Polymères/Matière molle

Les nanocomposites piézoélectriques combinent classiquement les propriétés piézoélectriques élevées des céramiques et les bonnes propriétés mécaniques des polymères. Si, de plus, le polymère est un polymère électroactif, il est possible de cumuler les réponses piézoélectriques des deux matériaux. Pour ces matériaux hybrides, la dispersion des nanoparticules et l’adhésion interfaciale entre les nanocharges et la matrice polymère, sont des paramètres clés. Dans le cadre d’une étude réalisée sur des composites piézoélectriques à matrice poly(fluorure de vinylidene) (PVDF) chargée avec des nanoparticules de titanate de baryum (BaTiO₃), nous avons utilisé un dérivé de dopamine, la nitrodopamine, comme fonctionnalisant pour améliorer l’adhésion interfaciale. La microscopie électronique à balayage réalisée sur des échantillons cryofracturés permet de visualiser la qualité de la dispersion des charges en lien avec l’optimisation du protocole d’élaboration des composites et la différence d’interaction charge – matrice sans (a) et avec nitrodopamine (b). Sans fonctionnalisant, la présence de cavités peut entrainer, sous champ électrique, un claquage et donc une dégradation du matériau. D’autre part pour être piézoélectrique, le PVDF doit être étiré. Après étirage uniaxial, l’adhésion interfaciale entre les nanoparticules et la matrice polymère est conservée (c). La structure et les propriétés piézoélectriques de ces composites ont été analysées aux échelles macroscopiques et locales (Defebvin et al., 2017, Ferri et al. 2020).

Sophie Barrau (ISP-UMET), Juliette Defebvin (ISP-UMET), Jean-Marc Lefebvre (ISP-UMET), Adeline Marin (ISP-UMET), Joël Lyskawa (ISP-UMET) en collaboration avec Anthony Ferri, Antonio Da Costa et Rachel Desfeux (CMNM-UCCS-Université d’Artois)

Les suies sont des produits de dégradations des matériaux traduisant les conditions de leur formation durant une combustion. Dans ce projet, les suies sont prélevées sur une grille MET directement dans les fumées produites durant la combustion du matériau pendant le test feu. Des études en microscopie électronique sont menées pour analyser la taille et l’organisation des suies à des échelles différentes (MEB-STEM, MET). Il a été confirmé que la structure des suies est inhérente au scénario feu, leur nanostructure a pu être corrélées avec les résultats obtenus en analyse thermogravimétrique. Cette étude est la première étude d’observation des suies après prélèvement par thermophorèse durant un test feu et fait partie de l’ERC FireBar Concept (Okyay et al., 2018).

Gizem Okyay (ISP-UMET), Séverine Bellayer (ISP-UMET), Fabienne Samyn (ISP-UMET), Maude Jimenez (ISP-UMET), Serge Bourbigot (ISP-UMET)

Afin de conférer des propriétés ignifugeantes et durables à un revêtement adhérent, il faut actuellement successivement appliquer au moins deux revêtements différents. L’intérêt du projet est de réussir à réduire au minimum ce nombre d’applications, sans réduction d’efficacité.

L’approche « auto-stratifiante » permet la formation en une seule application d’un système complexe, de multi-couches ou de structures à gradient de phase, présentant à la fois une bonne adhésion sur le substrat et des propriétés barrière en surface. Cette approche n’ayant jamais été abordée dans le domaine des revêtements ignifugeants, l’objectif est donc de développer des formulations modèles auto-stratifiantes possédant simultanément des propriétés adhésives à un substrat donné, des propriétés ignifugeantes et des propriétés barrière au vieillissement en surface, ceci afin de stimuler, d’un point de vue écologique, le développement des industries spécialistes en retard au feu.

Cette thématique a déjà fait l’objet d’une ANR (Stic) et fait l’objet d’un second projet actuellement (Biostic). Les méthodes développées sont à la fois des approches théoriques (Hansen) et expérimentales notamment par microscopie électronique à balayage couplée avec analyse EDS pour la caractérisation de l’état de stratification (Beaugendre et al., 2017, Verkholantsev, 2000, Beaugendre et al., 2017, Beaugendre et al., 2017, Beaugendre  et al., 2018, Lemesle et al., 2020).

Charlotte Lemesle (ISP-UMET), Agnes Beaugendre (ISP-UMET), Séverine Bellayer (ISP-UMET), Maude Jimenez (ISP-UMET)

La réparation des hernies abdominales constitue le second type d’opération chirurgicale la plus pratiquée dans le monde. Dans plus de 50% des cas, elle entraine de fortes douleurs pour le patient. Ces douleurs sont liées au phénomène d’adhésion qui apparait quand un dépôt excessif de fibrine se développe entre le péritoine et les organes après l’opération. Le projet ANR CAPSPIN étudie différents dépôts de nanofibres de polycaprolactone produites par electrospinning et déposées sur des grilles de polypropylène implantables pour diminuer l’apparition de ce phénomène. Les nanofibres peuvent être traitées ou prétraitées par plasma froid pour permettre leur fonctionnalisation avec différents types de molécules actives. Chaque étape de formation ou de fonctionnalisation des nanofibres doit être suivie et caractérisée par MEB pour permettre la production d’un revêtement de nanofibres aux propriétés améliorées.

Malo Dufay (ISP-UMET), Stéphanie Degoutin (ISP-UMET), Maude Jimenez (ISP-UMET)