Etude de composites polymères à base de polysaccharides

Study of polymer composites based on polysaccharides

• Auteur / Autrice : Bai Huang
• Direction : Alain Dufresne, Hui He
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes en cotutelle avec South China University of Technology
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Génie des Procédés Papetiers

Mots clés

Mots clés libres

Polysaccharide

Cellulose

Composite polymère

Fonctionnalité

Polysaccharide

Cellulose

Polymer composite

Functionality

Résumé

Sujet de thèse L’étude vise à préparer des matériaux et des dispositifs souples de détection de la réponse à un stimulus à base de polysaccharides naturels. Les polysaccharides naturels sous forme de nanocristaux de cellulose native ou régénérée, nanofibres de cellulose, ou nanocristaux de chitine seront intégrés à des matériaux polymères (alcool polyvinylique, polyuréthane, polyéthylène glycol, résine époxy, etc.) ou utilisés sous forme d’hydrogels pour obtenir des composites polymères biocompatibles et à hautes performances. Les propriétés telles que la flexibilité et la ténacité, la déformabilité, la mémoire de forme, la conductivité électrique, l'auto-guérison, ou la réactivité aux stimuli seront au centre des recherches. La structure interne sera contrôlée afin d'améliorer ces propriétés. Méthodes expérimentales et d'analyse des données Nous prévoyons de préparer des matériaux polymères fonctionnels (conductivité, auto-cicatrisation, réponse aux stimuli, etc.) basés sur l'introduction rationnelle de biomatériaux (polysaccharides naturels ou biomatériaux synthétisés chimiquement). Les méthodes de caractérisation comprennent la spectroscopie infrarouge, la RMN, etc. Les matériaux polymères préparés peuvent ne pas avoir une excellente extensibilité, conductivité électrique et réponse aux stimuli en même temps. Nous prévoyons d'évaluer les différentes performances en tant que matériaux et dispositifs de détection flexibles par des tests de traction, de DSC, de DMA et de conductivité. Ensuite, des modifications physiques ou chimiques seront réalisées pour améliorer les matériaux polymères. De plus, un dispositif électronique sera fabriqué à partir des composites polymères fonctionnels et diverses expériences de détection de signaux seront réalisées. En fonction des exigences de l'application, d'autres modifications seront effectuées et les structures et propriétés des capteurs finis seront caractérisées par MEB, MET, XPS, essais mécaniques, DMA, DSC et autres essais pertinents.

Thesis topic The research project will be the study of flexible stimulus-response sensing materials and devices based on natural polysaccharides. Natural polysaccharides in the form of native or regenerated cellulose nanocrystals, cellulose nanofibers, or chitin nanocrystals will be integrated into polymeric materials (polyvinyl alcohol, polyurethane, polyethylene glycol, epoxy resin, etc.) or used in the form of hydrogels for obtain high performance, biocompatible polymer composites. Properties such as flexibility and tenacity, deformability, shape memory, electrical conductivity, self-healing, or reactivity to stimuli will be at the center of research. The internal structure will be controlled in order to improve these properties. The Experimental Methods and Data Analysis Methods We plan to prepare functional polymeric materials (conductivity, self-healing, stimulus-responsive, etc) based on the rational introduction of biomaterials (natural polysaccharides or chemically-synthesized biomaterials). The characterization methods include infrared spectroscopy, NMR, etc. The prepared polymeric materials may not have excellent stretchability, electrical conductivity, and stimulus response at the same time. We plan to evaluate the various performances as a flexible sensing materials and devices via tensile test, DSC, DMA and conductivity test, etc. Then physical or chemical modification will be imposed to improve the polymeric materials. Further, an electronic device will be fabricated from the functional polymeric composites and various signal detection experiments will be performed. According to the application requirements, further modification will be conducted and the structures and properties of the finished sensors will be characterized via SEM, TEM, XPS, mechanical testing, DMA, DSC and other relevant tests.