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Elaboration de modèle d’Interphases pour le développement de Matériaux Composites Intelligents

IMCT nano

Financement:
APEX Région PACA

Description:

1. Cadre général et objectifs du projet

Ce projet s’inscrit dans le domaine de la physico-chimie des matériaux et plus particulièrement celui de l’élaboration et de la caractérisation d’interphases de matériaux composites souvent organiques-inorganiques soumises à des vieillissements en environnement agressifs. L’étude à l’échelle macroscopique des propriétés, notamment les propriétés en volume sont nécessaires pour atteindre les propriétés fonctionnelles des multimatériaux en fonctionnement (propriétés thermiques, mécaniques, optiques, de protections,....) que l’on retrouve dans le domaine de la microélectronique, de l’énergie, des structures composites pour l’aeronautique, la marine ou le bâtiment. Cependant, la durabilité de ces multimatériaux est principalement pilotée par l’évolution des propriétés interfaciales dont l’échelle pertinente d’étude est le nanomètre. Les polymères adsorbés ou greffés aux surfaces inorganiques ont un comportement singulier encore mal connu scientifiquement du fait de la difficulté d’accès aux mesures des propriétés localisées à cette échelle et une description scientifique encore insuffisante de la dynamique des polymères en milieu confiné. Dès lors, seuls les effets de la dégradation des propriétés aux interfaces sur les propriétés macroscopiques tentent d’être corrélés sans pouvoir en identifier et quantifier totalement les causes à l’échelle interfaciale. Ainsi, les sauts technologiques associés à l’amélioration de la durabilité des multimatériaux passent par l’établissement des liens de causalité entre les mécanismes chimiques et physico-chimiques locaux de dégradation et la caractérisation à l’échelle nanométrique de l’évolution des propriétés des interphases. Ce dernier aspect est le verrou scientifique expérimental à lever qui motive ce projet.
Il se propose donc de développer la caractérisation des propriétés des interphases de matériaux composites à matrice thermodurcissable à l’échelle nanométrique en mettant à profit l’analyse thermique et mécanique par la microscopie à champ proche acquise au laboratoire MAPIEM en 2009. La validation expérimentale de ces techniques de caractérisation à l’échelle nanométrique et le développement de modèles scientifiques capables de décrire le comportement des réseaux de polymères aux interfaces (dynamique des polymères, température de transition vitreuse, contraintes locales...) passent par la parfaitement connaissance des réseaux au niveau de leurs structures, de leurs fonctionalités chimiques, de leurs interactions avec la surface inorganique. Pour ce faire, ce projet vise non seulement à développer et caractériser des interphases contrôlées représentatives des interphases complexes des multimatériaux mais également le développement de modèle cinétique de réticulation en capacité de décrire à l’échelle nanométrique ces structures tridimensionnelles.

2. Originalité de la démarche

L’originalité de la démarche réside dans la tentative de développement de modèles cinétique de réaction en milieu confiné capables de décrire la structure des réseaux grâce à des phénomènes maîtrisés de ségrégation des réactifs en milieu confiné et à l’utilisation d’équipement unique en France permettant d’acquérir les données nécessaires à l’établissement de ces modèles (FlashDSC). Elle s’accompagne de la possibilité de caractériser avec un coût limité les propriétés thermiques et mécaniques à l’échelle nanométrique à l’aide de la nanoanalyse thermique.

Les attentes de cette démarche sont :
le développement des concepts physiques qui gouvernent le comportement de réseau réticulé en milieu confiné à partir de l’élaboration d’interphases modèles avec des moyens légers d’investigation
de valider l’intérêt de caractérisation à l’échelle nanométrique des propriétés thermiques et mécaniques pour le développement de la modélisation numériques des propriétés des multimatériaux à l’échelle macroscopique
de valider le concept d’interphases intelligentes contrôlées à l’échelle nanométrique, capables d’être stimulées et d’en déterminer les modifications de propriétés interfaciales afin d’être utilisées comme modèles de vieillissement des matériaux composites

Personnes de MAPIEM participant au programme:

Alaaeddine Moslem , Pascal Carriere



Laboratoire MAPIEM (EA 4323) - http://mapiem.univ-tln.fr/Elaboration-de-modele-d-Interphases-pour-le-developpement-de-Materiaux.html - mapiem@univ-tln.fr