Modélisation mésoscopique des réseaux polymères à grande déformation
Auteur / Autrice : | Gérald Munoz |
Direction : | Alain Dequidt |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie |
Date : | Soutenance le 10/11/2021 |
Etablissement(s) : | Université Clermont Auvergne (2021-...) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (Aubière, Puy-de-Dôme ; 2012-....) |
Jury : | Président / Présidente : Sandrine Thérias |
Examinateurs / Examinatrices : Nicoas Martzel, Alba Marcellan, Claudio Fusco | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Sabine Cantournet, Joachim Wittmer |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les réseaux polymères, c’est à dire des polymères réticulés, sont depuis longtemps étudiés pour leurs propriétés élastiques combiné à une résistante mécanique remarquables. On retrouve ces matériaux sous différentes formes, allant de la famille la plus connue des « caoutchoucs », aux gels. Tout ces matériaux présentent des caractéristiques différentes à des échelles spatiales et temporelles distinctes. L’innovation dans la science des polymères repose sur une compréhension complète de leur micro-structure et des propriétés macroscopiques qui en découlent. Les études expérimentales et par simulations sont donc plus que jamais complémentaires dans ce domaine. En simulation, ces matériaux sont bien définis et sont largement étudiés à l’échelle moléculaire et macroscopique. Il est cependant encore difficile de relier ces deux échelles de simulation lors de la mise en place d’une stratégie de simulation multi-échelles. Cette thèse a pour objectif de développer un modèle et des outils permettant de relier l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique, dans une stratégie de simulation multi-échelle. Afin de combler les échelles et temps de simulation entre le micro et macroscopique, nous avons développé un modèle de réseau élastique à l’échelle mésoscopique. Nous simulons seulement la dynamique des points de réticulations et d’enchevêtrements du matériau, permettant ainsi d’étudier des grands systèmes sur des temps long avec un coût de calcul raisonnable. Nous montrons que le choix de décrire le matériau de cette manière permet de comprendre les effets d’hétérogénéités spatiales et topologiques sur le comportement mécanique macroscopique du réseau polymère. Le modèle est aussi performant que des modèles analytiques de références, vis-à-vis de la reproduction de résultats expérimentaux pour produire des lois de comportements, avec en plus la possibilité de comprendre comment la contrainte est distribuer de manière locale dans le système et en ajoutant un pouvoir prédictif vis-à-vis de nouvelles structures et topologies de réseaux. Ce travail ouvre une voie possible pour l’étude des réseaux polymères enchevêtrés à une échelle mésoscopique intermédiaire.