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Surface modification of powders using dielectric barrier discharges

Posted on:2009-10-26Degree:Ph.DType:Dissertation
University:Universite de Sherbrooke (Canada)Candidate:Nessim, ChristineFull Text:PDF
GTID:1441390002994145Subject:Engineering
Abstract/Summary:
Le traitement de surface des poudres par plasma hors-equilibre est un outil rapide et indispensable au developpement de nouvelles applications pour les poudres traitees. Dans un domaine tel que la synthese des poudres pyrophoriques metalliques, ou l'ignition est instantanee en cas de non passivation et de contact avec l'air, un traitement par un plasma hors-equilibre permet de modifier les proprietes de surface des poudres afin d'obtenir des poudres moins reactives a basse temperature tout en gardant leur caracteristique energetique a haute temperature. Autre domaine, comme le changement de la mouillabilite des poudres est tres recherche. L'objectif de ce travail est de developper des nouvelles techniques pour le traitement de surface des poudres micro ou nanometriques en utilisant les techniques de plasma hors-equilibre. L'avantage de cette approche est de pouvoir modifier les proprietes de surface de ses dites poudres sans affecter les proprietes globales comme par exemple la structure cristalline, taille des poudres et composition chimiques.Dans ce travail, des experiences sur la deposition ainsi que sur la fonctionnalisation ont ete menes en utilisant deux designs de torche a barriere dielectrique. Pour la deposition, des precurseurs tels que l'ethylene, butadiene, pyrrole et acetylene ont ete utilise pour former des couches organiques sur des poudres micro ou nanometriques. D'autres precurseurs a base de silicium comme le tetraethyloxysilicates ou l'hexamethyldisiloxane ont ete utilises pour former des depots de nature inorganiques (SiOx) ou organiques ( SiOxCyHz) sur des poudres metalliques ou d'oxydes. Pour les tests de fonctionnalisation, la surface a ete modifiee par des decharges, d'helium-air, helium-oxygene et helium-azote. Dans les experiences de deposition, les effets de temps de residence, de la densite de puissance, de l'injection en mode pulse ou dans la region apres plasma ont ete etudie. Quelques tests ont ete realises pour etablir l'effet de la temperature des gaz et des poudres sur le depot. Quand a la fonctionnalisation, l'effet de la densite de puissance, des types de gaz et de temps de residence ont ete examines.Pour les depoots realises en utilisant des precurseurs organiques ou a base de silicium, l'utilisation de mode pulse ainsi que l'injection dans la region apres plasma ont forme des depots dense. Dans la plupart des autres depots effectues dans la decharge, des poudres ont ete formees. Le faite de chauffer les poudres avant leur injection a augmente leur dispersion. Finalement, la fonctionnalisation des poudres de polymeres ont permis leur mouillabilite pour un debit assez eleve (20g/min) Le vieillissement des poudres n'ont pas depasse le 25% pour une periode de 60 jours dependamment de leur methode d'entreposage. Il ressort donc de ce travail que les decharges a barriere dielectriques sont capables de modifier les surfaces des poudres selon les conditions et le design appliques.Mots-Clefs: Decharge a barriere dielectrique, modification de surface des poudres, deposition organique, deposition inorganique, fonctionnalisation.En fait, les decharges a barriere dielectrique operant a pression atmospherique sont ideales pour traiter la surface des poudres sans changer leur structure car ils produisent des electrons energetiques pour exciter les espetes moleculaires et atomiques a basse temperature. Aussi, l'operation a pression atmospherique permet l'integration de l'unite de traitement de surface avec l'unite de synthese en evitant l'utilisation des systemes de vide assez dispendieux et difficile a maintenir.
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