Modélisation mécanique et constitutive du comportement photomécanique de couches minces organiques supramoléculaires
Auteur / Autrice : | Rebeca Cedeño Madera |
Direction : | Moussa Naït Abdelaziz |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Mécanique des solides, des matériaux, des structures et des surfaces |
Date : | Soutenance le 04/05/2023 |
Etablissement(s) : | Université de Lille (2022-....) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Unité de Mécanique de Lille - Joseph Boussinesq |
Jury : | Président / Présidente : Lucien Laiarinandrasana |
Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Aloise, Sophie Barrau | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Rafael Estevez, Stéphane Lejeunes |
Mots clés
Résumé
Récemment, un nouveau type de thin films photoactifs a été développé en combinant du diaryléthène (DTE) fonctionnalisé et du poly(éthylène-co-butylène) (PEB) fonctionnalisé. Ces films présentent un comportement photomécanique en raison de la propriété de commutation photo-chimique de la molécule DTE, tandis que la matrice élastomérique (PEB) confère aux films des propriétés similaires au caoutchouc et une déformation réversible. Pour étudier ce phénomène, nous avons conçu une installation de suivi de mouvement combinant une caméra microscopique et des diodes électroluminescentes (LED) émettant de la lumière visible (VIS) et ultraviolette (UV) pour activer la commutation moléculaire. Nous avons enregistré plusieurs cycles d'irradiation UV-VIS et analysé la vidéo obtenue pour confirmer que l'exposition à la lumière causait une déformation photomécanique des thin films. Notre objectif principal était de coupler lespropriétés de commutation photochimique de DTE avec la déformation induite par la lumière des thin films en utilisant un modèle de photo-cinétique de DTE et des modèles mécaniques non linéaires pour les matériaux similaires au caoutchouc. Nous avons implémenté les deux modèles dans le logiciel d'analyse d'éléments finis (FEA) Marc Mentat en utilisant des sous-routines externes de l'utilisateur. Grâce aux simulations FEA, nous avons démontré la dépendance de l'activation photomécanique à des paramètres tels que l'intensité lumineuse et les propriétés photochimiques et mécaniques des thin films. Enfin, nous avons validé le modèle mécanique proposé en comparant les résultats de simulation avec les données expérimentales.