Engineering the solid-state structure of vinylidene fluoride-based systems for efficient energy storage and refrigeration

Les polymères semi-cristallins à base de fluorure de vinylidène (VDF) possèdent différents polymorphes polaires et apolaires dans leur structure à l'état solide, qui sont responsables pour une large gamme de comportements ferroélectriques et ferroélectriques relaxeurs. Cette thèse aborde l'ingénierie de la structure à l'état solide de ces polymères à base de VDF, plus précisément des terpolymères à base de VDF comprenant du chlorofluoroéthylène (CFE) comme P(VDF-TrFE-CFE) et/ou du chlorotrifluoroéthylène (CTFE), à la fois sous leur forme pure, en mélange avec du poly méthacrylate de méthyle (PMMA) ou dans des systèmes nanocomposites organiques/inorganiques, contenant des nanoparticules d'oxyde de pérovskite à base de titanate de baryum.Nous avons montré que la nature des structures à l'état solide dans ces polymères à base de VDF est fortement dépendante des paramètres qui gouvernent le processus de solidification, tels que la température et durée de dépôt ou la densité d'enchevêtrement des polymères en solution. En controllant ces paramètres, une large variété de structures à l'état solide, ainsi que les different comportements ferroélectriques ou relaxeurs correspondants, a été obtenue dans des polymères à base de VDF avec ~ 70/30 rapport VDF/TrFE. La formation de ces structures à l'état solide est également affectée par la densité d'enchevêtrement des chaînes en solution, qui influence la distribution de termonomère CFE ou CTFE, ainsi que la distribution des conformations trans-gauche et all-trans, dans la structure à l'état solide, conduisant à différentes propriétés ferroélectriques et relaxeurs. Il a également été montré que les conformations tg induites dans la structure ne sont pas stables lors du stockage à température ambiante et qu'elles évoluent vers des conformations tout-trans au bout d'un certain temps. Cette instabilité est minimisée en augmentant la température de coulée à 105°C pour les solutions concentrées.Nous avons également montré que dans les systèmes polymères à base de mélanges PMMA: P(VDF-TrFE-CFE), la présence du PMMA, arrange les chaînes VDF dans des structures plus polaires sous l’influence d’interactions dipôle-dipôle. Le PMMA amorphe est bien miscible avec les polymères fluorés dans la phase amorphe, ainsi le mélange entraine une diminution de la cristallinité globale et un amincissement des lamelles cristallines des polymères fluorés. Cependant, cette diminution de la cristallinité globale s'accompagne d'une augmentation de