Dans les systèmes multiphasés, réduire la dimension des phases conduit à une augmentation des interfaces et accroit l’importance des régions interfaciales. On observe en particulier, des modifications du matériau dans ces régions interfaciales : modification de mobilité des chaînes macromoléculaires (phase intercristalline, phase amorphe rigide, phénomènes de confinement…), création d’une structure ou d’une phase altérée (interphase entre deux polymère immiscibles mais compatibles, transcristallinité à l’interface entre une matrice et une charge…).

Dans ce domaine, nous nous appuyons sur la coextrusion multinanocouche, procédé qui consiste à coextruder deux matériaux tout d’abord sous la forme d’un tricouche ABA, puis d’empiler des couches de ce tricouche au moyen d’éléments multiplicateurs  de sorte à multiplier le nombre de couches dans une épaisseur fixée (2N+1 +1 couches pour N éléments multiplicateurs). Il est d’ailleurs notable que notre groupe a une activité de recherche de pointe dans ce domaine à visée industrielle.

 

                                                                                                   Schematization of multinanolayer process.

                                                                                                                               Schéma du procédé multinanocouche.

 

Ce travail nous conduit à employer des méthodes expérimentales fines (technique de microscopie à sonde locale type microscopie à force atomique, diffraction des rayons X  synchrotron, analyse enthalpique différentielle modulée…) afin de caractériser les interphases et étudier leurs effets sur les propriétés macroscopiques du système.

 

                                                                                                     Self-assembled commercial triblock copolymer

Auto-assemblage d'un copolymère tribloc poly(méthyl méthacrylate-b-butyl acrylate-b-méthyl méthacrylate) (MAM) confiné par du poly(méthyl méthacrylate) (PMMA) au moyen du procédé de coextrusion multinanocouche. On observe ici un double niveau d'organisation: les films sont constitués de milliers de couches de PMMA et de MAM continues et alternées, et  le MAM a adopté une morphologie cylindrique.

 

Nous nous intéressons également à la cristallisation des polymères confinés et aux effets d'orientation qui en résultent, qui semble être une stratégie intéressante pour modifier par exemple les propriétés barrières des polymères.

                                                                                                 Confinement effect in PC/MXD6 multilayer films: Impact of the microlayered structure on water and gas barrier properties.

                                         Effet du confinement dans des films multicouches PC/MXD6 : Effet de la structure multicouche sur les propriétés barrière à l'eau et au gaz.

 

A l'échelle nanométrique, les instabilités interfaciales peuvent conduire à des ruptures de couches. La compréhension des origines de ces instabilités reste une question ouverte. Nous avons supposé que les mécanismes menant à la rupture dans les films multicouche sont comparables à ceux observés dans des films fins et développé des expériences spécifiques pour étudier le phénomène. Ceci nous amène à modéliser la cinétique de démouillage de films ultrafins immergés dans une matrice immiscible à partir de modèles dépendent d'effet géométriques (et en particulier des effets de bord) ainsi que des conditions de non glissement.

                                                                                                           dewetting phenomena                                                                                                                                                                                                                                      Phénomène de démouillage.

 

Nous nous intéressons également aux effets du confinement sur les propriétés des matériaux électro-actifs (par exemple dans les cas des copolymères fluorés employés pour développer des matériaux pour l'électonique organique)  qui sont liées à la structure cristalline et à l'orientation des chaines.

                                                                                                                  2D color representation of SAXS and WAXS intensities, the ordinate axis is the temperature while the abscissa axis is q (SAXS) or 2 (WAXS).

                                                                                                                                                      Clichés de SAXS et de WAXS

La synthèse de macromolécules originales, la modification chimique des polymères pour améliorer les compatibilités entre les phases (in situ ou ex situ), les démarches d’assemblage, le développement d’outils et/ou de techniques de mélange ou de dispersion intelligents sont autant de voies qui seront explorées dans cette thématique.