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Etude de films ultraminces de polystyrène par réflectivité des rayons X et ellipsométrie en fonction de leur exposition à du CO2
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Chebil, Mohamed Souheib |
| Copyright Year | 2013 |
| Abstract | L'objectif principal de ce travail est d'etudier in-situ et ex-situ l'interaction du dioxyde de carbone (CO2) avec les films minces de polystyrene et les surfaces par deux techniques principales : la reflectivite des rayons X (RRX) et l'ellipsometrie.Dans cette these, nous abordons l'etude des proprietes physiques de films de polystyrene (PS) a l'etat confine (films minces) et leur evolution lors de leur exposition a du CO2 sous pression. Nous demontrons par RRX et par ellipsometrie sur les memes films que la densite et l'indice de refraction augmentent quand l'epaisseur du film diminue. Nous confirmons la diminution de Tg pour des films de PS d'epaisseur inferieure a 70 nm selon la loi empirique de Keddie [1]. Ces deux resultats pourraient signifier que les films ultraminces presentent une certaine organisation des chaines.Nous abordons ensuite le comportement des films ultra minces de PS exposes a du CO2 en fonction de la pression de CO2 par reflectivite de rayons X (RRX) faite au rayonnement synchrotron (ESRF ligne ID10B). Nous suivons in-situ le gonflement et le degonflement du film mince d'epaisseur 7 nm lors de la pressurisation et la depressurisation du CO2. Par calcul de l'evolution de la densite electronique dans le film, nous mettons en evidence l'existence d'une pression de transition vitreuse Pg et d'un gonflement remanent lie a la presence de molecules de CO2 piegees dans le film [2].Nous proposons par la suite une etude ex-situ par RRX du gonflement et de l'evolution au cours du temps des films de PS gonfles. Nous observons que les films minces presentent une plus grande capacite de gonflement et degonflement au cours du temps par opposition aux films plus epais. Nous constatons que ce phenomene est fortement dependant du taux de depressurisation. En effet, nous constatons que la depressurisation rapide renforce considerablement, non seulement le gonflement du film, mais aussi son degonflement au cours du temps. Nous mettons alors en evidence que le taux de depressurisation regit clairement l'etat final des films gonfles, a savoir l'etat metastable ou l'etat vitreux.Finalement, nous etudions l'influence du gonflement du film par le CO2 sur l'evolution de la temperature de transition vitreuse. Cette etude est effectuee principalement par ellipsometrie. Nous montrons que ces films qui ne presentaient qu'une valeur unique de Tg avant exposition, presentent apres exposition trois valeurs de Tg. En suivant l'evolution de l'epaisseur de ces films gonfles en fonction de la temperature, nous proposons des reponses qui peuvent expliquer les differentes Tg observees. En outre, nous mettons en evidence l'existence du CO2 stocke dans les films. Apres un recuit au dessus de 150°C, les films reprennent le meme comportement qu'avant exposition au CO2 qui est loin d'etre l'etat d'equilibre du polymere massique. Nous confirmons par ce fait l'existence de fortes forces de rappel dans les films ultraminces qui les ramenent vers leurs etats initiaux de non equilibre. Ce resultat est a rapprocher de celui concernant l'evolution de la Tg due au confinement dans les films ultraminces avant exposition. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01151741/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
