ICMCB --- Élaboration de composite cuivre/ nanotubes de carbone

1. ICMCB---Élaboration de composite cuivre/ nanotubes de carbone ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites »

2. ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

3. Drain thermiques Cu/NTC • Planning de l’ACI ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

4. NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

5. Optimisation de la vitesse de dépôt • Dépôt su NTC • Thèse ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

6. Puce en silicium Films minces en cuivre Substrat céramique CDT < 12 10-6/°C et CT > 400 W/mK (CT du cuivre) Joint de brasure Drain thermiqueCu/C (NTC) CDT < 10 10-6 /°C et 200 W/mK < CT < 300 W/mK Drain thermiqueCu/C (fibre) Drains thermiques Cu/NTC • Application : fiabilité des systèmes électronique de forte puissance • Problème : éviter la l’apparition de points chauds • Solution : Drain thermique composite à propriétés thermiques adaptatives • Drain thermiques Cu/NTC • Planning de l’ACI ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

7. Janvier 2004 Janvier 2005 Synthèse de poudre composite Réunion Toulouse Janvier 2005 Janvier 2006 Densification et mise en forme Planning de l’ACI • Drain thermiques Cu/NTC • Planning de l’ACI ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

8. NTC et VGCF 1 µm • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

9. Fonctionnalisation • Bibliographie • Protocole opératoire • Résultats • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

10. Bain électroless • Premiers tests • Protocole opératoirere actuel • Résultats • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

11. Optimisation de la vitesse de dépôt • pH • additifs supplémentaires • concentration • Optimisation de la vitesse de dépôt • Dépôt su NTC • Thèse ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

12. Dépôt sur NTC • Transposition directes sur les nanotubes • Adaptation de la concentration de cuivre pour obtenir un pourcentage volumique en carbone plus faible • Test de densification • Optimisation de la vitesse de dépôt • Dépôt su NTC • Thèse ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

13. Thèse • Titre : Composites fonctionnels à nanotubes de carbone • Directeurs de thèse : J.M. HEINTZ et J.F. SILVAIN • Thésard : Karim Demou • Début : Octobre 2004 • Optimisation de la vitesse de dépôt • Dépôt su NTC • Thèse ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

14. NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

15. Dépôt “Electroless” Méthode chimique par voie aqueuse : dépôt de films minces métallique Procédé sans apport de courant • Réactions d’oxydo-réduction en milieu aqueux • Pd utilisé comme catalyseur de réaction • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless Procédé à 3 étapes • Sensibilisation : SnCl2 (solution acide) • Activation : PdCl2 (solution acide) • Dépôt : CuSO4 + complexant + agent réducteur (solution basique) ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

16. Mécanisme de dépôt (étude Cu/Al2O3) 1) Étape de sensibilisation  Adsorption sur le substrat de Sn2+ et Sn4+(2Sn2+ + O2(d) + 4H+  2Sn4+ + 2H2O)  Croissance de clusters de SnO2(présence d’une fine couche Sn métallique en surface) 2) Étape d’activation  Adsorption de Pd2+ et Pd0 (Pd2+ + Sn2+ Pd0 + Sn4+)  Redissolution partielle des clusters d’étain  Dépôt sous forme de Pd0 et PdCl2 3) Cuivrage chimique  Réduction des clusters de PdO par le formaldehyde  Pd0  Dépôt du cuivre (formation d’un alliage à l’interface) • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

17. Paramètres d’essai : • Acides utilisés • Temps de traitement • Acide testé : • acide nitrique : 6h – 12h – 24h • acide nitrique + acide chlorhydrique : 24h • Acide nitrique + acide sulfurique : 2h – 6h • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

18. Nanofibres : • Filtration : Obtention d’une galette après séchage à l’étuve • Dispersion dan l’eau : Suspension non stable après ultrason • Caractérisation : • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless Nanotubes : • Filtration : Obtention d’un film après séchage à l’étuve • Dispersion dans l’eau : Suspension stable après ultrason ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

19. Résultats XPS sur les nanofibres fonctionnalisées avec le mélange d’acide • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless Résultats FTIR sur les nanotubes fonctionnalisés ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

20. Premiers tests • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

21. Protocole opératoire utilisé Bain  de sensibilisation au chlorure d'étain • 10g/L de SnCl2 • 40mL/L de HCl • 50mg de NTC Bain d'activation au chlorure de palladium • 0,25g/L de PdCl2 • 2,5mL/L de HCl Bain de cuivre • 10g/L de CuSO4 • 50g/L de KNaC4H4O6 • 15mL/L de HCHO • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless • Étain et palladium : Quelques % d’étain et trace de palladium à l’XPS • Dépôt de cuivre : Jusqu’à 30% de cuivre mais plus de cuivre sous forme d’agrégats et peu de dépôt sur les fibres ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

22. Résultats sur les bains 500 nm • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

23. Variation du taux de cuivre en surface • NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless Evolution de la fraction atomique de cuivre en fonction du temps de séjour des NFC dans le bain de cuivre (3 min, 10 min et 30 min) et des conditions de dépôt : avec ultrason (US) et sans US (SSUS) (temps de séjour constant dans les bain de Sn et Pd (3 min)) ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

24. NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

25. NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

26. NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

27. NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003

28. NTC et VGCF • Fonctionnalisation • Bain electroless ACI « Contrôle de la conductivité et de la dilatation thermique par l'organisation de nanotubes de carbone dans des nanocomposites » NR036 NTC-DRAINS 2003