T H È S

T
TH HÈ ÈS SE E
En vue de l'obtention du
D
DO OC CT TO OR RA AT T D DE E L L’ ’U UN NI IV VE ER RS SI IT TÉ É D DE E T TO OU UL LO OU US SE E
Délivré par l'Université Toulouse III - Paul Sabatier
Discipline ou spécialité : Sciences et Génie des Matériaux
JURY
Dr Gérard Seytre CNRS Université de Lyon 1 (Président du Jury)
Pr Christian Brosseau Université de Bretagne Occidentale (Rapporteur)
Pr Lionel Petit INSA de Lyon (Rapporteur)
Pr Tiberio A. Ezquerra CSIC-Madrid (Examinateur)
Pr Bertrand Raquet INSA de Toulouse (Examinateur)
Dr Gwenaëlle Aridon EADS Astrium (Examinateur)
Dr Eric Dantras Université de Toulouse (Directeur de thèse)
Pr Colette Lacabanne Université de Toulouse (Directeur de thèse)
Ecole doctorale : Sciences de la Matière
Unité de recherche : CIRIMAT/Physique des Polymères
Directeur(s) de Thèse : Dr Eric Dantras et Pr Colette Lacabanne
Présentée et soutenue par Delphine Carponcin
Le 9 novembre 2012
Titre : COMPOSITE HYBRIDE A MATRICE POLYMERE POUR L’AMORTISSEMENT DE
VIBRATIONS PAR TRANSDUCTION-DISSIPATION LOCALE

Remerciements
Ce travail de thèse a été réalisé dans l’équipe Physique des Polymères de l’institut CARNOT-
CIRIMAT de l’Université de Toulouse III.
Je remercie Monsieur Gérard Seytre, Docteur à l’Université de Lyon 1, pour m’avoir fait
l’honneur de présider ce jury de thèse, qu’il trouve ici l’expression de mon profond respect
et de toute ma gratitude.
Je tiens à exprimer mes sincères remerciements à Monsieur Christian Brosseau, Professeur à
l’Université de Bretagne Occidentale, pour l’intérêt qu’il a manifesté pour ce travail en
acceptant de l’examiner et de le juger.
J’adresse toute ma reconnaissance à Monsieur Lionel Petit, Professeur à l’INSA de Lyon, qui a
fait une lecture critique de ce mémoire en tant que rapporteur.
Que Monsieur Tiberio Ezquerra, Professeur au CSIC de Madrid, qui a bien voulu examiner ce
travail, trouve ici l’expression de ma sincère gratitude.
Je tiens également à remercier Monsieur Bertrand Raquet, Professeur à l’INSA de Toulouse,
pour avoir pris part à ce jury de thèse. Par son rôle d’enseignant, il m’a transmis le goût de la
physique des matériaux.
J’adresse ici ma reconnaissance à Gwenaëlle Aridon, Docteur ingénieur à EADS Astrium, pour
sa rigueur et ses compétences scientifiques accompagnées d’un soutien sans faille. Je
remercie également Laurent Cadiergues, Ingénieur du CNES, d’avoir accompagné mes
recherches et de les avoir éclairées de sa culture scientifique.
Mes vifs remerciements vont à Lydia Laffont, Maître de conférences à l’Ecole Nationale
Supérieure des Ingénieurs en Arts Chimiques et Technologies, et à Guilhem Michon, Docteur
ingénieur chercheur à l’Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace, qui ont suivi et
soutenu ce travail par une collaboration fructueuse.
J’exprime toute ma reconnaissance au Professeur Colette Lacabanne et au Docteur Eric
Dantras pour m’avoir accueillie au sein de l’équipe physique des polymères et d’avoir
accepté de diriger cette thèse. Leur confiance, leur disponibilité ainsi que les discussions
partagées se sont avérées d’une aide précieuse. Ils resteront des modèles scientifiques et je
leur témoigne toute ma gratitude.
Merci à l’ensemble des membres du laboratoire, tout particulièrement à Jany Dandurand,
Sébastien Racagel et Antoine Lonjon qui m’ont grandement aidé dans la réalisation de mes
essais. Ils sont l’illustration parfaite qu’un travail en équipe est indispensable à l’avancée de
la recherche scientifique. Je ne saurais oublier Nicolas et Simon, que je remercie
sincèrement pour leur présence, leur gentillesse et leur intelligence qui ont agréablement
agrémenté ce travail.
Je remercie enfin de tout cœur mes parents et mon frère qui m’ont toujours apporté un
soutien majeur, notamment pour cette thèse qui s’est avérée être un excellent moment
partagé avec eux.

1
Sommaire
INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................... 7
CHAPITRE 1 : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ............................................................................ 9
I. Amortissement de vibrations ..................................................................................... 9
1. Contrôle actif .................................................................................................................. 9
2. Contrôle semi-actif ....................................................................................................... 10
3. Contrôle passif .............................................................................................................. 11
3. 1. Amortissement extrinsèque au matériau .......................................................................... 11
3. 2. Amortissement intrinsèque au matériau .......................................................................... 12
II. Composite piézoélectrique à matrice polymère ....................................................... 14
1. Piézoélectricité ............................................................................................................. 14
1. 1. Définition de la piézoélectricité ......................................................................................... 14
1. 2. Coefficients piézoélectriques ............................................................................................ 15
1. 3. Matériaux piézoélectriques ............................................................................................... 16
2. Céramiques ferroélectriques ........................................................................................ 17
2. 1. Ferroélectricité .................................................................................................................. 17
2. 2. Polarisation ........................................................................................................................ 17
2. 3. Cycle d’hystérésis et température de Curie ...................................................................... 18
2. 4. Titanate Zirconate de Plomb ............................................................................................. 19
3. Composite ferroélectrique à matrice polymère .......................................................... 20
3. 1. Connectivité ....................................................................................................................... 20
3. 2. Propriétés électroactives ................................................................................................... 21
3. 3. Propriétés mécaniques ...................................................................................................... 23
3. 4. Propriétés diélectriques .................................................................................................... 25
III. Composite conducteur à matrice polymère ............................................................. 25
1. Percolation électrique .................................................................................................. 26
1. 1. Phénoménologie ................................................................................................................ 26
1. 2. Facteur de forme ............................................................................................................... 26
2. Particules conductrices ................................................................................................ 27
3. Composite polymère/nanotubes de carbone .............................................................. 27
3. 1. Méthodes d’élaboration .................................................................................................... 27
3. 2. Nature et facteur de forme des particules ........................................................................ 28