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Elaboration de membranes PVDF-β par attaque de traces et fonctionnalisation spécifique des nanopores
Olivia Cuscito
LLB
Mercredi 19/03/2008, 00h00
Amphi. Becquerel, École Polytechnique, Palaiseau,
Manuscrit de la thèse. Résumé : Les membranes de PVDF-β sont créées par révélation chimique des traces issues du passage d'ions lourds rapides. L'ouverture et le rayon des pores sont contrôlés par la durée de l'attaque. Nous obtenons des pores de taille nanométrique (de 12nm to 50 nm) dont le rayon varie linéairement avec le temps d'attaque. Il a ainsi fallu adapter les outils de caractérisation à de telles membranes. Nous avons eu recours à des méthodes d'analyse structurale (Microscopie Electronique, Diffusion de Neutrons aux Petits Angles) et développé des méthodes d'évaluation des propriétés de transport des membranes (perméation gazeuse, diffusion ionique). Les résultats obtenus attestent de l'ouverture des pores et met en évidence la nature hydrophobe du matériau, que nous avons modifié par greffage de molécules hydrophiles. Dans ce cas précis, le radio-greffage de l'acide acrylique a été initié par les radicaux encore présents après attaque chimique. Ce résultat clé a été obtenu par une étude de Résonance Paramagnétique Electronique. Le marquage par des sondes fluorescentes des fonctionnalités introduites est un moyen très efficace de visualiser par Microscopie Confocale à Balayage Laser de très faibles quantités de molécules et de localiser le radio-greffage spéciffiquement à l'intérieur des pores. Ce protocole offre la possibilité de créer une double fonctionnalité, l'une localisée dans les nanopores et l'autre sur la surface des membranes. La modification des paramètres de radio-greffage (concentration en acide acrylique, nature du solvant, utilisation d'un agent de transfert) et des propriétés chimiques de la paroi des pores ont une incidence directe sur ses propriétés de transport. Mots Clés : PVDF-β, traces attaquées, nanopores, radicaux, radio-greffage, fonctionnalisation sélective, Diffusion de Neutrons aux Petits Angles, Microscopie Confocale à Balayage Laser.
Poly (vinylidene fluoride) (β-PVDF) nanoporous membranes were made by chemical revealing of tracks induced from swift heavy ions irradiation. Pore opening and radii can be varied in a controllable manner with the etching time. Nanopores size in nanometer scale (from 12 nm to 50 nm) appears to be linearly dependent to the etching time. It was then necessary to adapt the characterization tools to these membranes. Consequently, we resorted to the use of structural analysis methods (Scanning Electron Microscopy, Small Angle Neutron Scattering) and developed evaluation methods of the membranes transport properties like gas permeation and ionic diffusion. Results obtained confirm the pores opening (break through) and the hydrophobicity of material, which we have modified with hydrophilic molecules. In this precise case, the grafting of acrylic acid was initiated by the radicals still remains after track-etching (called radio-grafting). This key result was obtained by a study of Electron Paramagnetic Resonance. The labelling of introduced chemical functionalities with fluorescent probes was a very effective mean to visualize very few amounts of molecules by confocal microscopy. The radiografting was found specifically localized inside etched tracks. The protocol offers the possibility to create a double functionality, the one localized inside the nanopores and the other on the surface of membranes. The modification of radio-grafting parameters (the acrylic acid concentration, solvent nature, use of transfer agent) and the chemical properties of the nanopore walls have a direct incidence on the transport properties. Key Words : PVDF-β, track-etching, nanopores, radicals, radiografting, selective functionalisation, Small Angle Neutron Scattering, Confocal Laser Scanning Microscopy.
Contact : Luc BARBIER

 

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