Synthèse, caractérisation et étude des propriétés magnétiques et diélectriques de nanocomposites Polyaniline/hexaferrite pour l'absorption des micro-ondes

Ces travaux de thèse consistent à élaborer des nanocomposites Polyaniline/hexaferrite pour l’absorption des micro-ondes. L’idée principale est la mise en œuvre de matériaux composites à base de polymères conducteurs intrinsèques telle la Polyaniline que nous avons dopée avec différents types d’acides (HCl, CSA, NSA et TSA…) et l’hexaferrite de baryum de type magnétoplombite (M) stœchiométrique ou substitué. Au niveau de l’hexaferrite de baryum, la substitution du Fe3+ s’est faite par les ions Al3+, Bi3+, Cr3+ et Mn3+.L’hexaferrite de baryum et les hexaferrites substitués par les différents ions cités ci-dessus ont été synthétisés par voie hydrothermale dynamique en faisant varier divers paramètres au cours de la synthèse (pH, température, temps, rapport [OH-]/[NO3-]…).L’élaboration des composites Polyaniline/hexaferrite (pur ou substitués) a été effectuée par polymérisation oxydative en utilisant plusieurs techniques de synthèse : la polymérisation chimique en solution (en tenant compte de la nature de l’acide utilisé) avec ou sans agitation (Aqueous-Based Polymerization with or without stirring) et la polymérisation oxydative par voie solide (Solid-Based Polymerization). L’optimisation de ces différentes techniques de synthèse après caractérisations physicochimiques (DRX, FTIR, ATG, MEB, EDX), diélectriques (ε’, ε’’, σdc) et magnétiques (Mr, Ms, Hc, Tc, µ’, µ’’) des échantillons, a montré que la polymérisation par voie solide se trouve la méthode la plus facile, économique et respectueuse de l’environnement. Elle est aussi adaptée à la production du composite Pani/BaFe12O19 avec de bonnes propriétés structurales, physiques et magnétiques. L’étude de la substitution du Fe3+ dans le BaFe12O19 par Al3+, Bi3+, Cr3+ et Mn3+ a montré une forte dépendance des propriétés structurales et magnétiques avec la distribution de ces ions dans la maille cristalline hexagonale. En effet, les ions Al3+, Cr3+ et Mn3+ ont une tendance à occuper les sites tétraédriques, alors que le Bi3+ occupe les sites octaédriques. Une augmentation de Hc associée à la taille des cristallites a été observée pour les particules substituées avec l'Al et le Cr alors qu’une modification de l'anisotropie magnetocristalline (fort terme d'ordre supérieur) a été mise en évidence pour les substitutions Bi et Mn, dû à leur grand rayon ionique. L’incorporation des hexaferrites substitués dans la Polyaniline pour obtenir des composites Pani/BaMeFe11O19, où Me = Al, Bi, Cr et Mn, révèle une variation des propriétés électromagnétiques dans la gamme de fréquences allant de 1 à 18 GHz. En effet, ces variations sont dues à la formation de dipôles entre l’ion de substitution et les cations O2- dans le ferrite qui sont responsables de la résonance ferromagnétique, de l'anisotropie magnétocristalline et des interactions avec la matrice polymérique. Le composite Pani/BaFe12O19 présente des absorptions dans la bande X qui se déplacent vers la bande Ku avec la substitution du fer confirmant