Propriétés thermiques de composites nanotubes de carbone verticalement alignés / époxy
Résumé
Les nanotubes de carbone verticalement alignés (VACNT) présentent des potentialités d’application dans divers domaines et font souvent l’objet d’une étape de mise en forme par infiltration d’une matrice polymère afin d’obtenir des matériaux composites manipulables et intégrables. Notre travail est focalisé sur l’étude des propriétés thermiques de ces matériaux, avec pour finalité, leur utilisation comme éléments conducteurs thermiques. A ce jour, peu d’articlesrelatent les propriétés thermiques mesurées sur ce type de matériaux [1-5] et la maitrise des gammes de conductivité thermique en fonction des différentes sources de VACNT n’est pas encore atteinte.L’objectif de notre travail est de déterminer l’effet des caractéristiques des VACNT et des composites sur la diffusivité et la conductivité thermique, et de comparer les niveaux de conductivité atteints à ceux mesurés sur un composite à NTC aléatoirement répartis obtenupar dispersion de VACNT. Pour cela, des VACNT présentant un diamètre externe et une teneur volumique différents ont été synthétisés par CVD d’aérosol [6], puis recuits à haute température afin de diminuer la présence de défauts structuraux. Puis, ils ont été imprégnés avec une matrice époxy et polis sur les deux faces. Les échantillons ont été caractérisés par MEB, MET et HRMET, ATG, et spectroscopie Raman. Les mesures thermiques ont été réalisées par la méthode de flash laser.Nous mettrons en évidence lerôle important de la structure des NTC sur la conduction thermique, les VACNT recuits pouvant atteindre, à température ambiante, des niveaux de conductivité de 280 W/mK. Nous discuterons les effets du diamètre et de la teneur volumique en NTC, en particulier dans le cas des matériaux composites. Dans ce dernier cas, les valeurs de conductivité thermique les plus élevées sont d’un ordre de grandeur plus faible que celles des VACNT mais restent élevées pour des matériaux composites à matrice organique. Enfin, nous montrerons l’intérêt d’utiliser de tels réseaux anisotropes puisque leur niveau de
1313/ 2424conductivité est de deux ordres de grandeur plus élevé que celui obtenu pour les matériaux contenant des NTC aléatoirement répartis.