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Les présents travaux ont permis de contribuer à la compréhension et au développement de la physique et de la chimie des matériaux. Dans cette étude, des nouveaux nanocomposites polymères de hautes performances structurales physico-chimiques ont été fabriqués en utilisant le graphène, l'oxyde de graphène et les nanotubes de carbone modifiés comme nanocharges de renforcement ou des agents de nucléation. L'étude a porté, d'une part, sur des matériaux nanocomposites à matrices polypropylène, polyéthylène et polyfluorure de vinylidène fabriqués par un procédé d'extrusion, et d'autre part, sur des films nanocomposites à matrice polyfluorure de vinylidène fabriqués par un procédé de mélange en solution suivi par l'approche coulée-évaporation. Les propriétés structurales et morphologiques, thermiques (stabilité thermique, comportement de cristallisation et de fusion), mécaniques (traction, flexion), rhéologiques et piézoélectriques des matrices sélectionnées ont été largement améliorées par l'addition de faibles fractions massiques des nanofeuillets de graphène et des nanotubes de carbone (< 2 %).