La dégradation thermique qui accompagne inévitablement l'étape de mise en oeuvre, et l'utilisation des polymères de plus en plus importante dans des secteurs exigeants du point de vue de la durabilité (nucléaire, aérospatiale, aéronautique), où les polymères sont soumis à de fortes contraintes thermiques, chimiques (radiations, oxygène...), mécaniques, nous conduisent à nous impliquer fortement dans l'étude de la durabilité de ces matériaux. Notre objectif est de développer des modèles multi-échelle et multi-physique permettant la prédiction de la durée de vie des polymères et des composites. 

1. A l'échelle moléculaire, nous étudions les mécanismes de dégradation avec pour objectif de proposer des modèles cinétiques permettant de prédire la vitesse à laquelle la structure du polymère va évoluer sous l'effet de son environnement:

- dans le cas de vieillissements "chimiques" (hydrolyse, photo-, thermo- et radio-vieillissement), où l'objectif est de prédire les vitesses de coupures ou de soudures de chaines pour chacun de ces mécanismes. Nous sommes en particulier spécialisés dans la mise au point de schémas cinétiques simulant la vitesse de ce type de dégradation en fonction des conditions extérieures.         

- dans le cas des processus "physiques" comme la diffusion et l'eau et d'autres produits chimiques dans un polymère, ou dans les cas où ces phénomènes de transfert sont couplés avec ceux du vieillissement chimique (par exemple dans le cas du couplage entre diffusion et réaction de l'oxygène, qui conduit à l'apparition de couches oxydées, ou dans le cas de couplage entre diffusion, évaporation et réaction des antioxydants).

2. A l'échelle macromoléculaire, nous cherchons à établir des relations structure-propriétés permettant de prédire les modifications des propriétés physiques et en particulier mécaniques (élasticité dans les réseaux élastomères, plasticité dans les polymères linéaires, ténacité dans les réseaux thermodurs...) à partir du niveau d'endommagement (quantités de soudures et/ ou de coupures de chaines) estimées à partir de l'étude de la dégradation à l'échelle moléculaire et simulée par les modèles cinétiques.

Fissuration d'un échantillon de polyamide renforcé par des fibres de verre induite par une oxydation de surface, observée par tomographie haute résolution

3. A l'échelle macroscopique, nous cherchons ensuite à établir les dommages induits par le vieillissement et en particulier prédire les variations des propriétés à la rupture des polymères et des composites, jusqu'à définir des critères de fin de vie pour les intégrer dans des lois de comportement permettant de faire de la prédiction de durée de vie.