Études de la dispersion et de l'encapsulation des nanotubes de carbone en milieu aqueux

Depuis leur découverte, les nanotubes de carbone (CNT) ont connu de nombreux succès en raison de leurs performances mécaniques, électriques et thermiques exceptionnelles. L'exploitation de ces propriétés requiert néanmoins de pouvoir isoler les CNT, de les manipuler et de les localiser au sein d'un matériau d'architecture plus ou moins complexe. Pour cela, il est souvent nécessaire de disperser les CNT en raison de leur très grande insolubilité dans tout solvant. De nombreuses stratégies de dispersion reposent sur la stabilisation des CNT par des tensioactifs. Cependant, très peu d'études visent à déterminer les forces colloïdales mises en jeu, un des paramètres clés de la dispersion. Ainsi, la dispersion des CNT reste souvent un art plutôt qu'un processus bien contrôlé et maîtrisé. Dans cette étude, le mécanisme d'adsorption en milieu aqueux de quatre tensioactifs usuels a été clarifié, en particulier grâce à la détermination de leur isotherme d'adsorption. En se basant sur les résultats d'adsorption, des dispersions concentrées et sans agrégats de CNT ont été préparées et ensuite utilisées pour la formulation des nanocomposites polymériques. Une seconde méthode de dispersion est basée sur l'encapsulation des CNT par une écorce polymérique. Alors que la majorité de telles méthodes requiert la modification covalente des CNT, ce qui entraîne la détérioration des propriétés des CNT, nous présentons une méthode de dispersion et d'encapsulation des CNT qui ne nécessite pas de modification covalente de leur surface. Cette méthode se base sur l'adsorption physique des polymères préparés par polymérisation par transfert de chaîne de type addition et fragmentation, appelée polymérisation RAFT. Cette procédure d'encapsulation est versatile et permet la formation d'une couche polymérique homogène et continue sur la surface des CNT.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : nanotubes de carbone (CNT), dispersion, isotherme d'adsorption, encapsulation, polymérisation RAFT

A Robust Hessian-based Trust Region Algorithm for Spherical Conformal Parameterizations

Surface parameterizations are widely applied in computer graphics, medical imaging and transformation optics. In this paper, we rigorously derive the gradient vector and Hessian matrix of the discrete conformal energy for spherical conformal parameterizations of simply connected closed surfaces of genus-$0$. In addition, we give the sparsity structure of the Hessian matrix, which leads to a robust Hessian-based trust region algorithm for the computation of spherical conformal maps. Numerical experiments demonstrate the local quadratic convergence of the proposed algorithm with low conformal distortions. We subsequently propose an application of our method to surface registrations that still maintains local quadratic convergence

All-optical control of thermal conduction in waveguide QED

We investigate the heat conduction between two one-dimension waveguides intermediated by a Laser-driving atom. The Laser provides the optical control on the heat conduction. The tunable asymmetric conduction of the heat against the temperature gradient is realized. Assisted by the modulated Laser, the heat conduction from either waveguide to the other waveguide can be suppressed. Meanwhile, the conduction towards the direction opposite to the suppressed one is gained. The heat currents can be significantly amplified by the energy flow of the Laser. Moveover, the scheme can act like a heat engine

Host structural stabilization of Li1.232Mn0.615Ni0.154O2 through K-doping attempt: toward superior electrochemical performances

Lithium-rich layered cathodes are known famously for its superior capacity over traditional layered oxides but trapped for lower initial coulombic efficiency, poorer rate capability and worse cyclic stability in spite of diverse attempts. Herein, a new K-stabilized Li-rich layered cathode synthesized through a simple oxalate co-precipitation is reported for its super electrochemical performances. Compared with pristine Li-rich layered cathode, K-stabilized one reaches a higher initial coulombic efficiency of 87% from 76% and outruns for 94% of capacity retention and 244 mAh g-1 of discharge capacity at 0.5C after 100 cycles. Moreover, 133 mAh g-1 of discharge capacity can be delivered even charged at 10C showing a highly-improved rate capability. X-ray diffraction and electrochemical impedance spectroscopy tests show that enlarged Li slab layer caused by K+ accommodation can provide facile Li+ diffusion paths and facilitate Li+ migration from the crystal lattice. As a consequence, the introduction of K+ in the host layered structure can inhibit the detrimental spinel structure growth during cycling. Therefore, the K-stabilized Li-rich layered materials can be considered to be an attractive alternative to meet with the higher power and energy density demands of advanced lithium-ion battery