Laboratoire MAPIEM (EA 4323)

Matériaux Polymères Interfaces Environnement Marin

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HDR defense - Pascal CARRIERE

HDR defense

Pascal CARRIÈRE, Maître de conférences, soutiendra publiquement son Habilitation à Diriger des Recherches en vue de l’obtention de l’HDR Chimie des matériaux sur le thème suivant :

« Les couches minces polymères : systèmes modèles pour la caractérisation et l’élucidation des mécanismes complexes aux interfaces. Application à l’étude de vieillissements des matériaux composites et au développement de surfaces aux propriétés anti-salissures marines »

Le mardi 08 décembre 2015 à 10h00 à l’Université de Toulon, campus de La Garde - Amphi du bâtiment M,

devant un jury composé de :

  • Mme Jannick Duchet-Rumeau, Professeur à l’INSA de Lyon, rapporteur
  • M. Jean-Michel Guenet, Directeur de recherche au CNRS, Université de Strasbourg, rapporteur
  • M. Eric Papon, Professeur à l’Université de Bordeaux, rapporteur
  • Mme Valérie Langlois, Professeur à l’Université de Paris-Est, examinateur
  • M. Yves Grohens, Professeur à l’Université de Bretagne-Sud, examinateur
  • M. Jean-François Chailan, Professeur à l’Université de Toulon, examinateur

Résumé :

Les résultats des travaux présentés dans ce mémoire d’habilitation à diriger les recherches s’inscrivent dans les principales thématiques du laboratoire MAPIEM : la lutte contre les salissures marines sur les revêtements immergés et l’étude de la durabilité des matériaux composites à matrice polymère. Il s’agit d’établir les relations fondamentales reliant le comportement de ces matériaux complexes et fonctionnels, à leur structure lorsqu’ils sont soumis à différentes contraintes environnementales. Pour cela, mon apport de physico-chimiste des polymères aux interfaces consiste à concevoir et caractériser des matériaux modèles représentatifs de ces matériaux complexes par la manipulation d’objets contrôlés à l’échelle nanométrique par la physique ou la chimie.

Cet exposé montre comment différentes méthodes d’élaboration de couches minces thermodurcissables d’épaisseur nanométriques ont été maîtrisées pour obtenir, à la demande, les différentes organisations structurales observées dans les matériaux composites : (i) à gradient du renfort vers la matrice (1D), (ii) à stratification en couche superposée (2D), (iii) à nano-structuration (3D). Ces couches minces permettent non seulement un accès aisé à leurs caractérisations thermomécaniques, contrairement aux matériaux massifs, mais constituent surtout une plate-forme expérimentale mobilisable pour élucider les mécanismes de vieillissement d’interphases de matériaux composites, en exacerbant certaines propriétés. Cette méthodologie d’étude est applicable à différentes contraintes externes (environnement marin, charge-décharge dans le domaine de l’énergie : batteries tout solide Li-ions ou le photovoltaïque organique). Ces couches minces sont ainsi utiles à la conception de capteurs de vieillissements in-situ, amorcée dans ce travail, et interrogeables à distance des matériaux composites.

Cet exposé montre également que la perturbation de l’adhésion bactérienne sur les surfaces passe, pour le physico-chimiste, par la compréhension des effets de la nano-structuration et de la texturation multi-échelles de surface sur la colonisation bactérienne. Les propriétés fondamentales associées sont : l’énergie de surface, la rugosité et l’élasticité locale du revêtement. A partir du contrôle des interactions moléculaires et de l’association de deux polymères, les PMMA stéréoguliers (liant) et le PEO (repoussoir bactérien à la surface), il sera montré l’étendue des organisations et compositions possibles mise en évidence par des séquences évoluées de RMN (résonnance magnétique nucléaire). Ces différentes nano-structurations colloïdales facilement transférées en couches minces, obtenues sans synthèse coûteuse, permettent de moduler sur plusieurs échelles les propriétés de surfaces telles que le module élastique, la nano-structuration et la rugosité. Cette ingénierie de surface est mise à disposition des biologistes pour favoriser l’élucidation de l’adhésion bactérienne.

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