Eco-Design et mise en œuvre de composites multicouches pour le blindage des interférences électromagnétiques par absorption : Relation structure, rhéologie, process et propriétés

Ce travail de recherche a été mené dans le cadre du projet NOEMR financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR). Il porte sur l’élaboration de multi-matériaux nano-structurés ayant une forte absorption des radiations électromagnétiques (EMR). Ces matériaux sont des composites à base de polymères et de charges conductrices et magnétiques. La présence de ces charges leur conférent un blindage efficace contre les interférences électromagnétiques (EMI). La stratégie repose sur l'adaptation de leur architecturation interne, conduisant à une structuration morphologique avec des propriétés électriques/magnétiques locales. Cette structuration est rendue possible grâce à l’utilisation de procédés innovants tels que le procédé de coextrusion multi-micro/nanocouches (FAMCO) et. On peut aussi élaborer des matériaux de blindage des EMI de nouvelle génération, avec des propriétés d'absorption élevées. En outre, une attention particulière a été portée à l'éco-conception et à la recyclabilité en boucle fermée des matériaux intelligents obtenus, garantissant ainsi que les composites développés sont non seulement performants, mais également durables. Des films souples contenant des charges conductrices et/ou magnétiques ont été étudiés. Le défi consiste à maitriser en amont l’architecturation et la structuration de ces films en présence de nanocharges conductrices et/ou magnétiques pour obtenir un réseau tridimensionnel, avec une distribution ordonnée. Le potentiel de combiner différents types de charges et de polymères pour développer des composites multifonctionnels avec des propriétés adaptées à des applications spécifiques a été également exploré. Dans ce contexte, un premier volet de cette étude consiste en la compréhension des phénomènes mis en jeu. A cet égard, les propriétés rhéologiques, morphologiques/microstructurales ont été systématiquement étudiées. Le deuxième volet consiste en la caractérisation et de propriétés de blindage des matériaux développés avec ou sans gradient de propriétés. Un travail important a consisté, d’une part, en l'optimisation de la dispersion et/ou de la distribution des nanocharges de différentes formes et différents facteurs de forme dans les matrices polymères LLDPE, HDPE et LDPE avec différents branchements courts et longs (SCB et LCB). D’autre part, l’étude de l’effet de ces derniers sur le comportement rhéologique ainsi que les propriétés de blindage. Quant au procédé de coextrusion FAMCO, il a permis de produire des films constitués de couches confinées alternées. Ces films nano-structurés sont ensuite surmoulés et thermoformés à l'aide de la technologie IME, pour produire des objets tridimensionnels légers et intégrant des objets électroniques à base de circuits intégrés recyclables. En outre, cette thèse pose une base solide pour la compréhension fondamentale du confinement des couches, des interphases déclenchées et de la structure induite dans les matériaux intelligents nano-structurés développés.