Thèse soutenue

Hydrogels greffés stimulables comme actionneurs microfluidiques

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Auteur / Autrice : Benjamin Chollet
Direction : Yvette TranPatrick TabelingDominique Hourdet
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physico-Chimie des Matériaux
Date : Soutenance le 18/12/2015
Etablissement(s) : Paris 6
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matière Molle et Chimie
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Damien Baigl, Jean-Christophe Baret, Laurent Billon, Anne-Marie Gué

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Nous développons une nouvelle approche des actuateurs microfluidiques à base d’hydrogels stimulables. Contrairement aux approches précédentes, les hydrogels sont synthétisés et greffés à la paroi inférieure du microcanal avant la fermeture du système. Nous utilisons une nouvelle stratégie de synthèse pour les films d’hydrogels stimulables par chimie click thiol-ène. Les films sont obtenus par dépôt, sur des surfaces fonctionnalisées avec des thiols, d’un mélange de chaînes polymères préformées et d’un réticulant dithiol. Le greffage et la réticulation s’obtiennent simultanément par une activation thermique ou par irradiation UV. Des films et des micro-motifs sont obtenus sur une large gamme d’épaisseur allant de la centaine de nanomètres à plusieurs microns. Nous intégrons les motifs d’hydrogels stimulables dans les microcanaux pour réaliser des actionneurs. Nous étudions des actionneurs thermosensibles réalisés avec des hydrogels de poly(N-isopropylacrylamide). Avec la température, les motifs d’hydrogels gonflent ou dégonflent en absorbant/expulsant l’eau de manière réversible. L’effet est rapide (inférieur à la seconde), la transition abrupte (quelques degrés autour de la LCST à 32°C) et l’amplitude de déformation est importante (gonflement de 400%). Les micro-vannes réalisées avec cette nouvelle approche présentent de très bonnes performances et une grande durabilité. Nous avons aussi réalisé de nouveaux actionneurs reconfigurables fonctionnant comme des pièges microfluidiques. Ces actionneurs microfluidiques innovants offrent de nombreuses perspectives de par la facilité de leur mise en œuvre, leurs performances et l’intégration sur des micro-puces à haute densité.