymer bulk.
To understand the effect of nanoparticles on the mechanical, optical and dielectric properties of composites, and moreover the formations of interphases, an, at first believed, rather simple nanocomposite produced by including Al2O3- or SiO2- nanoparticles in an industrially common epoxy resin is studied. Such materials, a priori simples show surprising results, which will be discussed in this PhD Thesis.
La création de nouveaux matériaux, aux propriétés souhaitées, peut être obtenue par la combinaison de deux, trois ou plusieurs composants. L´évolution des matériaux, l´amélioration de leurs performances et l´extension de leurs fonctionnalités provoquent ainsi une augmentation de la variété des matériaux disponibles: c´est désormais l´usage qui détermine les propriétés du matériau et non l´inverse.
L´ajout de nanoparticules dans un polymère peut entraîner, quantitativement via la nanostructuration du polymère et qualitativement via leurs surfaces réactives, de nouvelles caractéristiques, qui ne se limitent pas à la simple addition des propriétés de chaque composant. Les interactions entre la surface des nanoparticules et les molécules du polymère peuvent être notamment à la base de la formation d´interphases, présentant des propriétés différentes de celles du polymère massif.
Afin de comprendre l´influence des nanoparticules dans les propriétés mécaniques, optiques et diélectriques du composite et plus particulièrement dans la création d´interphases, ce travail s´est intéressé à des systèmes composés de particules d´Al2O3 et de SiO2 dans une résine d´époxyde. De tels matériaux, a priori simples, affichent des résultats surprenants présentés dans cette thèse.
L´ajout de nanoparticules dans un polymère peut entraîner, quantitativement via la nanostructuration du polymère et qualitativement via leurs surfaces réactives, de nouvelles caractéristiques, qui ne se limitent pas à la simple addition des propriétés de chaque composant. Les interactions entre la surface des nanoparticules et les molécules du polymère peuvent être notamment à la base de la formation d´interphases, présentant des propriétés différentes de celles du polymère massif.
Afin de comprendre l´influence des nanoparticules dans les propriétés mécaniques, optiques et diélectriques du composite et plus particulièrement dans la création d´interphases, ce travail s´est intéressé à des systèmes composés de particules d´Al2O3 et de SiO2 dans une résine d´époxyde. De tels matériaux, a priori simples, affichent des résultats surprenants présentés dans cette thèse.
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