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Le carbure de silicium (SiC) est un matériau léger possédant de nombreuses propriétés avantageuses : forte résistance mécanique, bonne conductivité et faible expansion thermiques, ainsi que chimiquement inerte sur une large gamme de températures. Ces caractéristiques font de lui un matériau de choix pour de nombreuses applications dans des conditions extrêmes, allant de la catalyse au gainage de combustible nucléaire de génération IV. Pour satisfaire aux spécificités de ces applications, le SiC se doit de posséder une surface spécifique élevée, et une porosité contrôlée.Nous avons étudié la faisabilité de la synthèse de SiC mésoporeux par une voie dite de « soft templating » utilisant des semifluoroalcanes (SFA) linéaires pour structurer un précurseur moléculaire du SiC, le 1,3,5-trisilacyclohexane (TSCH). En effet, la polymérisation du TSCH en polycarbosilane autour d’assemblages de SFA permet de structurer la matrice, puis de créer de la porosité lors du retrait du template. Le polycarbosilane est ensuite converti en SiC par un processus de calcination au cours duquel la porosité doit être conservée.Dans un premier temps, nous avons temps étudié les capacités d’auto assemblage des SFA dans le cyclohexane comme solvant modèle, puis dans le TSCH, par des techniques de diffusion des rayons X et des simulations des diagrammes de diffusion. Nous en avons appréhendé le comportement et déterminé les paramètres contrôlant la taille des objets. Nous avons ensuite réalisé la synthèse de SiC à partir du TSCH en présence de SFA.Les matériaux obtenus ne présentant pas les caractéristiques de surface spécifique et de porosité visées, nous avons élargi nos recherches à d’autres templates, dont un copolymère tribloc styrène-butadiène-styrène, qui a permis d’obtenir des SiC mésoporeux, amorphes ou cristallins, par une voie impliquant le greffage des précurseurs de SiC sur le copolymère. / Silicon carbide (SiC) is a light material with numerous interesting properties: strong mechanical resistance, weak thermal expansion, good heat conductivity and chemically inert on a large range of temperatures. These characteristics make SiC an appropriate material for various applications in extreme conditions, from catalyst to generation IV nuclear fuel cladding material. Nevertheless, to fulfill these application specificities, SiC has to show high specific surface area, and a controlled porosity.We have studied the possibility to synthetize mesoporous SiC by a soft templating approach using semifluorinated alkanes (SFA) to structure a SiC molecular precursor, the 1,3,5-trisilacyclohexane (TSCH). The TSCH polymerization into polycarbosilane around SFA aggregates can structure the matrix, that will create porosity after the template removal. Then polycarbosilane is converted into a SiC by a calcination process conserving the porosity.In a first time, we studied the self-aggregation capacities of SFA in cyclohexane as model solvent, and then in TSCH, by X-ray scattering techniques and simulations of scattering patterns. We discussed the behavior of SFA and determined the parameters controlling the size of the aggregates. Then, we proceeded to SiC synthesis from TSCH in presence of SFA.As resulting materials didn’t show the expected specific surface area and porosity characteristics, we enlarged our studies to other templates such as a triblock copolymer styrene-butadiene-styrene, which finally allowed us to obtain mesoporous SiC, amorphous or crystalline, by an approach involving the grafting of the SiC precursor onto the copolymer.

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Grâce à ses excellentes propriétés de résistance et de conductivité thermique ainsi qu'à sa stabilité mécanique et chimique à température ambiante et à haute température, le carbure de silicium (SiC) est un matériau de choix pour le gainage du combustible nucléaire ou les supports de catalyseurs. Cependant, une grande surface spécifique est souvent requise pour ce type d'applications. Cette étude propose deux approches de synthèse :(1) L'approche « Soft Templating ». La porosité et la structure des matériaux finaux sont définies par l'auto-assemblage supramoléculaire d'un agent de structure (SDA) dans un précurseur moléculaire de SiC. Des organogélateurs à faible masse moléculaire et un copolymère tri-bloc commercial sont considérés pour la synthèse de SiC méso-poreux.(2) L'approche « Hard Templating ». Des céramiques SiC sont synthétisées par nanomoulage de silices méso-poreuses par des polymères précéramiques. Ce procédé conserve la nanostructure du template solide et conduit à des SiC méso-poreux à forte surface spécifique.L'approche hard templating permet une bonne réplication du template solide mais la difficulté de cette méthode provient de l'étape d'élimination de ce même template. L'approche soft templating ne présente pas ce désavantage et peut, suivant le SDA utilisé, mener à des céramiques poreuses possédant des structures beaucoup plus variées. La complexité de cette approche réside dans l'étape de réplication du template. / Due to its excellent thermal resistance, mechanical and chemical stability both at room and elevated temperature, silicon carbide (SiC) is an attractive material for nuclear fuel cladding or catalyst substrates. Pore size control and high porosity are the key factors for such applications. Two approaches are studied during this PhD thesis:(1) The Soft Templating Approach. The porosity and the structure of the final materials are defined by the supramolecular self-assembly of a structure directing agent (SDA) into a molecular SiC precursor. Low molecular-mass organic gelators and a commercial tri-block copolymer are considered as SDA for the synthesis of mesoporous SiC materials.(2) The Hard Templating Approach. SiC materials are synthesized by preceramic polymer nanocasting into mesoporous silica. This process preserves the nanoscale structure of the solid template and leads to mesostructured SiC materials with a high specific surface area.The hard templating approach allows a good replication of the solid template but the difficulty of this method lies in the elimination step of this template. Meanwhile, soft templating approach does not have this drawback and may lead to porous ceramics with more varied structures depending on the SDA used. The complexity of this approach is the template replication step.

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