Cette thèse démontre le potentiel dont dispose l’exfoliation en phase liquide du graphite dans le but d’obtenir des feuillets de graphène dispersés dans un solvant organique. Ainsi le mécanisme d’exfoliation a été étudié en profondeur, en particulier, l’influence de plusieurs paramètres (température, puissance et solvants). Le choix de ses paramètres se montre crucial dans le contrôle du procédé, et pour l’obtention des feuillets de graphène ayant une taille ciblée. Il est donc possible de fabriquer des nano-feuillets de quelques dizaines de nanomètre qui en plus possèdent des propriétés de photoluminescence.Dans le but de comprendre le mécanisme d’exfoliation en phase liquide assistée par des molécules, une nouvelle approche a été mise au point : l’approche supramoléculaire. Cette approche se base sur l’utilisation de surfactants d’un nouveau type. En effet, les molécules sélectionnées possèdent une longue chaine alkyle. Cette chaine s’adsorbe sur la surface du graphène et permet de stabiliser les feuillets lors de l’exfoliation. L’influence de la taille de la chaine alkyle de ces molécules lors de l’exfoliation a été vérifiée. De plus, ces molécules ont été équipées de différentes fonctions supramoléculaires afin qu’elles puissent former des dimères sur la surface du graphène. L’ajout de ces molécules augmente non seulement le rendement d’exfoliation mais aussi le nombre de mono-feuillets présents dans ces dispersions. Ces dispersions présentent des propriétés conductrices lorsqu’elles sont déposées sur des substrats. Une nouvelles méthode de déposition a été mise au point afin d’améliorer et d’augmenter la conductivité mais aussi le pourcentage de transparence. / This thesis demonstrates the potential of exfoliation of the graphite in the liquid phase in order to obtain graphene sheets dispersed in an organic solvent. Thus the exfoliation mechanism has been studied, in particular, the influence of several parameters (temperature, power and solvents). The choice of parameters is actually crucial for the control of the process, and to obtain graphene sheets having a targeted size. It is therefore possible to manufacture nanosheets of several tens of nanometers, which in addition exhibit photoluminescence properties.In order to understand the exfoliation mechanism in liquid phase assisted by molecules, a new approach has been developed: the supramolecular approach. This approach is based on using a new type of surfactant. Indeed, the selected molecules carry a long alkyl chain. This chain is adsorbed on the surface of graphene and can stabilize the sheets during exfoliation. The influence of the size of the alkyl chain of these molecules during exfoliation was verified. Furthermore, these molecules have been equipped with various supramolecular functions, which can form dimers on the surface of graphene. The addition of these molecules not only increases exfoliation performance but also the number of mono-layers present in these dispersions. These dispersions have conductive properties when deposited on substrates. A new deposition method was developed to enhance and increase conductivity but also the percentage of transparency.

Depuis la découverte des propriétés physiques et électroniques du graphène, un très grand nombre de méthodes visant à produire et modifier chimiquement le graphène ont été développées afin d'étendre et améliorer ses capacités en vue de futures applications. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont portés sur une méthode exfoliation du graphite en phase liquide assistée d'une réaction de cycloaddition réversible. Cette approche repose sur la réaction de Diels-Alder entre le graphite et un diène masqué très réactif, et se révèle être très efficace dans des solvants organiques volatils qui ne permettent pas l'exfoliation directe du graphite. L'introduction de groupements fonctionnels sur le diène a permis de moduler les propriétés de surface de films de graphène, ainsi que de post-fonctionnaliser les feuillets de graphène afin d'apporter une plus-value au matériau. / Since the discovery of the exciting properties of graphene, many techniques to produce and chemically modify graphene have been developed in order to expand and improve its properties in view of future applications. The study presented in this thesis focus on a process for the chemically-assisted exfoliation of graphite based on a reversible cycloaddition reaction. It relies on the Diels-Alder reaction between graphite and highly reactive masked diene, and it is effective even in solvents that are otherwise ineffective for exfoliation of graphite. Furthermore, it is possible to introduce functional groups on the diene, thereby enabling the tuning of the surface properties of graphene, as well as the post-functionalization of graphene sheets.