CE08 - Matériaux métalliques et inorganiques et procédés associés

Obtenir un modèle de surface poly-époxy et sa réactivité – OPOSUM

Résumé de soumission

Les matériaux polymères sont présents dans toutes les industries modernes, de la nanomédecine aux satellites de communication. Connaître leur surface est un enjeu stratégique. Hormis quelques travaux pionniers, ce n'est que récemment que la recherche s'est penchée sur la modélisation de la surface des polymères. Et cette démarche reste encore très limitée, avec peu de données expérimentales pour l’étayer. Pourtant, la surface représente la valeur ajoutée d’une grande partie des matériaux avancés, et notamment lorsqu’elle est fonctionnalisée. Dans ce cadre, les procédés de traitements de surface restent encore trop empiriques. Ainsi, au-delà de l’unique accroissement de la connaissance, la définition de modèles de surfaces polymères conduirait à leur optimisation, en permettant de définir les spécificités des surfaces polymères (microstructure, composition, relaxation, etc.), ainsi que leur réactivité et les mécanismes dynamiques qui s'y déroulent. OPOSUM poursuit cet objectif en se focalisant sur la surface des poly-époxydes, matériau d'intérêt pour les peintures, les adhésifs, et les matériaux composites, notamment dans le domaine du spatial. Le PI a étudié le revêtement des surfaces de pièces en matériau composite pour les satellites de communication au cours des sept dernières années, jusqu’à l’établissement d’un laboratoire commun avec une PME partenaire. Le manque de données génériques à propos des surfaces a représenté un frein au traitement efficace des problèmes d’adhérence film/substrat. De ce constat est né OPOSUM, qui intègre une méthodologie ambitieuse, basée sur la combinaison expériences/calculs. La partie expérimentale consiste à synthétiser des surfaces polymères « modèles », avec (i) une composition homogène chimiquement, (ii) peu de défauts et (iii) une rugosité inférieure au nanomètre. Ainsi, nous rendons possible l’étude de matériaux industriels répandus, par des techniques fines telles que la microscopie à force atomique (AFM) ou la spectroscopie de photoélectrons X (XPS). En parallèle, des calculs de mécanique quantique (density functional theory, DFT) et de dynamique moléculaire classique (molecular dynamics, MD) sont développés, afin de simuler les macromolécules, la polymérisation, et enfin la surface des polymères. Les surfaces simulées et les surfaces expérimentales sont étudiées et comparées, puis elles servent à l’étude des mécanismes de formation de films minces métalliques. Des études préliminaires menées par le PI ont démontrées l’efficacité de la méthode, en permettant une amélioration significative de l’analyse XPS de la surface d’un certain poly-époxyde. Cet exemple illustre les potentialités du projet ; la surface de ce matériau est mieux connue et la technique XPS s’enrichit d’une meilleure précision grâce aux calculs. Il s’agit maintenant de proposer un programme plus ambitieux en améliorant la méthode, et en augmentant la complexité et le nombre des matériaux étudiés. En conduisant le projet OPOSUM, le PI propose de mettre des moyens humains et matériels dans une démarche innovante qui apportera des connaissances génériques à la communauté scientifique, ainsi qu’aux étudiants dans les sciences des matériaux.

Coordination du projet

Thomas DUGUET (CENTRE INTERUNIVERSITAIRE DE RECHERCHE ET D'INGÉNIÉRIE DES MATÉRIAUX)

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

CIRIMAT CENTRE INTERUNIVERSITAIRE DE RECHERCHE ET D'INGÉNIÉRIE DES MATÉRIAUX

Aide de l'ANR 221 400 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2018 - 48 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter