JCJC - Jeunes chercheuses et jeunes chercheurs

Matériaux hybrides organique/inorganique à architecture contrôlable: Des nanocomposites modèles pour une meilleure compréhension du renfort mécanique – COPOLYPOSS

Résumé de soumission

La dispersion de nanocharges inorganiques dans une matrice polymère permet d'en renforcer les propriétés mécaniques et thermiques. Bien que son origine demeure encore mal comprise, le renfort des performances mécaniques de la matrice semble lié à l'importante surface de contact entre polymère et charge. Il apparaît donc essentiel d'optimiser l'état de dispersion de la charge nanométrique au sein de la matrice. Pourtant, il apparaît souvent très difficile d'optimiser et de contrôler cette dispersion, comme l'ont montré différents travaux menés sur des nanocomposites polymère / argile par exemple, en particulier avec des polymères peu polaires. L'objectif de ce projet consiste précisément à élaborer et à étudier de nouveaux nanocomposites caractérisés par un état de dispersion optimal et facilement contrôlable. - - L'approche que nous proposons consiste à coupler des copolymères à blocs et des particules POSS (nanocharges de dimensions bien définies). Plus précisément, nous considérerons des diblocs A-B où A est un polymère peu polaire et B, un polymère amorphe, incompatible avec A et caractérisé par une température de transition vitreuse Tg subambiante. L'extrémité libre du bloc B sera fonctionnalisée par une nanoparticule POSS. En s'organisant en phases ordonnées, de tels diblocs permettront de répartir les particules POSS au sein de domaines régulièrement répartis dans la matrice A. De plus, le bloc B étant amorphe et de basse Tg, les particules POSS, insérées à l'extrémité libre des blocs B, pourront s'auto-organiser sans contrainte pour former des assemblages de type colonnaires ou plaquettaires. La distance entre ces assemblages à base de POSS est contrôlée par la longueur des diblocs. De plus, diverses morphologies peuvent être obtenues avec les diblocs, ce qui permet de moduler la répartition et la nature des assemblages formés par les POSS. Au total, ces systèmes conduiraient à des composites modèles, présentant une dispersion très forte des nanocharges et permettant le contrôle de l'état de dispersion. De telles structures modèles permettront de mieux comprendre les mécanismes du renfort des propriétés mécaniques de la matrice et de revenir ensuite sur des systèmes à architectures moins bien définies, mais plus aisés à préparer (nanocomposites polymère / argile par exemple). - - Les systèmes que nous considérerons tout d'abord seront des copolymères polystyrène-polyoxypropylène ou polystyrène-polybutadiène, qui seront synthétisés par polymérisation anionique et fonctionnalisés par des particules POSS. Les structures formées seront étudiées par diffraction des rayons X aux petits et aux moyens angles ainsi que par microscopie électronique à transmission. Les propriétés mécaniques de ces nanocomposites seront caractérisées par analyse mécanique dynamique. Enfin, ces propriétés mécaniques seront corrélées à la dynamique locale des chaînes polymères au sein de ces composites (au voisinage des charges en particulier), étudiée par RMN de l'état solide.

Coordination du projet

Cédric LORTHIOR (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR EST)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR EST

Aide de l'ANR 150 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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