Vers une meilleure compréhension de la stabilité des systèmes multicouche polymères : effet du cisaillement et de l'élongation

par Anna Dmochowska

Projet de thèse en Sciences pour l'ingénieur spécialité Matériaux

Sous la direction de Guillaume Miquelard-garnier et de Jorge Peixinho.

Thèses en préparation à Paris, HESAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur , en partenariat avec Pimm - Laboratoire Procédés et ingénierie en mécanique et matériaux (laboratoire) et de Conservatoire national des arts et métiers (France) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2020 .


  • Résumé

    Le confinement à l'échelle nanométrique de polymères peut faire émerger des propriétés singulières. Des efforts ont alors été entrepris pour développer des outils de mise en œuvre permettant un contrôle des morphologies de mélange à cette échelle nanométrique. L'un de ces procédés, la co-extrusion multi-nano-couches, permet d'obtenir des matériaux constitués d'une alternance de couches de deux polymères différents, continues et d'épaisseurs nanométriques, qui peuvent présenter des propriétés améliorées. Néanmoins, des travaux font état dans certains cas de la rupture de ces couches au cours du procédé. La structure finale obtenue est alors discontinue, ce qui altère les propriétés du matériau. L'origine de ces ruptures est encore mal comprise. L'objectif de ce projet est donc de réussir à identifier et à comprendre les mécanismes physiques gouvernant la stabilité du procédé de co-extrusion multi-nano-couches, et notamment les effets du cisaillement et de l'élongation. Il s'agit à la fois d'acquérir des connaissances fondamentales sur la physique des polymères aux interfaces et sous confinement mais aussi d'aboutir à un contrôle optimal de la co-extrusion multi-nano-couche afin d'améliorer son potentiel industriel.

  • Titre traduit

    Instability and fracture of polymeric multilayer films: effect of shearing and elongation


  • Résumé

    Recently, unexpected behaviors of polymers confined at nanometric scales - similar to the size of the macromolecules - were discovered. These behaviors have led to a renewed interest in polymer “nano”-blends with the aim of controlling structuration down to the nanoscale. One example of a technology allowing such control, nanolayer coextrusion, simply consists of forcing the polymer flows by successive slicing and recombining, to create materials composed of thousands of alternating layers of different polymers. It has shown huge potential to create, with commercial immiscible polymers, new nanoblend materials, where both phases are confined under the form of continuous alternating layers with nanometric thicknesses, without the necessity of any chemical reaction or additives. These materials display improved macroscopic properties due to confinement effects and to the orders of magnitude increase in surface-to-volume ratio within the material. The objective of the project is to identify and understand the complex physical phenomena allowing the fabrication of stable nanometric multilayered polymeric systems and to develop reliable models for the implementation of multilayer materials of polymers. The scope is dual, both fundamental and applied: reach a better understanding of the physics of polymers at interfaces and under confinement, and achieve higher control of nanolayer coextrusion, thus increasing its industrialization potential.