Approche physique pour quantifier le comportement mécanique des interfaces tissus biologiques-capteurs nano-fils électroactifs

Physical approach to quantify the mechanical behavior of biological tissue-electroactive nanowire sensors interfaces

• Auteur / Autrice : Marwa Sawan
• Direction : Georges Nassar
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Acoustique
• Date : Soutenance le 28/10/2022
• Etablissement(s) : Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale polytechnique Hauts-de-France (Valenciennes, Nord ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national des sciences appliquées Hauts-de-France (Valenciennes, Nord ; 2019-....)
• Jury : Président / Présidente : Claudine Gehin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Georges Nassar, Gabriel Vélu, Chouki Zerrouki, Philippe Pudlo, Christine Restoin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gabriel Vélu, Chouki Zerrouki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microcapteurs

Tissus (histologie)

Mots clés libres

Tissus biologiques

Capteurs nano-fils électroactifs

Comportement physique

Interfaces

Milieu multicouche

Biological tissues

Electroactive nano-wire sensors

Physical behavior

Interfaces

Multilayer medium

Résumé

Ce travail porte sur la quantification du comportement physique des tissus biologiques couplés à un capteur tissulaire flexible intégré dans un substrat solide. L'objectif est de créer des interfaces sensibles entre la peau et le substrat (exosquelette réactif) en intégrant des capteurs électromécaniques nano-fils flexibles et extensibles dont la conception est basée sur des fibres en polymère électroactifs optimisés. Afin d'optimiser les conditions aux interfaces, un modèle élément fini a été abordé dont les composantes déformation / contrainte à l'interface sont considérées comme des variables du modèle, validé ensuite par un formalisme mathématique modélisant le mouvement dynamique dans un milieu multicouche viscoélastique et ceci en combinant les conditions aux limites et les caractéristiques physiques et mécaniques de chaque couche afin d'évaluer les interactions dynamiques aux interfaces.

This work focuses on the quantification of the physical behavior of biological tissues coupled to a flexible tissue sensor embedded in a solid substrate. The objective is to create sensitive interfaces between the skin and the substrate (reactive exoskeleton) by integrating flexible and extensible nano-wire electromechanical sensors whose design is based on optimized electroactive polymer fibers. In order to optimize the conditions at the interfaces, a finite element model has been approached whose deformation / stress components at the interface are considered as model variables, then validated by a mathematical formalism modeling the dynamic movement in a viscoelastic multilayer medium and this by combining the boundary conditions and the physical and mechanical characteristics of each layer in order to evaluate the dynamic interactions at the interfaces.