Elaboration et caractérisation de matériaux composites · PDF fileElaboration et...

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  • REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR

    ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

    UNIVERSITE MENTOURI-CONSTANTINE FACULTE DES SCIENCES EXACTES

    DEPARTEMENT DE PHYSIQUE

    N dordre : Srie :

    THESE

    PRESENTEE POUR OBTENIR LE DIPLOME DE DOCTORAT EN SCIENCE

    PHYSIQUE

    SPECIALITE : SCIENCES DES MATERIEUX

    OPTION : CRISTALLOGRAPHIE

    THEME

    Par

    Mme ADDALA Samiya

    SOUTENU LE: 24 / 05 / 2015

    Devant le jury :Prsident: M. SEBAIS Prof. Univ. Mentouri Constantine1.

    Rapporteur: O. HALIMI Prof. Univ. Mentouri Constantine1.

    Examinateurs: B. BOUDINE Prof. Univ. Mentouri Constantine1.

    A. BOUDRIOUA Prof. Univ. Paris , France.

    Y. BEGGAH Prof. Univ. Jijel.

    S. CHIHI Prof. Univ. Ouargla.

    Elaboration et caractrisation de matriaux composites base des

    nanoparticules du semi-conducteur CuO et de loxyde de terre rare Dy2O3

    disperses dans les matrices dilectriques KBr, KCl et NaCl.

  • DEDICACES

    Je ddie ce travail :

    Mes trs chers parents pour leur aide et leur soutien continus.

    Mon mari pour son soutien moral et sa patience.

    Mon porte bonheur, mon fils Youcef.

    Mes frres et ma sur.

    Mes beaux parents

    Mes beaux -frres.

    Mes belles surs

    Toute ma famille

    Mes amies.

    A tous ceux qui ont contribu un jour mon ducation et ma formation.

  • Remerciements Ce travail a t ralis au laboratoire de Cristallographie, du dpartement

    de physique, de la facult des sciences exactes de lUniversit Constantine 1. Je tiens tout dabord remercier vivement ma directrice de thse Madame

    O. HALIMI professeur de luniversit Constantine 1, pour mavoir propos ce travail de recherche. Je lui exprime toute ma reconnaissance pour laide, lencouragement et les conseils utiles quelle ma prodigu tout au long de la ralisation de ce travail.

    Je prsente galement mes sincres remerciements Monsieur M. Sebais

    professeur lUniversit Constantine 1, pour son aide scientifique, et pour mavoir fait lhonneur daccepter de prsider le jury de cette thse .

    Je suis trs reconnaissante Monsieur B. BOUDINE, professeur

    lUniversit Constantine 1, pour son aide scientifique et pour avoir accept de participer au jury de ma thse.

    Mes sincres remerciements vont galement Monsieur A. BOUDRIOUA

    professeur lUniversit de Paris pour avoir accept de participer au jury de cette thse.

    Jexprime mes sincres remerciements Madame Y. BEGGAH

    professeur lUniversit de Jijel pour avoir accept dvaluer le travail de cette thse.

    Jadresse mes respectueux remerciements Monsieur S. CHIHI

    professeur lUniversit de Ouargla pour avoir accept dexaminer ce travail.

    Mes remerciements vont galement lquipe du Laboratoire de Cristallographie de lUniversit Constantine 1 : L. BOUHDJER, , A. BOUDJADA, A. BOULTIF, F. BOUDJADA, Z. OUILI et tous les autres membres pour laide et le soutien exprims mon gard, je leur exprime ma reconnaissance la plus expressive.

    Je remercie aussi Monsieur N.GUESSMI pour mavoir permis de faire des

    caractrisations au niveau du laboratoire de diffraction des rayons X luniversit de Biskra.

    Je voudrais galement remercier tous les amis et collgues ayant de prs ou

    de loin encourag ou contribu la ralisation de cette thse : L. ARRAB, H. BERKANE et T. GALLEB.

  • Enfin, nombreuses sont les personnes que je voudrais remercier pour leur aide scientifique, morale et leur amiti, et que jai peut tre oublies, que celles-ci me le pardonnent, il ny a que Dieu tout puissant qui noublie aucune chose.

  • Sommaire

    Introduction gnrale ......................................................................................................................................... 1

    Chapitre I Particularits des nanomatriaux

    I.1. Introduction ................................................................................................................................................. 3

    I.2. Caractristiques physico-chimiques des nanoparticules .......................................................................... 4

    I.2.1. Les effets lis la surface ..................................................................................................................... 4

    I.2.1.1. Influence de la fraction atomique en surface et en volume ........................................................... 4

    I.2.1.2. Action de lnergie de surface ........................................................................................................ 6

    I.2.2. Effets du confinement quantique ...................................................................................................... 8

    I.2.3. Rsonance de plasmons de surface ................................................................................................... 9

    I.2.4. Confinement spatial ........................................................................................................................ 10

    I.2.5. Variation des paramtres de maille des nanoparticules ................................................................. 10

    I.3. Proprits des matriaux tudis ........................................................................................................... 13

    I.3.1. Proprits de loxyde de cuivre CuO ............................................................................................ 13

    I.3.2. Proprits des terres rares ................................................................................................................ 18

    I.3.3. Les halognures alcalins ................................................................................................................ 23

    I.4. Conclusion ............................................................................................................................................ 24

    Chapitre II Elaboration des nanocomposites tudis

    II.1. Introduction .............................................................................................................................................. 25

    II.2. Formation des nanoparticules ............................................................................................................... 26

    II.2.1. Germination homogne .................................................................................................................. 27

    II.2.2. Germination htrogne ................................................................................................................. 27

    II.3. Synthse des nanoparticules ................................................................................................................. 28

    II.3.1. Synthse physique .......................................................................................................................... 28

    II.3.2. Synthse chimique ......................................................................................................................... 28

    II.4. Techniques de croissance des matrices monocristallines ..................................................................... 31

    II.4.1. Croissance partir dune phase fondue ........................................................................................ 31

    II.5. Partie exprimentale ................................................................................................................................. 37

    II.5.1. Appareil de croissance utilis pour llaboration des chantillons.................................................... 37

    II.5.2. Obtention des monocristaux de KBr, KCl et NaCl purs et dops ..................................................... 39

    II.5.3. Conditions opratoires ....................................................................................................................... 40

    II.5.4. Description des chantillons labors................................................................................................ 40

    II.5.6. Clivage et polissage des chantillons ................................................................................................ 42

  • Sommaire

    Chapitre III Etude structurale des chantillons labors

    III.1. Introduction ............................................................................................................................................. 45

    III.2. Caractrisation par la diffraction X .................................................................................................... 45

    III.2.1. Gnralits .................................................................................................................................... 45

    III.2.2. Diffraction des matrices cristallines utilises ............................................................................... 48

    III.2.3. Diffraction des poudres nanocristallines des matriaux utiliss pour llaboration des nanocomposites tudis ................................................................................................................................ 52

    III.2.3.1. Spectre de diffraction des rayons X de la poudre des cristallites du semi-conducteur CuO .. 52

    III.2.4. Spectre de diffraction des rayons X des pastilles monocristallines des nanocomposites KBr:CuO, KCl:CuO et NaCl:CuO................................................................................................................................. 55

    III.2.5. Spectre de diffractio