Titre de l'écran-titre (visionné le 23 janvier 2024) / L'électrofilage est une méthode facile et économique qui utilise des forces électriques pour créer des fibres dont les diamètres varient de quelques nanomètres à quelques micromètres. Le procédé est polyvalent, fonctionne avec divers matériaux et produit des fibres aux propriétés uniques telles qu'une grande surface spécifique et une porosité élevée. Il peut également incorporer des charges pour des matériaux composites. En ajustant les paramètres et en modifiant le collecteur et le dispositif de filage, il est possible de créer diverses structures de fibres. Cette technique permet la production de matériaux auxétiques caractérisés par un coefficient de Poisson négatif. L'objectif de cette étude est d'explorer la création de membranes auxétiques à base de produits biosourcés et biodégradables par le biais du procédé d'électrofilage en solution, en mettant l'accent sur l'amélioration de leurs propriétés par l'incorporation de charges. Pour atteindre cet objectif, des membranes lisses et sans perles fabriquées à partir de poly(butylène succinate) (PBS) biosourcé ont été initialement produites par électrofilage en solution. La qualité et la structure de ces membranes ont été améliorées en introduisant du bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB) en tant que tensioactif. Par la suite, des membranes PBS auxétiques avec des coefficients de Poisson négatifs aussi bas que -5,73 ont été fabriquées par électrofilage en solution. Les effets de la morphologie des fibres, de leur orientation, de leur alignement et de la direction des fibres par rapport à la rotation du collecteur sur les propriétés mécaniques des membranes résultantes, en mettant particulièrement l'accent sur le coefficient de Poisson, ont été étudiés. Les résultats ont révélé que le degré d'orientation des fibres et l'agencement des fibres dans les directions transversale et parallèle ont été identifiés comme les facteurs les plus importants contrôlant les propriétés mécaniques des membranes électrofilées. Enfin, des nanoplaquettes de graphène (GNP) ont été incorporées dans les matrices PBS par électrofilage en solution pour créer des membranes composites conductrices et auxétiques. En particulier, une membrane contenant 0,2% en poids de GNP et fabriquée à la vitesse de collecteur la plus élevée (9,96 m/s) a montré une conductivité électrique exceptionnelle (1,56x10⁻⁴ S/m) tout en ayant un coefficient de Poisson négatif (CPN) de -1,5 en tension. / Electrospinning is a facile and cost-effective method using electrical forces to create fibers with diameters ranging from nanometers to micrometers. It is versatile, working with various materials and produces fibers with unique properties such as high surface area and porosity. It can also incorporate fillers for composite materials. By adjusting the parameters and modifying the collector speed, it is possible to create diverse fiber structures. This technique enables the production of auxetic materials characterized by a negative Poisson's ratio. The aim of this study is to explore the creation of auxetic membranes that are biobased and biodegradable through the process of solution electrospinning, with an emphasis on improving their properties via filler addition. To achieve this objective, smooth and beadless membranes made from biobased poly(butylene succinate) (PBS) were initially produced through solution electrospinning. The quality and structure of these membranes were improved by adding cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) as a surfactant. Subsequently, auxetic PBS membranes with negative Poisson's ratios as low as -5.73 were manufactured through solution electrospinning. The effect of fiber morphology, orientation, alignment, and the direction of fiber with respect to the collector's rotation on the mechanical properties of the resulting membranes was studied, with a particular focus on the Poisson's ratio. The results revealed that the level of fiber orientation and the arrangement of fibers in both transverse and parallel directions were identified as the most important factors controlling the mechanical properties of electrospun membranes. Finally, graphene nanoplatelets (GNP) were incorporated into the PBS matrix via solution electrospinning to create conductive and auxetic composite membranes. In particular, a membrane containing 0.2% w/v GNP and produced at the highest collector speed (9.96 m/s) showed exceptional electrical conductivity (1.56x10⁻⁴ S/m) while having a negative Poisson's ratio (NPR) of -1.5 in tension.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/134106 |
| Date | 23 January 2024 |
| Creators | Ahmadi Bonakdar, Mahboubeh |
| Contributors | Rodrigue, Denis |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xx, 188 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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