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Folien aus mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren, auch Buckypaper genannt, stellen eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Schirmmaterialien für elektromagnetische Strahlung dar. Zum Aufbau eines grundlegenden Verständnisses und zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit gegenüber kommerziell erhältlichem Buckypaper, wurden nach Auswahl eines geeigneten Herstellungsverfahrens Buckypaper aus unterschiedlichen Nanomaterialien hergestellt. Zur Untersuchung der Auswirkung ausgewählter Herstellungsparameter erfolgte dabei eine Parametervariation mittels statistischer Versuchsplanung. Zusätzlich wurden im Vorfeld weitere Einflussfaktoren betrachtet. Dadurch konnten unterschiedliche Einwaagemengen und Rohmaterialien, verschiedene Lösungsmittel und Konzentrationen der Nanomaterialien sowie diverse Prozessparameter des angewandten Nassprozesses untersucht werden. Im Rahmen der Charakterisierung der hergestellten Proben, mittels unter anderem Vierleiter- und Schirmdämpfungsmessung sowie Rasterelektronenmikroskopie, wurden die signifikanten Einflüsse der untersuchten Parameter identifiziert und beschrieben. Es konnten dadurch sehr homogene Buckypaper mit hoher Leitfähigkeit und guter Schirmungseffektivität hergestellt werden, die eine verbesserte Grundlage für die weitere Entwicklung mikrostrukturierter Schutzfolien bilden. Aus dem Ergebnis der Arbeit lassen sich optimale Herstellungsparameter von Buckypaper für den Einsatz als Schirmmaterial im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeit ermitteln. / Freestanding multiwalled carbon nanotube sheets, also known as buckypaper, represent a promising alternative for various applications, especially for electromagnetic interference shielding. In order to develop a fundamental understanding and improve the processability compared to commercially available buckypaper, sheets from different nanotube materials were produced after a suitable manufacturing process had been selected. Design of experiments was used to investigate the effects of various manufacturing parameters. Other influencing factors were considered in advance. Several raw materials of different weights, varying solvents and concentrations of the nanomaterials as well as various processing parameters of the applied wet process were thereby examined. Significant influences on the properties of produced buckypaper were identified during characterization by, among other means, four-point probe, shielding attenuation measurements and scanning electron microscopy. From the result, optimal manufacturing parameters can be determined. Thus, very homogeneous buckypaper with high electrical conductivity as well as good mechanical strength and shielding effectiveness could be produced. This provides a solid foundation for further development of frequency selective electromagnetic interference shields.

Le domaine de nanocomposites polymères conducteurs a fait l’objet de nombreux travaux et recherches, vu que ces matériaux présentent un fort potentiel pour de nombreuses applications concernant différents secteurs. Toutefois, malgré les progrès et les résultats obtenus pour l’instant, les performances de ce type des matériaux restent insuffisantes pour certaines applications qui peuvent requérir l’association de diverses propriétés (électriques, thermiques, blindage électromagnétique…). Dans cette thèse, on détaille l’élaboration et la caractérisation de nanocomposites polymères conducteurs. Deux types de nanocharges conductrices (nanotubes de carbone (MWCNTs) et nanoparticules d’argent (Ag-NPs)) ont été dispersées soit dans un polymère thermoplastique (polyéthylène PE), soit dans une matrice thermodurcissable (résine époxy amine). Les nanocomposites polymères conducteurs obtenus ont présenté de bonnes propriétés électriques et thermiques ainsi qu’une bonne tenue mécanique favorisée par des taux de charges relativement faibles. La thèse a non seulement étudié des propriétés fondamentales d’un point de vue expérimental mais aussi plus théorique avec de la modélisation. Entre autres, on a pu analyser les mécanismes de conduction à très basses température dans ce type de composites. Les propriétés en termes de conductivité thermique se sont révélées cohérentes avec celles obtenues en conductivité électrique. Des propriétés de blindage électromagnétique de nos composites à base de PE ont été mis en évidence par résonance magnétique nucléaire (RMN). / Conductive polymer nanocomposites have been the object of intense researches and investigations recently. In fact, these materials have shown a great potential to be useful for many applications including different sectors. However, despite the promising results reported at the moment in this area, there is still a lack in the performance which can be improved by synchronization of their properties. In this PhD work, we present the preparation and full characterization of conductive polymer nanocomposites. Two kinds of conductive nanofillers (carbon nanotubes (MWCNTs) and silver nanoparticles (Ag-NPs)) have been dispersed either in a thermoplastic polymer (polyethylene PE), or in a thermoset matrix (epoxy amine). The conductive polymer nanocomposites obtained exhibit good electrical and/or thermal properties with conserving the mechanical properties ensured by low fillers fraction. The study was not only based on experimental characterizations but also on modulation to analyze the charge carrier transport at very low temperature in these systems to provide successful understanding to some basic properties which are still actually not fully investigated. Electrical properties are in good agreement with thermal properties. Electromagnetic shielding of our PE based nanocomposites have been studied by Nuclear Magnetic Resonance (NMR).