IV. 2. Propriétés thermo-optiques

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En vue de l'obtention du
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Délivré par
l'Université
Toulouse III
-
Paul Sabatier
Discipline ou spécialité : Science et Génie des Matériaux
JURY
Dr Gisèle Boiteux, Rapporteur
Pr Jean-Louis Halary, Rapporteur
Dr Sophie Barrau, Examinateur
Pr Juan Martinez-Véga, Examinateur
Dr Stéphanie Remaury, Examinateur
Dr Philippe Demont, Directeur de thèse
Mr Joseph Marco, Membre invité
Ecole doctorale : Science de la matière, Toulouse
Unité de recherche : Laboratoire de physique des polymères - CIRIMAT
Directeur(s) de Thèse : M. Philippe DEMONT, Maître de conférences, Toulouse
Responsable CNES : Mme Stéphanie Remaury, Toulouse
Présentée et soutenue par
Joana Beigbeder
Le 10 novembre 2009
Titre :
Etudes des propriétés physiques de nanocomposites à matrice
polysiloxane : Application au développement d’un revêtement de
contrôle thermique froid et antistatique

TABLE DES MATIERES
Introduction 1
Chapitre I : Introduction au spatial 5
I.1. L’environnement spatial 7
I.1.1. Les orbites 7
I.1.2. L’orbite géostationnaire 7
I.1.3. L’environnement thermique 10
I.1.4. L’environnement électrique en orbite géostationnaire 11
I.2. Les revêtements de contrôle thermique 13
I.2.1. Le contrôle thermique 13
I.2.2. Les propriétés thermo-optiques 14
I.2.2.1. Absorptivité solaire 14
I.2.2.2. Emissivité thermique 15
I.2.3. Les différents revêtements de contrôle thermique 17
I.2.3.1. Généralités 17
I.2.3.2. Miroir à 1ère surface réfléchissante 17
I.2.3.3. Miroir à 2ième surface réfléchissante 18
I.2.3.3.a) Second Surface Mirror (SSM) 18
I.2.3.3.b) Optical Solar Reflector (OSR) 19
I.2.4. Les réflecteurs solaires 20
I.2.4.1. Généralités 20
I.2.4.2. Propriétés thermo optiques 21
I.2.4.3. Vieillissement en environnement spatial 23
I.2.4.3.a) Contraintes environnementales 23
I.2.4.3.b) Protons 25
I.2.4.3.c) Décharges électrostatiques (ESD) 27
I.2.4.3.d) Bilan 30
I.3. Phénomènes électrostatiques dans les matériaux 31
I.3.1. Conductivité 31
I.3.1.1. Emission électronique secondaire 32
I.3.1.2. Conductivité intrinsèque 34
I.3.1.3. Conductivité induite sous rayonnement 34

I.3.2. Les décharges électrostatiques en environnement géostationnaire 36
I.3.2.1. La décharge diélectrique 37
I.3.2. 2. La décharge métallique 38
I.3.2.a) L’émission de champ 38
I.3.2.b) L’effet de pointe 39
I.4. Conclusion 41
Chapitre II : Etude bibliographique 42
II. 1. Les résines silicones 44
II.1.1. Structure 44
II.1.2. Synthèse 45
II.1.3. Propriétés 46
II. 2. Les nanotubes de carbone 48
II.2.1. Historique 48
II.2.2. Structure 48
II.2.3. Synthèse 50
II.2.3.1.Les méthodes haute température 50
II.2.3.2. Les méthodes moyenne température – CCVD 51
II.2.4. Propriétés 52
II. 3. Caractéristiques générales de l’oxyde d’indium dopé à l’oxyde d’étain (ITO) 53
II.3.1. Structure 53
II.3.2. Propriétés 54
II.3.3. Nanoparticules d’ITO 55
II. 4. L’oxyde de zinc 56
II.4.1. Structure 56
II.4.2. Propriétés 57
II.4.3. Nanoparticules de ZnO 57
II. 5. Synthèse de nanofils d’oxyde semi-conducteurs par dépôt chimique en phase
vapeur (CVD) 59
II.5.1. Généralités 59

II.5.2. Le mécanisme VLS 60
II.5.3. Synthèse de nanofils d’oxyde métallique 61
II. 6. Propriétés des composites avec inclusions nanométriques 63
II.6.1. Propriétés optiques 63
II.6.2. Propriétés électriques 64
II.6.2.1. Théorie de la percolation 65
II.6.2.2. Concept du volume exclu 66
II.6.2.3. Phénomènes de transport 68
II.6.2.3.a) Etats délocalisés 68
II.6.2.3.b) Etats localisés 69
II. 7. Composites NTC-polymères 71
II.7.1. Méthodes d’élaboration 71
II.7.2. Propriétés électriques 72
II.7.3. Composites NTC-polymère à application spatiale 73
II. 8. Composites oxyde métallique-polymère 75
II.8.1. Composites avec inclusions d’ITO 75
II.8.2. Composites avec inclusions de ZnO 75
Chapitre III : Matériaux et méthodes 77
III. 1. Matériaux 79
III.1.1. Résine silicone 79
III.1.2. Nanotubes de carbone 79
III.1.2.1. Synthèse 79
III.1.2.1.a) Synthèse de la solution solide d’oxyde par combustion 80
III.1.2.1.b) Réduction 80
III.1.2.1.c) Attaque acide 81
III.1.2.2. Caractéristiques des NTC synthétisés 81
III.1.3. Nanoparticules sphériques d’oxyde d’indium dopé à l’oxyde d’étain (ITO) 82
III.1.4. Nanoparticules d’oxyde de zinc 83
III.1.4.1. Tétrapods et particules sphériques d’oxyde de zinc 83
III.1.4.2. Nanobâtonnets d’oxyde de zinc 84