PHYSPhysique des polymères

La mesure de la propriété physique à l’état solide est au cœur du Pôle PHYS car la propriété est bien souvent le juge de paix pour valider le design de nos matériaux. Nos travaux récents s’attachent à développer des mesures originales par le couplage de propriétés, par des mesures localisées aux petites échelles ou en milieu confiné en sondant les interfaces dans les matériaux complexes. Cette approche s’appuie sur le développement constant d’outils expérimentaux spécifiques à chacune des propriétés. Les grandes propriétés physiques étudiées concernent :

Propriétés mécaniques

• Comportement élastique et à la rupture, aux grandes et petites déformations du matériau, comportement en traction, compression, flexion et sollicitation dynamique (choc, fatigue, fluage) sur des échantillons volumiques et sur film.

• Suivi des mécanismes d’endommagement dans le volume du matériau par la mesure de variations de volume par corrélation d’images pour mettre en évidence les phénomènes de cavitation aux interfaces de polymères chargés.

• Micromécanique des interfaces & Modélisation : test de la microgoutte, du déchaussement, du clivage, de fragmentation

• Couplage des techniques : Suivi des propriétés mécaniques sous rayonnement X ou sous microscopie

• Cartographie des propriétés mécaniques locales aux petites échelles par microscopie à force atomique

Propriétés électriques et diélectriques

• Analyse de la mobilité moléculaire par spectroscopie diélectrique

• Dans les matériaux volumiques, aux interfaces dans les multimatériaux

• En milieu confiné sur des quantités de matière infiniment petites

• Dans les milieux réactifs : Suivi diélectrique in situ des changements de phase

• Isolation vs conduction électrique

• Percolation dans les composites polymères conducteurs, matériaux à effet CTP et CVP, matériaux hybrides haute permittivité, matériaux pour l’isolation électrique (câbles, modules haute puissance), conductivité électrique sous haute tension

• Comportement diélectrique et thermique des interfaces & Modélisation

Propriétés de transport de petites molécules

• Caractérisation des propriétés de perméation et de sorption de petites molécules telles que l’eau (à l’état vapeur et à l’état liquide), les gaz permanents ou encore les composés organiques à travers les matériaux polymères :

• Matériaux à propriétés de transport contrôlées

• Matériaux très perméables et/ou à sélectivité élevée (ajout de charges poreuses, ajout de composées mobiles, etc…)

• Barrière passive (ajout de charges imperméables, mélange de polymères, dépôt de couches minces barrières par traitement plasma, système multicouches, étirage, etc…)

• Barrière active (génération in situ de nanoparticules métalliques, réaction/piégeage sélectifs)

• Modélisation par éléments finis

• Mécanismes d’hydratation & Modélisation

• Analyse des mécanismes de transport d’eau et de gaz à différents taux d’hydratation de membranes pour le domaine des piles à combustible.

La mobilité des chaînes, le confinement, la problématique liée aux interfaces, le caractère multi-échelle sont des concepts scientifiques communs aux trois grandes propriétés étudiées et nécessitent d’être compris et maîtrisés pour optimiser la propriété finale du matériau. Ces connaissances sont exploitées afin de dégager les paramètres pertinents qui gouvernent la propriété, permettant ainsi de créer des matériaux polymères homogènes ou multiphasés fonctionnels ou multifonctionnels.

Animation : B BLOTTIÈRE, F GOUANVÉ, S PRUVOST