Optimization of alcoholate routes for the development of oxide ceramic materials and functional coating in response to environmental issues
Optimisation des voies alcoolates pour l'élaboration de matériaux céramiques oxydes et de revêtements fonctionnels en réponse aux problématiques environnementales
Résumé
LMCPA has been renowned since 2000 for its ability to create various ceramic parts with variable geometries endowed with remarkable properties (high thermal and mechanical resistance, piezoelectricity, etc) and for its ability to synthesize the powders necessary for this manufacture. On this last point mention may be made of liquid process under autoclave ("solvothermal" process) alongside dry process production methods. The need of the LMCPA, by recruiting me was to pursue the devolpment of these liquid pathways to broaden the field of this research and to orient the physico-chemical properties of the ceramic powders thus produced. My research activities are therefore built on the basis of skills in organic synthesis and characterization methods of various molecules and macromolecules obtained by unconventional chemical processes (with or without solvent, with or wthout microwave assistance, etc). I wanted to develop work involving various organometallic precusors for development of nano and/or micrometric ceramic coating by the "sol-gel" route, carried out at atmospheric pressure to create in particular various depolluting systems (heterogeneous catalysis). This dissertation presents the most significant experimental results, accumulated through my work on the synthesis of numerous oxides and allow me today to propose theorical and practical approches related to these 2 liquid pathways (solvothermal and sol-gel) in the perspective of rational and environmentally friendly processes. The main objectve of this manuscript is to overcome the difficulties observed to achieve the gelation of mixtures of precursors, a mechanistic step common to these 2 liquid pathways (solvothermal and sol-gel) involving multi-cationic media. In other words, the gelation of multi-cationic systems? This Habilitation to Direct Research manuscript contains 3 main parts : the 1st concerns the hydrothermal route through the verification of a proposed postulate, assuming thal the bimetallic precursors are at the origin of theproperties oxides formed. The 2nd presents results obtained in the synthesis of powders and the devolpment of coatings. The 3rd targets the exploitation of modified precursors for the production of new generation nanostructured layers.
Le LMCPA est réputé depuis 2000 pour sa capacité à créer diverses pièces céramiques à géométries variables dotées de propriétés remarquables (hautes résistances thermique et mécanique, piézoélectricité, etc ...) et pour sa capacité à synthétiser les poudres nécessaires à cette fabrication. Sur ce dernier point, on peut citer les procédés en voie liquide sous autoclave (voie "solvothermale") parallèlement aux méthodes de production en voie sèche. Le besoin du LMCPA, en me recrutant, était de poursuivre le développement de ces voies liquides pour élargir le champ de ces recherches et orienter les propriétés physico-chimiques des poudres céramiques ainsi produites. Mes activités de recherche se sont donc construites sur la base de compétences en synthèse organique et méthodes de caractérisations de diverses molécules et macromolécules obtenues par des procédés chimiques non conventionnels (avec ou sans solvant, avec ou sans assistance de mcro-ondes ...). J'ai souhaité développer des travaux impliquant divers précurseurs organométalliques pour la mise au point de revêtements nano et/ou micrométriques céramiques par la voie "sol-gel", réalisée à pression atmosphérique pour créer notamment divers systèmes dépolluants (catalyse hétérogène). Ce mémoire présente les résultats expérimentaux les plus marquants, accumulés à travers mes travaux sur la synthèse de nombreux oxydes et qui me permettent aujourd'hui de proposer des démarches théorico-pratiques liées à ces deux voies liquides (solvothermale et sol-gel) dans la perspective de procédés rationnels et respectueux de l'environnement. L'objectif principal de ce manuscrit est de lever les difficultés constatées pour réaliser la gélification de mélanges de précurseurs, étape mécanistique commune à ces deux voies liquides (solvothermale et sol-gel) impliquant des milieux multi-cationiques. Autrement dit, la problématique revient à se poser la question de fond : Comment favoriser et optimiser la gélification de systèmes multi-cationiques ? Ce manuscrit d'Habilitation à Diriger les Recherches contient 3 principales parties : la 1ère concerne la voie hydrothermale à travers la vérification d'un postulat proposé, supposant que les précurseurs bimétalliques sont à l'origine des propriétés des oxydes formés. La 2ème présente des résultats obtenus sur la synthèse des poudres et l'élaboration de revêtement. La 3ème vise l'exploitation de précurseurs modifiés pour la réalisation de couches nanostructurées de nouvelle génération.
Domaines
Matériaux| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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