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Nouveaux Matériaux : des mousses réactives à la biomécanique – NewFoam

Résumé de soumission

Ce projet porte sur la conception de nouveaux types de mousses aqueuses, à partir desquels de nouveaux matériaux seront développés ; ceux-ci ayant d'une part la capacité à répondre macroscopiquement et de manière réversible à des stimuli extérieurs, et d'autre part pouvant servir de systèmes modèles en biomécanique. - L'approche originale que nous voulons développer consiste à aller au delà des mousses déjà connues, en trouvant d'abord de nouveaux régimes, puis en apprenant à contrôler le vieillissement, de telle sorte à ne plus seulement l'observer et le subir. Il s'agira ainsi de tirer un intérêt du fait qu'un même échantillon de mousse peut avoir des propriétés optiques, électriques, acoustiques ou mécaniques variable dans une gamme très large. - Dans cette démarche, l'objectif est alors de concevoir de nouveaux matériaux « stimulables » ou « réactifs », conçus à partir de mousses, dont on pourrait modifier réversiblement et significativement les propriétés. Le choix d'une mousse comme structure de départ est lié au fait que les forts couplages entre les différentes échelles de taille permettent d'amplifier efficacement des modifications minimes à l'échelle des interfaces, de manière à produire de larges changements macroscopiques. - Pour découvrir de nouveaux comportements, nous utiliserons à la fois de nouveaux composants chimiques et de nouvelles méthodes de fabrication. Nous étudierons ainsi la stabilité et les propriétés de mousses de solutions contenant des particules solides, des gélifiants ou des cristaux liquides (notamment dans le but d'obtenir des matériaux très stables) ; nous étudierons de même le moussage de différent types d'émulsions. La mise au point de montage microfluidique - à la fois par des capillaires et par lithographie - nous permettra de produire de nouvelles conditions de taille de bulle, de polydispersité et de fraction de liquide. - Les propriétés de ces mousses seront alors étudiées par des techniques ciblées sur les différentes échelles de taille - interfaces liquides, films et canaux liquides - et macroscopiquement par des dispositifs électrique, optique et acoustique. - Nous chercherons ensuite à donner un caractère stimulable réversible à ces mousses, en ajoutant, aux interfaces et en volume, des composants réactifs à des stimuli lumineux, thermiques ou sonores. De même, nous chercherons à modifier les propriétés volumique de la mousse par des changements dans l'environnement gazeux ou chimique de l'échantillon. - D'autre part, un second axe complémentaire consiste à chercher à faire le lien entre les comportements mécaniques des mousses et ceux d'autres systèmes, notamment biologiques. Le but est d'utiliser des mousses comme systèmes modèles simples, pour des problèmes de mécanique de toute une gamme de matériaux biologiques (tendons, ligaments, par exemple), dont l'une des spécificités mécaniques majeure est leur nature poroélastique. Le lien entre mécanique des mousses et biomécanique s'articule effectivement autour de cette notion de poroélasticité - propre aux matériaux poreux, élastique, mous et infiltré de liquide - et qui traduit l'existence de couplages entre les déformations macroscopiques et la diffusion du fluide interstitiel. - Il s'agira ici de développer, à partir des mousses, des systèmes biomimétiques modèles simples, permettant d'approcher certaines de ces questions de biomécanique. Nous utiliserons à la fois des mesures rhéologiques, couplés à des mesures locales de la fraction de liquide, pour mettre en évidence et mieux comprendre les effets poroélastiques et les liens entre déformation, glissement et mise en mouvement du liquide. Pour les mêmes questionnements, des mesures par tomographie optique et X seront aussi réalisées. - D'un point de vue global, l'une des spécificités importante de ce projet est de vouloir ouvrir de nouveaux axes de recherche, encore inexplorés, dans le domaine des mousses. Le partenariat entre deux groupes reconnus pour leur expertise,

Coordination du projet

Arnaud SAINT JALMES (Organisme de recherche)

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

Aide de l'ANR 280 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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