Fosfoniumjonvätskor har tidigare studerats som potentiella nya avancerade smörjmedel på grund av sina unika fysikaliska egenskaper och fördelar jämfört med både traditionella smörjmedel och andra typer av jonvätskor. Dessa studier har uppvisat lovande resultat med avseende på reducering av nötning och friktion såväl som kontroll av dessa parametrar med en pålagd elektrisk potential. En multitud av frågor återstår dock att besvara om strukturering av jonarter i den skyddande gränssnittfilmen som bildas och kopplingen mellan strukturella drag i de involverade jonarterna och den skyddande funktionen av gränsnittsfilmen. I denna avhandling studeras ett flertal mono och dikatjon fosfoniumjonvätskor med icke halogena bis(oxalato)borat anjoner såväl som en binär blandning av dessa av intresse som nya avancerade smörjmedel och som additiv med neutronreflektometri vid ett elektrifierat elektrodgränssnitt med syfte att studera strukturella egenskaper av den gränsnittsfilmen som bildas samt elektroresponsiviteten av denna film. Resultaten av detta uppvisar egenskaper om både struktureringen av jonarterna och deras elektroresponsivitet av intresse för den fortsatta utvecklingen av avancerade smörjmedelslösningar med fosfoniumjonvätskor. / Phosphonium ionic liquids(ILs) has previously been investigated as advanced novel lubricants because of their physical unique properties and advantages compared to traditional lubricants and other ILs. These studies have showed promising results in wear and friction reduction as well as the tribotronic control of those properties. A multitude of questions however remain about the interfacial structuring of these protective films and the connection between structural features in the ionic species to the protective function of the interfacial film.In this thesis multiple non-halogenated mono- and di-cationic phosphonium ionic liquids with bis(oxalato)borate anion as well as a binary mixture of interest for advanced neat lubricants or additives has been studied by neutron reflectometry at an electrified electrode interface to investigate interfacial properties and electroresponsiveness of the species. The results elucidate properties of the structuring of key to the further development of phosphonium ILs for use in advanced lubrication formulations.

Ce travail de thèse porte sur la compréhension du rôle polyvalent des liquides ioniques (LIs) phosphonium comme agents de nanostructuration et interfaciaux pour la matrice polymère fluorée poly(fluorure de vinylidène-chlorotrifluoroéthylène) (P(VDF-CTFE)). Dans un premier temps, deux LIs phosphonium avec des fonctionnalités différentes générant un encombrement stérique et des fonctions dipolaire additionnelles sont tout d'abord incorporés dans la matrice P(VDF-CTFE) pour préparer des films de polymère additives. La structure de la phase cristalline, la morphologie issue de la dispersion et le comportement de cristallisation sont finement caractérisés dans le but de fournir une compréhension fuie et complète du rôle joué par le LI sur la nanostructuration. Dans un second temps, le rôle d’agent interfacial du LI est étudié avec un LI phosphonium fluoré comprenant un cation combinant trois phényles et une chaîne fluorée courte.Ce LI est utilise pour modifier la surface de l'oxyde de graphène (GO) et de l'oxyde de graphène réduit (rGO) afin de rendre ces nanocharges fonctionnelles et les incorporer dans la matrice P(VDF-CTFE). Ainsi, des films composites de P(VDF-CTFE)/graphène avec différentes teneurs en nanocharges sont préparés et une caractérisation fuie de la structure et des propriétés est entreprise afin de mieux comprendre les mécanisme d’interaction interfaciale et leurs influences sur les films composites, tels que la structure de la phase cristalline, le comportement de cristallisation, la relaxation des chaînes, la morphologie et les propriétés diélectriques finales. / This thesis work deals with an understanding of the versatile roles of phosphonium ionic liquids (ILs) as nanostructuration and interfacial agents for the fluorinated polymer matrix, i.e.,poly(vinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene) (P(VDF-CTFE)). In this context, two phosphonium ILs with different functionalities in steric hindrance and extra dipolar groups are firstly incorporated in P(VDF-CTFE) matrix to prepare polymer films. The crystalline phase structure, dispersion morphology and crystallization behavior are finely characterized with the goal of providing a full and deep understanding of the versatile and tunable nanostructuration effect of phosphonium ILs. Subsequently, in order to elucidate the mechanism of interfacial influence of IL, a fluorinated phosphonium IL with a cation structure combining three phenyls and a short fluorinated chain is added on the surface of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO), making them as functional nanofillers to be incorporated into P(VDF-CTFE) matrix. Thus,P(VDF-CTFE)/graphene composite films with different filler contents are prepared in order to investigate the mechanism of interfacial interaction and its influence on the composite films, such as crystalline phase structure, crystallization behavior, chain segmental relaxation behavior, dispersion morphology and the final dielectric properties.