Yes / Functional crosslinked hydrogels were prepared from 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and acrylic acid (AA). The acid monomer was incorporated both via copolymerization and chain extension of a branching, reversible addition–fragmentation chain-transfer agent incorporated into the crosslinked polymer gel. The hydrogels were intolerant to high levels of acidic copolymerization as the acrylic acid weakened the ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) crosslinked network. Hydrogels made from HEMA, EGDMA and a branching RAFT agent provide the network with loose-chain end functionality that can be retained for subsequent chain extension. Traditional methods of surface functionalization have the downside of potentially creating a high volume of homopolymerization in the solution. Branching RAFT comonomers act as versatile anchor sites by which additional polymerization chain extension reactions can be carried out. Acrylic acid grafted onto HEMA–EGDMA hydrogels showed higher mechanical strength than the equivalent statistical copolymer networks and was shown to have functionality as an electrostatic binder of cationic flocculants.

This thesis discusses: 1. The established conditions which favour graft copolymerization with cellulose, when styrene-impregnated red pine wood is exposed to gamma radiation from the nuclear reactor. 2. The formation of the graft co-polymer within the wood structure effects significant improvement in bending strength, dimensional stability and moisture and water absorption. The homopolymerized styrene was distinguished from the graft copolymer with cellulose, by means of prolonged extraction of the homopolymer with benzene. 3. The transient species responsible for the grafting reaction were revealed by electron spin resonance studies to be long-lived free radicals, ostensibly from the cellulose. 4. Preliminary examination of the monomeric acrylonitrile and methyl methacrylate indicate them to be less effective than styrene in the enhancement of physical properties by this process. / Thesis / Master of Science (MS)

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet de l'Agence National de Recherche (ANR) dans lequel participent deux sociétés et deux laboratoires universitaires. L'objectif de ce projet consiste à améliorer les propriétés mécaniques (résistance à l'abrasion) et thermiques (température de dégradation) de revêtements fluorés antiadhésifs en y intégrant des nanoparticules de silice. Or, la silice est une charge hydrophile qui se disperse difficilement dans une matrice fluorée. C'est pourquoi nous avons envisagé de modifier sa surface avec des réactifs fluorés, et la nature des divers précurseurs a une influence sur l'amélioration de la dispersion des nanoparticules. Ainsi, nous avons, dans un premier chapitre, étudié la miscibilité et la compatibilité des polymères fluorés entre eux. Les polymères fluorés sont réputés pour leur inertie chimique, hydrophobie et leurs propriétés thermiques très avantageuses. Mais les très bonnes propriétés des polymères fluorés entraînant parfois des difficultés de mise en œuvre, nous avons choisi de travailler avec deux copolymères fluorés, le poly(TFE-co-HFP), un copolymère statistique à base de tétrafluoroéthylène (TFE, -CF2-CF2-) et d'hexafluoropropène (HFP, -CF(CF3)-CF2-) voisin du PTFE utilisé pour les revêtements, et le poly(VDF-co-HFP), un copolymère composé de fluorure de vinylidène (VDF, -CH2-CF2) et d'hexafluoropropène. Ils présentent de bonnes propriétés et sont faciles à employer à l'état fondu de par leurs faibles températures de fusion (respectivement de 140 et 275°C pour le poly(VDF-co-HFP) et le poly(TFE-co-HFP)). Des mélanges binaires à l'état fondu ont été réalisés puis caractérisés entre ces deux copolymères semi-cristallins mais également avec un polyéther fluoré, composé de plusieurs unités d'oxyde d'hexafluoropropène (HFPO, -CF(CF3)CF2O-) totalement amorphe. Les résultats obtenus suite à ces mélanges ont indiqué les trois types de précurseurs fluorés à employer lors des modifications de surface et ce en fonction de la matrice fluorée : composés à base de TFE (-CF2-CF2-), de VDF (-CH2-CF2-) et de l'HFPO (-CF(CF3)CF2O-). Ainsi, le second chapitre est consacré aux stratégies de synthèse de ces précurseurs fluorés contenant des motifs VDF et HFPO. Deux méthodes de polymérisation ont été réalisées : 1) La polymérisation radicalaire par transfert d'iode (ITP) du VDF conduisant à CnF2n+1-[CH2-CF2]m-I ; 2) La polymérisation anionique par ouverture de cycle de l'HFPO permettant la synthèse C3F7O-[CF(CF3)CF2O]-CF(CF3)-COX avec X : groupements fonctionnels. Ces produits ont été caractérisés par spectroscopies RMN du 19F et du 1H, IR, GPC, DRX, ATG et DSC. Les oligomères du TFE (CnF2n+1-I ou CnF2n+1-C2H4-SH avec n= 4 ou 6) n'ont pas été préparés du fait des risques encourus lors de la manipulation du TFE (gaz explosif). Après leurs synthèses, fonctionnalisations et caractérisations, nous les avons greffés à la surface de silices submicroniques. La principale méthode de greffage employé est le « grafting onto » qui permet de modifier la surface des particules inorganiques avec des macromolécules (oligomères ou polymères) et le troisième chapitre présente trois méthodes de greffage : 1) L'addition radicalaire de RFI ou RFC2H4SH sur une double liaison (vinylique ou allylique) ; 2) La condensation d'un oligomère à base d'HFPO fonctionnalisé ester méthylique sur une silice possédant des fonctions amine ; 3) La méthode la plus communément, utilisée l'hydrolyse-condensation, à partir d'oligo(HFPO) fonctionnalisés alkoxysilane. Les méthodes d'analyses employées afin de caractériser ces nanohybrides fluorés sont les spectroscopies RMN 1H et 29Si à l'état solide, IR, les analyses élémentaires et thermogravimétriques. Nous avons utilisé ces différentes stratégie de modifications de surface afin d'obtenir une large gamme de silices modifiées avec des groupements fluorés tout en tenant compte de la miscibilité des chaînes fluorées entre elles (Chapitre 1). / This thesis is part of a project of the National Research Agency (ANR) which involved two companies and two university laboratories. The objective of this project is to improve the mechanical properties (abrasion resistance) and thermal (degradation temperature) nonstick fluorinated coatings by incorporating silica nanoparticles. However, silica is a hydrophilic filler which is hardly dispersed in a fluoridated matrix. Therefore, we planned to modify its surface with fluorinated reagents, and the nature of various precursors has an influence on improving the nanoparticles dispersion. Thus, we, as a first chapter, studied the miscibility and compatibility of the fluoropolymers. Fluoropolymers are known for their very attractive properties like chemical inertness, hydrophobicity and thermal. But these very good properties of fluoropolymers sometimes cause difficulties application, we chose to work with two fluorinated copolymers, poly (TFE-co-HFP), a copolymer based on tetrafluoroethylene (TFE,-CF2-CF2-) and hexafluoropropylene (HFP,-CF(CF3)-CF2-) neighbor of PTFE used for coatings, and poly (VDF-co-HFP), a copolymer composed of vinylidene fluoride (VDF, -CH2-CF2) and hexafluoropropylene. They have good properties and are easy to use in blend due to their low melting temperatures (140 and 275° C for poly (VDF-co-HFP) and poly (TFE-co-HFP), respectively). Blends have been realized and characterized between two semi-crystalline copolymers but also with a fluorinated polyether composed of several units of hexafluoropropylene oxide (HFPO,-CF(CF3)CF2O-) which is completely amorphous. The results obtained from these blends indicated that the three types of precursors can be used for fluorinated surface modifications and in function of the fluoropolymer : compounds are based on TFE (-CF2-CF2-), VDF (-CH2-CF2-) and HFPO (-CF(CF3)CF2O-). Thus, in the second chapter, the synthesis of these fluorinated precursors containing VDF and HFPO units are shown for this, two polymerization methods were carried out : 1) The iodine transfer polymerization (ITP) of VDF ; 2) The anionic polymerization by ring opening of HFPO. These products were characterized by 19F and 1H NMR spectroscopy, FTIR, GPC, XRD, TGA and DSC. Oligomers of the TFE (CnF2n+1-I or CnF2n+1-C2H4-SH with n = 4 or 6) have not been prepared because of the risks incurred during the handling of TFE (explosive gas). After their synthesis, functionalization and characterization, we have grafted them on the surface of silica nanoparticles. The main method used is the "grafting onto" which allows to modify the surface of inorganic particles with macromolecules (oligomers or polymers) and the third chapter presents three methods of grafting : 1) The radical addition of RFI and/or RFC2H4SH on a double bond (vinyl or allyl) ; 2) The condensation of an oligomer based HFPO functionalized methyl ester on a silica with amine functions ; 3) The most commonly used hydrolysis-condensation, using oligo (HFPO) functionalized alkoxysilane. The analysis methods used to characterize these fluorinated nanohybrids are the 1H and 29Si solid state NMR, FTIR, elemental and thermogravimetric analysis. We used these different surface modification to obtain a wide range of modified silica with fluorinated groups. After their characterization, these fluorinated silica are introduced by blend into two fluorinated matrices poly (VDF-co-HFP) and poly (TFE-co-HFP). The fourth is dedicated to the study of nanocomposite poly (VDF-co-HFP) / silica. Initially, a state of the art is presented as this type of composite has been widely discussed in the literature contrary to nanocomposites poly (VDF-co-HFP) or poly (TFE-co-HFP) with fluorinated nanoparticles.

Maîtriser la biocontamination surfacique et les risques susceptibles d’y être associés demeure un challenge majeur. Cette maîtrise passe par la préparation de nouveaux matériaux polymères possédant des propriétés de surface adaptées. Dans cette optique le LCOM développe depuis quelques années une thématique consistant à mettre au point des méthodes de modifications de surfaces de matériaux polymères par greffage de biomolecules. [ ] [ ] [ ] Dans ce contexte, l’objectif de cette étude est de fonctionnaliser des films polymères de type poly (téréphtalate d’éthylène) (PET) avec des dérivés sucrés et/ou polysaccharides dans le but d’étudier le caractère bactériostatique, biocide et pro ou anti-adhésion. [ ] La préparation des matériaux se fait en plusieurs étapes :Etape 1 : Fonctionnalisation de surfaces polymères (films) par traitement plasma N2/H2 et NH3 pour introduire à la surface des fonctions amines. Cette technique modifie la surface sans changer les propriétés intrinsèques des matériaux.Etape 2 : Greffage d’un amorceur de polymérisation radicalaire par transfert d’atome (ATRP)Etape 3 : Polymérisation en surface d’un monomère sucré par ATRP (contrôle de la longueur des chaînes greffées). La mise au point des paramètres de polymérisation ATRP de ces monomères est d’abord menée en solution avant d’étudier la polymérisation en surface.Etape 4 : Etudes microbiologiques des surfaces modifiées.Après chaque étape de modification de surface, les matériaux sont caractérisés par différentes méthodes d’analyses telles que : la spectroscopie de photoélectrons X (XPS), la microscopie à force atomique, la chromatographie d’exclusion stérique. Des glycopolymères protégés et déprotégés issus du galactose et de la glucosamine ont été synthétisés. Ceux issus de la glucosamine ont été synthétisés afin de mimer les propriétés antibactériennes du chitosane. Le glycomonomère issu du galactose est polymérisé par ATRP par voie « grafting from » sur des surfaces de PET. Ces surfaces modifiées présentent des propriétés anti-adhésives intéressantes contre les bactéries du type Bacillus subtilis. En effet, après greffage du glycomonomère déprotégé, il n’ ya plus d’adhésion de bactéries. Des polymères contenant des fonctions ammonium quaternaire et fluor ont aussi été greffés avec succès sur les films de PET par la même méthode. / Control surface contamination by microorganism is of great concern in a variety of areas such as food packaging, medical devices, hospitals and so on. To reduce or prevent microbial adhesion, new polymer surfaces must be developed. In this context, we investigate a new theme which deals with the modification of polymer materials containing carbohydrate molecules. , , The aim of the study is to attach covalently glycopolymers or potential antimicrobial polymers on films of polyethylene terephthalate (PET) in order to study the biocidal or anti-fooling properties. Indeed, grafting glycopolymers on PP fibers have brought anti-fooling properties. The surfaces are prepared in several steps:Step 1: Incorporation of primary amino groups by N2/H2 or NH3 plasma treatment. The pretreatment by plasma exhibits many benefits for the surface modification, which enables to introduce functional groups at the surface without any modification of the chemical and mechanical properties of the material during the process.Step 2: Insertion of Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) initiatorStep 3: Grafting from surface polymerization method of a monomer in order to control the molecular weight distribution on the surfaces. ATRP parameters of glycomonomers are studied in solution before carrying polymerization on surfaces.Step 4: Microbial adhesion tests of modified surfaces with Bacillus Subtilis and Lactoccocus Lactis as bacterial strains. Several analytical techniques such as X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Atomic Force Microscopy, size exclusion chromatography of polymers obtained in solution have been used to characterize the modified surfaces. The first step was to optimize plasma parameters in order to have a high density of primary amino group on the surfaces. Then several monomers have been studied especially glycomonomers from galactose and glucosamine to mimic antimicrobial properties of chitosan. Protected and deprotected glycopolymers from galactose polymerized on PET surfaces exhibit anti-fooling properties toward Bacillus Subtilis. Polymers containing quaternary ammonium salt or fluor have also been successfully polymerized by a grafting from method on PET films.

Poly(dimethylsiloxan) (PDMS) ist ein wichtiges Polymer, das zunehmend in der Mikroelektronik aufgrund seiner hervorragenden Elastizität und thermischen Stabilität Verwendung findet. Ein limitierender Faktor für den Einsatz von PDMS ist aufgrund des Fehlens von reaktiven Gruppen und der niedrigen freien Oberflächenenergie seine geringe Adhäsion zu anderen Materialien. Zur Erhöhung der Adhäsion ist deshalb die Einführung von polaren, funktionellen Gruppen notwendig. Hier lag die Motivation der vorliegenden Arbeit, die sich eine gezielte Funktionalisierung von PDMS-Oberflächen als Aufgabe gesetzt hatte. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine Verbesserung der Adhäsion zu einem fotostrukturierbaren Epoxidharz mittels der Sauerstoff- und Ammoniakplasmabehandlung angestrebt. In beiden Fällen führte die Plasmabehandlung zu der Einführung von unterschiedlichsten funktionellen Gruppen auf die Oberfläche und zu einer Verbesserung des Benetzungsverhaltens gegenüber Wasser. Zudem wurden Haftfestigkeiten erzielt, die um ein Vielfaches höher waren als jene zwischen Epoxidharz und einer unbehandelten PDMS-Oberfläche. Jedoch waren die hydrophilen Eigenschaften nach der Plasmabehandlung während der Lagerung an Luft zeitlich begrenzt, die PDMS-Oberfläche kehrt innerhalb kurzer Zeit in den einst hydrophoben Ausgangszustand zurück. Der Alterungsvorgang wird als „Hydrophobic Recovery“ bezeichnet und ist bei PDMS-Oberflächen, die höheren Plasmaleistungen und Behandlungszeiten ausgesetzt wurden, besonders auffällig. Die Vermeidung dieser Problematik war der Ausgangspunkt für den zweiten Teil der Arbeit. Auf der Grundlage der über die Plasmabehandlungen erzeugten funktionellen Gruppen wurden neue Konzepte für eine kovalente Anbindung von verschiedenen funktionellen Homo- und Copolymeren über die „Grafting to“-Technik entwickelt. Neben der Erhöhung der Adhäsion zu dem Epoxidharz war es möglich, das Benetzungsverhalten gegenüber Wasser durch die Unterbindung der „Hydrophobic Recovery“ zu stabilisieren. Des Weiteren gelang es, durch die Wahl der funktionellen Polymere, die PDMS-Oberfläche gezielt mit gewünschten Eigenschaften auszustatten. Somit ist der Einsatz der polymermodifizierten Oberflächen, außer in der Mikroelektronik, auch auf andere Anwendungen, wie der Biomedizin, der Mikrofluidik oder der Softlithografie übertragbar, in denen eine beständige, definierte Oberflächenfunktionalisierung ein wichtiges Kriterium darstellt.

Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zum Verständnis der komplexen Struktur-/Eigenschaftsbeziehungen dünner Schichten hochverzweigter Polyester. Für die umfassende Charakterisierung wurde eine Vielzahl analytischer Methoden kombiniert. Des Weiteren wurde das Anwendungspotential dieser Schichten hinsichtlich möglicher Sensoranwendung anhand der Adsorption von Modellproteinen gewichtet. Dazu war es notwendig verschieden Methoden zur Stabilisierung dieser Schichten zu entwickeln.

Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η ετερογενοποίηση της αντίδρασης φωτοξείδωσης του 2 μεθυλ 2 βουτενίου προς αλλυλικά υδροπεροξείδια με τη χρήση φωτοκαταλυτών που περιέχουν φουλερένιο C60 στηριγμένο σε οξειδικούς φορείς. Το φουλερένιο C60 είναι γνωστό για τη δράση του ως φωτοευαισθητοποιητής της παραγωγής οξυγόνου απλής κατάστασης (singlet oxygen) κατά την ακτινοβόληση με ορατή ακτινοβολία, το οποίο πραγματοποιεί την οξείδωση αλκενίων μέσω της αντίδρασης Schenck-Ene. Ήταν επιθυμητό να παρασκευαστούν καταλύτες στους οποίους το C60 να διαθέτει σταθερή ομοιοπολική σύνδεση με την επιφάνεια των φορέων. Αυτό πραγματοποιήθηκε μέσω της σύνθεσης ενός μονοϋποκατεστημένου μεθανοφουλερενικού παραγώγου, το οποίο συνδέθηκε με την επιφάνεια των φορέων (Grafting). Επιπλέον, τα υλικά σχεδιάστηκαν έτσι, ώστε να παρέχουν τη δυνατότητα της πλήρους και ελεγχόμενης αποκοπής κάτω από κατάλληλες συνθήκες, γεγονός που επιτρέπει τον έλεγχο της ακεραιότητας του C60 μετά από χρήση του σε αντίδραση ή μετά από θερμική ή χημική κατεργασία. Παράλληλα παρασκευάστηκαν καταλύτες με κλασικές μεθόδους σύνθεσης ετερογενών καταλυτών. Ως φορείς χρησιμοποιήθηκαν η SiO2 και η Al2O3. Τα υλικά που παρασκευάστηκαν, μελετήθηκαν ως προς τη φωτοκαταλυτική τους δράση ως προς την αντίδραση φωτοξείδωσης του 2 μεθυλ 2 βουτενίου και έγινε σύγκριση τους με βάση τον τρόπο παρασκευής και το φορέα στήριξης. Ακόμη, έγινε σύγκριση της ετερογενούς διεργασίας με την ανάλογη ομογενή. Τα υλικά εμφάνισαν στο σύνολο τους φωτοκαταλυτική δράση στην παραπάνω αντίδραση. Σε κάθε περίπτωση οι στηριγμένοι σε SiO2 καταλύτες εμφάνισαν υψηλότερη δραστικότητα από τους αντίστοιχους που παρασκευάστηκαν σε φορέα Al2O3. Ακόμη, τα υλικά που παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο Grafting σε φορέα SiO2 παρουσίασαν την υψηλότερη δραστικότητα ανάμεσα σε όλους καταλύτες που εξετάστηκαν. Η δραστικότητά τους ήταν μάλιστα υψηλότερη και από την αντίστοιχη που παρατηρήθηκε κατά τη χρήση ισομοριακής ποσότητας C60 σε ομογενή αντίδραση αλλά μικρότερη από αυτή των γνωστών φωτοκαταλυτών Rose Bengal και TPP (5,10,15,20-τετραφαινυλο-21Η,23Η-πορφυρίνης). Τέλος, μελετήθηκε η θερμική σταθερότητα των υλικών κάτω από οξειδωτικές συνθήκες. Διαπιστώθηκε ότι η σύνδεση του C60 στην επιφάνεια των φορέων με τη μέθοδο Grafting εμφανίζει γενικά παρόμοια θερμική σταθερότητα σε σχέση με τους καταλύτες που παρασκευάστηκαν με τη μέθοδο του Υγρού Εμποτισμού. / The scope of this dissertation was the heterogenization of the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene towards allylic hydroperoxides with the use of fullerene C60 containing catalysts supported on oxide carriers. The reaction was known to be efficient under homogeneous conditions. The photooxidation of alkenes is conducted by singlet oxygen (1Δg) which is produced by photosensitizers. C60 is known for its photosensitizing ability to produce singlet oxygen under visible irradiation. It was a requirement that C60 would be connected through stable and covalent bonding to the catalysts surface. This became possible through the preparation of a monosubstituted methanofullerene which was subsequently attached through covalent bonding to the surface of the carriers (Grafting). Additionally, a key requirement in the materials design was to provide us with the ability of controlled -under the appropriate conditions- and quantitative detachment of the part which bears C60, and its recovery in solution. This is important because it allows us to examine possible changes in the C60 molecule after the material’s use in catalytic processes or after its thermal or chemical treatment. Employing well-known methods of heterogeneous catalysts synthesis catalysts with the corresponding % molar concentration in C60 were also prepared. The photocatalytic behavior of the prepared materials was investigated in the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene. The effect of carrier and preparation method was also investigated. A comparison was also made with the homogeneous case. The prepared materials were all efficient catalysts in the photooxidation reaction of 2-methyl-2-butene. In all cases, the supported on SiO2 catalysts showed higher reactivity than the corresponding ones supported on Al2O3. Moreover, the catalysts prepared with the Grafting method on SiO2 showed the highest reactivity among all the catalysts examined. The reactivity was higher than in the homogeneous case using equimolar solutions of C60 but lower to the reactivity recorded in the case of the well established photosensitizers Rose Bengal and Tetraphenylporphine (TPP). Finally, the thermal stability of the prepared materials under oxidative conditions was studied._It was realized that materials prepared through Grafting show generally similar thermal behavior with the catalysts prepared with the Incipient Wetness method.

In the past decade there has been a growing interest in one-dimensional (1D) nanostructures, such as nanowires, nanotubes and nanorods, owing to their size-dependent optical and electronic properties and their potential application as building blocks, interconnects and functional components for assembling nanodevices. One of the ways to obtain such architectures is a template-directed synthesis which is practically a straightforward route to 1D nanostructures. In this approach, the template simply serves as a scaffold, within (or around) which a different material is generated in situ and shaped into a nanostructure with its morphology complementary to that of the template. It is generally accepted that template-directed synthesis provides a simple, high-throughput, and cost-effective procedure that also allows the complex topology present on the surface of a template to be duplicated in a single step. In the current work, utilization of the molecular bottle brushes as templates is proposed for the fabrication of conductive nanorods. Their non-spherical macromolecular geometries and lengths up to a few hundred nanometers allow the application of these structures in nanowire synthesis. The variety of molecular bottle brush architectures and their composition enables the adjustment of appropriate conditions for the preparation of conductive materials. Moreover, the ability of the brushes to assemble on a surface under certain conditions provides their usage as building blocks for the preparation of complex conductive networks. Here, the preparation, characterization, and applications of molecular bottle brushes are discussed. Two main goals were pursued. First, to deepen the knowledge in the synthesis of molecular bottle brushes, and to investigate their behavior on the surface. Second, to explore the application of the brushes as templates or building blocks for the formation of conductive nanowires. For the purpose, new ways of molecular brush synthesis by using the “grafting to” approach had to be developed. It was found that the reaction of nucleophilic addition based on pentofluorophenol chemistry and a coupling “click chemistry” reaction can be used to fabricate molecular brushes. Both methods showed efficient results and demonstrated high reactivity of the backbone with the end groups of the side chains. The “click chemistry” approach, however, demonstrated better results considering higher thicknesses of the brushes and, therefore, higher grafting density of the side chains. The “grafting to” together with the “grafting from” methods are very powerful synthetic tools, which can be used in the fabrication of any desired molecular bottle brush architectures. Additionally, complexation of oppositely charged bottle polymer brushes at a single-molecule level using AFM and CryoTEM was experimentally investigated. It was found that polyelectrolyte complexes have “scrambled-egg” morphology, where oppositely charged polymer chains are not oriented parallel to each other but cross each other. Furthermore, molecular bottle brushes were used as templates for the preparation of conductive nanowires. Three approaches for their fabrication were tested. It was found that brushes could easily be covered with various conductive materials, for example conductive polymers or metals. It was showed that for very small, tiny objects as molecular bottle brushes, one can use FIB in order to build up electrodes at its ends. The electrodes could be sputtered with an accuracy of 500 nm and further be used in the determination of the conductivity. The molecular bottle brushes covered with palladium showed the resistance of 50 MΩ, which, regarding the size of the brush, corresponds to a conductivity of one single molecule being ~1 S*cm-1. The obtained conductivity data were in good correlation with the data found in literature. We believe that the molecular bottle brushes have high potential applicability for the building of complex conductive networks. Future refinement of the synthetic methods, combined with improvements in structuring and positioning of objects at the nanoscale, could lead to their implementation in the construction of high-performance electronic devices.

Diese Dissertation beschreibt die Synthese und Charakterisierung neuartiger Hyperstern-Polymere (HSP) und deren Funktion als Reaktivbinder in Epoxy- bzw. PUR-Harzen. Hyperstern-Polymere sind Hybride aus hochverzweigten (hvz) und linearen Polymeren. Sie können über ihre reaktiven OH-Gruppen als multifunktionelle hochverzweigte Quervernetzer kovalent in ein kationisch härtendes Epoxyharz einbinden und thermische sowie thermomechanische Eigenschaften verbessern.

La fonctionnalisation de surface par réduction de précurseurs diazoniums est une puissante méthode de fonctionnalisation de surface. Cependant, bien que cette approche permette l’obtention de matériaux robustes, elle reste encore mal maîtrisée et conduit systématiquement à l’élaboration de films organiques épais, non reproductibles, et structurellement désorganisés. Dans ce contexte, nous avons développé une méthodologie permettant le contrôle du greffage dans le but de réaliser des matériaux organisés et reproductibles. Basée sur l’utilisation de piégeur de radicaux, cette méthode a permis l’obtention d’une monocouche sur un substrat carboné. La stratégie de contrôle a ensuite été exploitée pour bloquer sélectivement le mécanisme radicalaire et évaluer le rôle des mécanismes non-radicalaires dans le processus de greffage. Cette étude a permis une meilleure caractérisation du processus de greffage et mis en lumière l’impact du substituant du précurseur diazonium sur le processus de croissance du film organique. L’exploitation de ces connaissances a été mise à profit via la réalisation d’une plateforme monocouche multifonctionnelle. L’étude des relations structures/propriété a révélé des performances accrues en matière de transfert électronique et d’électro catalyse. Pour finir, la transposition de la méthode de contrôle à un greffage de type spontané a fourni un résultat similaire à celui observé pour le greffage électro-induit. L’approche a été validée par l’optimisation des performances d’un super condensateur réalisé à base de matériaux carbonés dispersés. / The surface functionalization by diazonium salt reduction is a powerful grafting method. However, despite that this approach allows the preparation of robust materials, it leads to thick and unorganized organic films. In this context, we have developped a method allowing the grafting control in order to obtain films having controlled thickness. Based on the use of radical scavengers, this method gives access to monolayer formations on carbon substrates. The control strategy was then exploited to selectively block the radical grafting mechanism and allows to assess the role of non-radical mechanisms in the process. This study provided a better understanding of the layer growth, highlighting the impact of precursor substituent.This knowledge has been used to elaborate a multifunctional platform monolayer. The establishment of sutructure/properties relathionships revealed better performances for electronic transfert and electrocatalysis. Finally, the control method was transposed to the spontaneous grafting and gives similar results than those obtained for the electrochemical one. This approach was validated by the performance optimization of supercapacitor made of carbon powder.