Membrane polymère multifonctionnelle pour la couleur structurelle et la thermorégulation

Multifunctional polymer membrane for structural color and thermoregulation

• Auteur / Autrice : Stefan Sandu
• Direction : Vincent Thomy, Yan Pennec
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Micro-nanosystèmes et capteurs
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie

Mots clés

Mots clés libres

Polymères

Membrane

Microtechnologies

Microparticules

Membrane polymère

Propriétés infrarouge moyen

Polymers

Membrane

Microtechnologies

Microparticles

Polymer membrane

Mid infrared properties

Résumé

L'objectif de la thèse est d'étudier une membrane structurée à base d'un polymère thermosensible modifiant sa géométrie et ses propriétés optiques pour obtenir un couplage entre propriétés thermiques et aspect visuel. Les conséquences de ces modifications dans les domaines du visible (changement de couleur) et du moyen infrarouge – MIR (lié à la température) seront étudiées. Le but ultime sera d'associer ces propriétés duales pour des applications liant changement de couleur et température. Les propriétés dans le visible seront liées à l'utilisation de (micro)particules en silices diffusant le rayonnement optique. Celles dans le MIR seront obtenues par la création de réseau photonique et par la modulation de l'indice optique effectif du matériau contenant les particules. Enfin, l'aspect dynamique sera obtenu via une matrice polymère stimulable qui permettra de moduler les dimensions de la structure photonique en fonction d'au moins un stimulus extérieur (T°, humidité, pH, ..). Cette thèse se base sur l'expertise complémentaire de deux partenaires : Université de Lille pour la partie modélisation, fabrication et caractérisation photonique et l'Université de Mons pour la partie chimie macromoléculaire et mise au point de solutions de particules colloïdales. Les technologies misent en œuvre à l'IEMN seront une combinaison entre photolithographie, sérigraphie et hot-embossing pour la structuration de surfaces.

The aim of the thesis is to study a structured membrane based on a heat-sensitive polymer, modifying its geometry and optical properties to obtain a coupling between thermal properties and visual appearance. The consequences of these modifications in the visible (colour change) and mid-infrared - MIR (temperature-related) domains will be studied. The ultimate goal will be to combine these dual properties for applications linking colour change and temperature. The visible properties will be linked to the use of silica (micro)particles that scatter optical radiation. The MIR properties will be obtained by creating photonic gratings and modulating the effective optical index of the material containing the particles. Finally, the dynamic aspect will be obtained via a stimulable polymer matrix that will enable the dimensions of the photonic structure to be modulated as a function of at least one external stimulus (T°, humidity, pH, etc.). This thesis is based on the complementary expertise of two partners: the University of Lille for the photonic modelling, fabrication and characterisation part and the University of Mons for the macromolecular chemistry part and the development of colloidal particle solutions. The technologies implemented at the IEMN will be a combination of photolithography, screen printing and hot-embossing for surface structuring.