Synthèse de polymères auto-cicatrisants pour des applications spatiales

Synthesis of self-healing polymers for space applications

• Auteur / Autrice : Mickaël Du fraysseix
• Direction : Stéphane Carlotti
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Inscription en doctorat le 04/10/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : EQ1 - Polymérisation Catalyse et Macromoléculaire Conception

Mots clés

Mots clés libres

Polymères

Auto-cicatrisants

Spatiale

Polymers

Self-healing

Space

Résumé

L'environnement géostationnaire autour de la Terre présente des conditions difficiles qui influencent fortement les performances et la durée de vie des engins spatiaux. Les résines PDMS jouent un rôle clé dans la conception de revêtements de contrôle thermique ou de rubans transparents (fenêtres de collage pour cellules solaires ou OSR, adhésif transparent). En vol, au fil du temps, les résines présentent une altération de leurs propriétés qui se traduit par une perte de souplesse, de transparence et une dégradation de l'état de surface. En particulier, on observe un jaunissement et des craquelures dus à la présence de photons énergétiques et de particules chargées (protons et électrons). A ce titre, la limitation de la dégradation des matériaux polymères et de leur fissuration lors des missions spatiales est un enjeu important pour de nombreuses études. En outre, les premières solutions innovantes pour la stabilisation sous rayonnement UV et l'exposition aux protons ont été développées et validées. Les objectifs de cette nouvelle thèse sont de poursuivre les travaux prometteurs réalisés lors des derniers travaux de thèse, avec notamment la création de différentes solutions d'auto-cicatrisation. Le travail consistera à améliorer ces nouveaux polymères très prometteurs, en particulier leurs propriétés mécaniques. Les matériaux formulés seront ensuite analysés pour estimer le gain de stabilisation obtenu avec ces nouvelles solutions. L'application de ces solutions autocicatrisantes à d'autres types de polymères pourra être envisagée.

The geostationary environment around the Earth presents harsh conditions which strongly influence the spacecraft performances and lifetime. Polydimethylsiloxane (PDMS) resins play a key role in the conception of thermal control of coatings or transparent tapes (bonding windows for solar cells or OSR, transparent adhesive). In flight, overtime, resins exhibit an alteration of their properties as shown by a loss of flexibility, transparency and a degradation of the surface state. In particular, yellowing and cracking are observed due to the presence of energetic photons and charged particles (protons and electrons). As an evidence, limiting the degradation of polymeric materials and their cracking during space missions is an important stake for many studies. The first innovative solutions for the stabilization under UV radiation and proton exposition were developed and validated. The objectives of this new thesis are to continue the hopeful work performed during the latest thesis works, with especially the creation of various self-healing solutions. The work will consist of improving these new and very promising polymers, particularly their mechanical properties. Formulated materials will then be analyzed to estimate the stabilization gain obtained with these new solutions. The application of these self-healing solutions to other types of polymers could will be envisaged.