ICMCB --- Élaboration de composite cuivre/ nanotubes de carbone ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites »

ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Drain thermiques Cu/NTC Planning de l’ACI ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Optimisation de la vitesse de dépôt Dépôt su NTC Thèse ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Drains thermiques Cu/NTC Application : fiabilité des systèmes électronique de forte puissance Problème : éviter la l’apparition de points chauds Solution : Drain thermique composite à propriétés thermiques adaptatives Drain thermique Cu/C (fibre) Puce en silicium Substrat céramique Joint de brasure Films minces en cuivre Drain thermique Cu/C (NTC) CDT < 12 10-6/°C et CT > 400 W/mK (CT du cuivre) CDT < 10 10-6 /°C et 200 W/mK < CT < 300 W/mK Drain thermiques Cu/NTC Planning de l’ACI ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Planning de l’ACI Janvier 2004 Janvier 2005 Janvier 2005 Janvier 2006 Synthèse de poudre composite Réunion Toulouse Drain thermiques Cu/NTC Planning de l’ACI Janvier 2005 Janvier 2006 Densification et mise en forme ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

NTC et VGCF NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless 1 µm ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Fonctionnalisation Bibliographie Protocole opératoire Résultats NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Bain électroless Premiers tests Protocole opératoirere actuel Résultats NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Optimisation de la vitesse de dépôt pH additifs supplémentaires concentration Optimisation de la vitesse de dépôt Dépôt su NTC Thèse ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Dépôt sur NTC Transposition directes sur les nanotubes Adaptation de la concentration de cuivre pour obtenir un pourcentage volumique en carbone plus faible Test de densification Optimisation de la vitesse de dépôt Dépôt su NTC Thèse ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Thèse Titre : Composites fonctionnels à nanotubes de carbone Directeurs de thèse : J.M. HEINTZ et J.F. SILVAIN Thésard : Karim Demou Début : Octobre 2004 Optimisation de la vitesse de dépôt Dépôt su NTC Thèse ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Dépôt “Electroless” Méthode chimique par voie aqueuse : dépôt de films minces métallique Procédé sans apport de courant Réactions d’oxydo-réduction en milieu aqueux Pd utilisé comme catalyseur de réaction NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless Procédé à 3 étapes Sensibilisation : SnCl2 (solution acide) Activation : PdCl2 (solution acide) Dépôt : CuSO4 + complexant + agent réducteur (solution basique) ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Mécanisme de dépôt (étude Cu/Al2O3) 1) Étape de sensibilisation  Adsorption sur le substrat de Sn2+ et Sn4+ (2Sn2+ + O2(d) + 4H+  2Sn4+ + 2H2O)  Croissance de clusters de SnO2 (présence d’une fine couche Sn métallique en surface) 2) Étape d’activation  Adsorption de Pd2+ et Pd0 (Pd2+ + Sn2+  Pd0 + Sn4+)  Redissolution partielle des clusters d’étain  Dépôt sous forme de Pd0 et PdCl2 3) Cuivrage chimique  Réduction des clusters de PdO par le formaldehyde  Pd0  Dépôt du cuivre (formation d’un alliage à l’interface) NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

acide nitrique + acide chlorhydrique : 24h Paramètres d’essai : Acides utilisés Temps de traitement Acide testé : acide nitrique : 6h – 12h – 24h acide nitrique + acide chlorhydrique : 24h Acide nitrique + acide sulfurique : 2h – 6h NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Dispersion dans l’eau : Nanofibres : Filtration : Obtention d’une galette après séchage à l’étuve Dispersion dan l’eau : Suspension non stable après ultrason Caractérisation : NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless Nanotubes : Filtration : Obtention d’un film après séchage à l’étuve Dispersion dans l’eau : Suspension stable après ultrason ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Résultats FTIR sur les nanotubes fonctionnalisés Résultats XPS sur les nanofibres fonctionnalisées avec le mélange d’acide NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless Résultats FTIR sur les nanotubes fonctionnalisés ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Premiers tests NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Protocole opératoire utilisé Bain  de sensibilisation au chlorure d'étain 10g/L de SnCl2 40mL/L de HCl 50mg de NTC Bain d'activation au chlorure de palladium 0,25g/L de PdCl2 2,5mL/L de HCl Bain de cuivre 10g/L de CuSO4 50g/L de KNaC4H4O6 15mL/L de HCHO NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless Étain et palladium : Quelques % d’étain et trace de palladium à l’XPS Dépôt de cuivre : Jusqu’à 30% de cuivre mais plus de cuivre sous forme d’agrégats et peu de dépôt sur les fibres ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Résultats sur les bains 500 nm NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

Variation du taux de cuivre en surface NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless Evolution de la fraction atomique de cuivre en fonction du temps de séjour des NFC dans le bain de cuivre (3 min, 10 min et 30 min) et des conditions de dépôt : avec ultrason (US) et sans US (SSUS) (temps de séjour constant dans les bain de Sn et Pd (3 min)) ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

NTC et VGCF Fonctionnalisation Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003