Résumé :
Ce travail de recherche a étudié l’effet des nanoparticules d’or sur le comportement des polymères sous rayonnements ionisants en atmosphère inerte. L’objectif était de développer des matériaux à forte émission gazeuse intégrables dans de nouveaux dosimètres miniatures, passifs, à lecture en temps réel et à longue distance. L’idée était initiale était d’insérer des nanoparticules d’or (AuNPs) dans des matrices polymères afin de tirer avantage des électrons secondaires émis par les AuNPs et d’une potentielle action catalytique pendant la phase chimique de l’irradiation. Au-delà du développement d’un nouveau polymère, cette étude avait également pour objectif d’améliorer la compréhension de l’influence des nanoparticules en phase solide et sous atmosphère inerte. Deux types de polymères ont été étudiés : le PMAA et le PE. Des nanoparticules sphériques d’or de 2 nm de diamètre ont été synthétisées et incorporées dans les polymères. Les nanocomposites ont été irradiés et les défauts macromoléculaires et l’émission gazeuse ont été analysés. Les résultats ont montré que les nanoparticules d’or ont un effet significatif sur le comportement des polymères sous rayonnements ionisants. L’effet observé dépend du type de polymère, de la concentration en nanoparticules et de la distribution des nanoparticules dans la matrice polymère. Dans le PMAA, les nanoparticules d’or accélèrent la scission des chaînes et augmentent le rendement radiochimique de dihydrogène émis dans le polymère. Dans le PE, au-dessus d’un pourcentage molaire de 1%, les nanoparticules d’or radio-protègent le polymère en réduisant la formation de défauts macromoléculaires et l’émission d’hydrogène.
Mots-clés : Défauts macromoléculaires, Émission de gaz, Nanoparticules d’or, polymères, radiolyse, PMAA, PE, dosimétrie, FTIR
Development of a highly Sensitive Polymer for MEMS gamma rays sensors
Abstract:
In this research work, we studied the effect of gold nanoparticles on the behavior of polymers under ionizing radiation under an inert atmosphere. The initial aim was to develop highly emissive materials for new miniature, passive, real-time, and long-distance read-out dosimeters by inserting gold nanoparticles (AuNPs) in a polymer matrix. The rational behind was to use either the dose enhancement by secondary electrons emitted from AuNPs or their catalytic properties when appropriate. Beyond the development of a new material, one of the objective of this work was to study the influence of nanoparticles in the solid phase and in the absence of oxygen. Two types of polymers were studied: PMAA and PE. Gold nanoparticles with a diameter of 2 nm were synthesized and incorporated into the polymers. The nanocomposites were irradiated under gamma rays or electron beams and both macromolecular defects and gas emission were analyzed. The results showed that gold nanoparticles have a significant effect on the behavior of polymers under ionizing radiation, depending on the polymer polymer, the nanoparticles concentration, and their distribution in the polymer matrix. In PMAA, gold nanoparticles accelerate chain scission and increase the hydrogen emission radiochemical yield. In PE, beyong a molar percentage of 1%, gold nanoparticles radioprotect the polymer by reducing the formation of macromolecular defects and hydrogen emission.
Keywords: Gold nanoparticle, Polymers, Radiolysis, Macromolecular defects, Gas emission, PMAA, PE, Dosimetry, FTIR