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The present thesis was mainly to study the preparation of nickel composite materials by chemical plating process. Nickel coated boron nitride particles, nickel coated spherical silica particles and nickel viscose composite fibres were prepared. Both experiment and model development were carried out to study the kinetics of the processes. Preparation of hollow nickel fibres was also investigated. NiSO4-(NH4)2SO4-NH3·H2O-N2H4·H2O was found a suitable system for nickel plating. This system could be employed in preparing nickel coating layer on surface of boron nitride particles, spherical silica powder and viscose fibres. The main factors which could affect the plating process were investigated. The optimum conditions were suggested for different substrate materials based on the experimental results. It was found that Pd on the surface of substrate materials acted as an active center for nickel deposition at the initial stage of the process. Thereafter, Ni itself would act as an active center to catch Ni from the solution through the reaction: Ni2+ + 2H* ad ⇒ Ni + 2H+. The rate of the process was found to be controlled by the reaction at the interface under the present experimental conditions. A kinetic model was developed on the basis of the mechanism study. The model predictions were found to be in agreement with the experimental data for different substrate materials. Since the kinetic model does not have any parameters related to the shape and surface area of the substrate, it could be used as a general model to describe the processes controlled by interface reaction with growing interface area. Hollow nickel fibers were prepared by thermal decomposition method from nickel viscose composite. The experiments showed that viscose filling could be removed by heat treatment in air atmosphere. Experiments showed that hollow nickel fiber could be prepared by direct thermal decomposition in air flow at low temperature, e.g. 573 K. But slight surface oxide is inevitable. Decomposition of the viscose filling could also be carried at higher temperature. However, serious oxidation of nickel would also take place during the decomposition. To remove nickel oxide, reduction by hydrogen gas could be applied. Preliminary effort was made to extend the application of the present method to prepare copper viscose composite fibres. Promising result was obtained. More detailed study is required to confirm the applicability of the technique. / QC 20100804

La production actuelle d’énergie qui provient principalement des combustibles fossiles a un impact négatif sur l’environnement. Le développement des énergies renouvelables peut limiter cet impact. Si la conversion thermodynamique de l’énergie solaire obtenue en concentrant le rayonnement photonique permet d’atteindre des rendements élevés, l’enjeu est de réaliser, à faible coût, de grandes surfaces de réflecteurs souples et légers ayant une excellente propriété optique réfléchissante.Dans ce travail de recherche, nous avons étudié deux types de miroirs qui entrent dans la réalisation des concentrateurs solaires. Le premier miroir est constitué d’une plaque souple en polymère très transparent (indice de transmission le plus élevé possible) sur laquelle a été déposé un film réfléchissant. Cette couche est protégée contre la corrosion et les agressions environnementales par un revêtement organique opaque élaboré en face arrière. On obtient ainsi un système polymère/métal/ film organique. Le second miroir est constitué d’un substrat opaque souple sur lequel est déposé un film réfléchissant. Une couche mince protectrice organique ou céramique, ayant un indice optique de transmission le plus élevé possible, est élaborée en face avant sur la couche réfléchissante. On obtient ainsi un système céramique/métal/ organique.Cette couche réfléchissante étant indispensable dans les deux configurations de miroir, nous avons étudié l’élaboration d’une couche réfléchissante à base d’argent du fait que la technique de dépôt chimique dynamique, appelée encore technique JetMetalTM, permet d’obtenir des films d’argent à température ambiante et de façon rapide et peu coûteuse. D’autre part, cette technologie agrée « Green Tech » est bien adaptée pour l’élaboration de dépôt sur des grandes surfaces. Ce rapport décrit les étapes et les paramètres nécessaires pour obtenir des réflecteurs optiques à base d’argent de grandes qualités : qualité optique avec des réflectivités supérieures à 95%, qualité mécanique avec des interfaces polymère/métal pouvant encaisser des déformations, un rapport qualité/prix par l’optimisation des cinétiques de dépôt et d’épaisseur de film d’argent (environ 100nm) avec un temps très court d’élaboration. De nombreuses techniques d’analyses et de caractérisations (XPS, AFM, LRX, SEM…) ont été utilisées pour dégager les paramètres pertinents d’un miroir solaire à base d’argent.La propriété optique du film d’argent est stable à l’air et avec le temps. Néanmoins, une protection de l’argent est nécessaire en particulier en face avant. Cette protection doit adhérer au film d’argent, pouvoir être flexible et présenter un indice de transmission le plus élevé possible dans le domaine visible. Si différents vernis ont été étudiés, notre travail a surtout porté sur l’élaboration de revêtements protecteurs organiques (PMMA, PU), céramiques (SiO2, Al2O3) et surtout hybrides organique-céramique. Ce travail de recherche a permis d’identifier les domaines de pertinence de ces différents types de revêtements protecteurs sous contrainte radiative, leur compatibilité avec une couche réflective d’argent, pour conduire à des concentrateurs souples performants. Une solution originale est présentée en conclusion. Elle porte sur la réalisation d’un miroir souple élaboré sur une feuille de verre de 100 µm d’épaisseur revêtue d’un film de 100 nm d’argent. La réflectivité est supérieure à 95% dans le visible. / The present production of energy that mainly comes from the burning of fossil fuels has a negative impact on our environment. The research and development of clean and renewable sources of energy can decrease this damage. If the thermodynamic conversion from solar energy obtained by photons radiation concentration allows us a higher efficiency, the challenge is to build at low cost, large areas for solar reflectors that are flexible and lightweight, with a powerful optical reflection.During this research a study was made on two types of mirrors for achieving solar concentrators. The first mirror is formed of a flexible polymer plate highly transparent (Transmission index as high as possible) in which was deposited a reflective layer. This layer is protected against corrosion and any other environmental aggression by an opaque organic coating built on the rear face. This produces a polymer/metal/organic film system. The second mirrors consist of a flexible opaque substrate in which, a reflective film is deposited. A thin organic or ceramic protector film with a transmission index as high as possible is prepared in front of the reflective layer. Thereby, a ceramic/metal/organic system was obtained.Being that the reflective layer is essential in both configurations of the mirror, research was carried out about the development of a reflective layer composed of silver with the dynamic chemical plating technique also called “Jet MetalTM technique” which allows the elaboration of silver films at room temperature in a fast and economical manner. Also, this approved technology <<Green Tech>> is well adapted for the deposit development over large surfaces. This report describes the steps and necessary parameters to obtain optical reflectors based on high quality silver: optical quality with a higher reflectivity over 95%, mechanical quality with interfaces of polymer / metal that can absorb deformations, a relation quality/price through the optimization of the deposit kinetic and the silver film thickness (approximately 100 nm) with a very short elaboration time. Many analysis and characterization techniques (XPS, AFM, LRX, SEM…) have been performed to determine the parameters of a solar mirror made of silver.The optical property of the silver film is stable in air ambient and with time. However; the silver protection is necessary mainly on the front face. This protection must adhere to the silver film, be flexible and provide a high visual range. Different varnishes have been researched, and our work has been concentrated in the development of organic (PMMA, PU), ceramics (SiO2, Al2O3), and especially hybrid organic-ceramic covering protection. This research allowed us to identify the relevant areas of these different types of protection coatings under radiation stress, its compatibility with the silver layer to obtain efficient and flexible concentrators. An original solution is presented at the conclusion that corresponds in the elaboration of a flexible mirror, made up of a glass layer of 100 µm thick and covered in a silver film of 100 nm. The reflection is over 95% visible. / La producción actual de energía que proviene principalmente de combustibles fósiles tiene un impacto negativo sobre el medio ambiente. El desarrollo de las energías renovables puede reducir este impacto. Si la conversión termodinámica de la energía solar obtenida por concentración de radiación de fotones permite alcanzar altos rendimientos, el reto es lograr realizar, a bajos costos, grandes áreas de reflectores flexibles y ligeros, con una excelente propiedad óptica reflejante.En esta investigación, se estudiaron dos tipos de espejos que intervienen en la consecución de los concentradores solares. El primer espejo está hecho de una placa flexible de polímero altamente transparente (índice de transmisión lo más alta posible) en el que se depositó una película reflejante. Esta capa está protegida contra la corrosión y el ataque del medio ambiente por un revestimiento orgánico opaco desarrollado en la parte trasera. Esto produce un sistema polímero/metal / película orgánica. El segundo espejo consiste en un sustrato opaco flexible en la que se deposita una película reflejante. Una película delgada y protectora orgánica o cerámica con un índice de transmisión lo más alto posible se prepara en frente de la capa reflejante. Por lo tanto, se obtiene un sistema cerámico / metal / orgánico.Siendo esta capa reflejante esencial en ambas configuraciones de espejo, se investigó el desarrollo de una capa reflejante a base de plata con la técnica de depósito químico dinámico, también llamada “JetMetalTM technique” que permite elaborar películas de plata a temperatura ambiente de manera rápida y económica. Además, esta tecnología, aprobada « Green Tech », está bien adaptada para el desarrollo de depósitos sobre superficies grandes. Este trabajo describe los pasos y los parámetros necesarios para obtener reflectores ópticos basados en plata de grandes cualidades: calidad óptica con reflectividad mayor a 95%, calidad mecánica con interfaces de polímero / metal que pueden absorber deformaciones, una relación calidad / precio mediante la optimización de la cinética de depósito y espesor de la película de plata (aproximadamente 100 nm) con un tiempo corto de elaboración. Numerosas técnicas de análisis y caracterización (XPS, AFM, LRX, SEM ...) han sido utilizadas para determinar los parámetros pertinentes de un espejo solar a base de plata. La propiedad óptica de la película de plata es estable en el aire y en el tiempo. Sin embargo, la protección de la plata es necesaria, en particular en el frente. Esta protección debe adherirse a la película de plata, ser flexible y proporcionar un índice de transmisión lo más alto posible en el rango visible. Se han estudiado diferentes barnices y nuestro trabajo ha sido centrado en el desarrollo de recubrimientos de protección orgánicos (PMMA, PU), cerámicos (SiO2, Al2O3) y especialmente en híbridos orgánico-cerámica. Esta investigación ha permitido identificar las áreas de relevancia de estos diferentes tipos de recubrimientos de protección bajo estrés por radiación y su compatibilidad con una capa reflejante de plata para obtener concentradores flexibles eficientes. Una solución original se presenta en la conclusión y corresponde en la realización de un espejo flexible elaborado en una hoja de vidrio de 100 µm de espesor y recubierto con una película de plata de 100 nm. La reflectividad es superior a 95% en el visible.

The content of this master’s thesis are methods of pretreatment and coating of the surface of PET to produce conductive copper structure and quality control. Thesis also includes theoretical analysis of these methods. Physical and chemical techniques of surface pretreatment methods are discussed in the theoretical part as well as methods making surface of substrate conductive, the subsequent galvanic copper plating and quality control of coating and testing of the adhesion between layers. The experimental part focuses on two methods of the polymer material surface pretreatments. The properties of these pretreatments were evaluated by using the atomic force microscopy and detection of surface energy by wetting and contact angle measurements. The surface is making conductive with cathode sputtering and electrochemical coating of copper. Adhesion of layers is tested mainly with scratch test and other methods. The results of these sub-operations are used for the realization of multi-layer conductive structures.