Thèse soutenue

Protéines de soie de Bombyx ou d’araignée, naturelles ou modifiées, et fibres de cellulose comme renfort in situ de composites bioinspirés
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Auteur / Autrice : Violaine Piotrowski
Direction : Christian RolandoAnne-Sophie Schuller
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle
Date : Soutenance le 13/10/2020
Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Miniaturisation pour la synthèse, l'analyse et la protéomique (MSAP)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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Les composites synthétiques sont constitués d’une résine et d’un renfort par des fibres industrielles courtes ou longues. Les fibres longues tissées ou stratifiées permettent d’obtenir le meilleur renforcement possible, mais nécessitent un processus industriel long et complexe pour la mise en oeuvre des composites. Les fibres courtes peuvent, elles, être mélangées directement dans la résine et permettent de former un composite en une seule étape par photopolymérisation ou polymérisation thermique. Cependant les propriétés mécaniques de tels composites sont de loin inférieures à celles obtenues par renforcement à fibres longues. L'alternative étudiée dans cette thèse est le renforcement de composites par biomimétisme c’est-à-dire par des fibres longues naturelles introduites sous forme d’un liquide homogène et qui redeviennent des fibres lors de la mise en œuvre du composite. Ce procédé pourrait permettre la conception de composites avec un renforcement macroscopique avec la facilité de production des composites à fibres courtes. Dans ce projet de thèse, deux types de biopolymères ont été étudiés : la cellulose (et son dérivé l’acétate de cellulose), un polysaccharide très souvent utilisé pour le renforcement de composite et les protéines de soie (fibroïne H, MaSp1) qui sont parmi les fibres naturelles les plus résistantes. La fibroïne H a été extraite de cocons frais du vers à soie Bombyx mori et la protéine de soie d'araignée MaSp1 de Nephila clavipes a été produite par génie biologique dans E. coli. Des liquides ioniques polymérisables et un tensioactif photoclivable, permettant de solubiliser de manière réversible les biomolécules, ont été synthétisés. Des films renforcés à partir de liquide ionique et de biomolécules ont été synthétisés et caractérisés. Enfin des composites renforcés par des microfibres industrielles ou des fibres biologiques ont été produits. La mesure des propriétés mécaniques a démontrée un renforcement supérieur par les fibres biologiques.