Thèse soutenue

Films de cellulose bioinspirés à propriétés photoniques

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Auteur / Autrice : Axel Fouques
Direction : Laurent Heux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences des polymères
Date : Soutenance le 16/12/2020
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches sur les macromolécules végétales (Grenoble ; 1966-....)
Jury : Président / Présidente : Frédéric Pignon
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Heux, Wim Thielemans, Teresa López-León, Aurélien Gourrier
Rapporteurs / Rapporteuses : Michel Mitov, Maria Helena Godinho

Résumé

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Les nanocristaux de cellulose sont des nanoparticules biosourcées anisotropes qui présentent une réponse optique iridescente spectaculaire de par leur capacité à s’auto-assembler en phases cristaux liquides cholestériques au-delà d’une certaine concentration. Dans la littérature, des films 100% cellulose et des composites aux effets de couleurs structuraux parfois impressionnants sont préparés respectivement par séchage contrôlé de suspensions aqueuses et/ou en présence de précurseurs organiques et inorganiques. Ce travail de thèse développe des matériaux fabriqués à partir de suspensions cholestériques polymérisables, avec l’objectif de développer une réponse optique photonique pour une gamme de matériaux, notamment souples et stimulables. Pour cela, lesnanocristaux de cellulose sont dispersés en solvant organique apolaire grâce à la stabilisation stérique d’un tensioactif. La modification des interactions colloïdales en suspension conduit à un pas cholestérique proche du visible, induisant des couleurs structurales aux grands angles d’incidence directement en suspension. Cette réponse optique en suspension est modulée par la manipulation des hélices cholestériques en champ électrique (réorientation et déroulement) et magnétique (alignement)avant d’être figée dans des composites polymères. L’organisation cholestérique et son orientation dans le champ sont conservées dans les composites, conduisant à une réponse optique caractérisée en détail par spectroscopie résolue en angle. Dans une approche complémentaire, des films de cellulose et composite sont préparés par séchage de suspensions en solvant organique et présentent de légers effets de couleur en réflexion en incidence normale.