Interfaces liquides recouvertes de multi-couches de polymères – INTERPOL

nous adaptons des techniques de rhéologie interfaciale, qui permettent de mesurer avec précision la réponse des couches à des sollicitations mécaniques (réponse en fréquence). La microfluidique nous permet d'assembler les couches de façon continue, notre but est de caractériser en ligne les propriétés mécaniques des multi-couches en étudiant la déformation des capsules dans des constrictions.

nous avons lors du stage de M2 financé par l'ANR obtenu des résultats préliminbaires qui montrent l'assemblage des couches de polymères sur une goutte pendante et par microfluidique. La compression des gouttes pendantes permet de montrer que dans le cas où les interactions dans les multi-couches sont fortes, la goutte flambe sous compression.

nous allons explorer des polymeres ayant des hydrophobies variables.

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Le but global de ce projet est d’étudier l’assemblage de multi-couches de polymères à des interfaces liquides et de développer des capsules de polymères multi-couches sur un cœur liquide (huile) par microfluidique. Notre projet sera focalisé particulièrement sur la caractérisation des propriétés mécaniques interfaciales des multi-couches car celles-ci jouent un rôle crucial sur les performances finales des capsules telles que leur stabilité ou le relargage de principes actifs. Nous utiliserons un système modèle de polyélectrolytes de charges opposées utilisés classiquement dans les assemblages multi-couches. La première couche de polymère s’adsorbant à l’interface eau-huile sera de nature amphiphile. Pour cela nous synthétiserons une série de polyélectrolytes modifiés hydrophobes avec des greffons alkyl. Les couches suivantes seront composées dans un premier temps d’un système classique de PDADMAC/PSS. Puis nous étudierons l’influence de l’hydrophobie des molécules en utilisant des polyélectrolytes modifiés hydrophobes. On s’attend en effet à ce que l’hydrophobie joue un rôle important dans l’hydratation des couches et donc leurs propriétés mécaniques. Dans une première tache, nous étudierons la dynamique d’assemblage de ces multi-couches à l’interface eau-air et eau-huile par ellipsométrie, tensiométrie et également par PM-IRRAS (Polarization-Modulated Infra-Red Absorption Spectroscopy), une technique de spectroscopie infra-rouge sensible à l’hydratation des couches adsorbées à des interfaces liquides. Dans notre deuxième tache, nous étudierons les propriétés mécaniques de ces couches dans des géométries modèles en adaptant deux techniques de rhéologie interfaciale. Le défi scientifique et technique sera de suivre la transition entre une interface fluide à faible nombre de couches et une interface rigide constituant quasiment une coque solide. Nous adapterons la technique de la goutte pendante oscillante qui permet de mesurer l’élasticité de compression d’une couche interfaciale entre une goutte d’huile et de l’eau par analyse de son contour ou bien par mesure de la pression interne. Pour mesurer l’élasticité en cisaillement des couches, nous utiliserons un anneau de type Du Nouy que nous positionnerons à l’interface eau-huile plane. L’anneau sera adapté sur un rhéomètre classique permettant sa rotation et une mesure des contraintes et déformations interfaciales. Ce montage permettra de mesurer la réponse en fréquence des multi-couches en fonction du nombre de couches et de la nature physico-chimique des polymères et des huiles. La troisième tache a pour but la production et la caractérisation de capsules par microfluidique. Nous produirons des gouttes d’huile dans un microcanal et celles-ci seront amenées dans des zones contenant successivement des polymères de charges opposées afin de provoquer l’adsorption des multi-couches de polymères à la surface des gouttes. Les propriétés mécaniques des couches seront caractérisées « en ligne » en faisant passer les capsules formées dans des constrictions et en étudiant leur déformation.