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Accueil du site > Séminaires > Archives > Année 2012 > Exposés de deuxième année de thèse

Exposés de deuxième année de thèse

à 10h en salle C. Brot

10h00 Mélanie Wolf

Directeur de thèse : Frédéric Guittard Co-directeur : Thierry Darmanin

Elaboration et Etude Microfluidique de Surfaces Multi-échelles

La mouillabilité d’un matériau est gouvernée à la fois par la chimie de surface mais également par la morphologie et la rugosité. L’élaboration de surfaces anti-mouillantes est un intérêt scientifique et industriel important par les nombreux domaines d’applications possibles tels que le biomédical, l’aéronautique ou encore le bâtiment par exemple. Les méthodes utilisées pour fabriquer de telles surfaces sont nombreuses et peuvent être regroupées en deux catégories : l’approche « top-down » et l’approche « bottom-up ». Au laboratoire, de precédents travaux ont montré que l’électropolymérisation de monomère hydrophobes est une méthode « bottom-up » intéressante pour élaborer des surfaces aux propriétés hautement anti-mouillantes. En effet, en une seule étape, le film de polymère se dépose et se structure. Cette méthode permet de contrôler les propriétés de mouillage en jouant sur les paramètres électrochimiques (charge de dépôt, substrat, sel électrolyte) ou sur la structure chimique du monomère. Durant cet exposé, je présenterai une partie de mes résultats de mon projet de thèse, dont l’objectif est d’élaborer de nouvelles surfaces superhydrophobes par polymérisation électrochimique à partir de nouveaux monomères. Je détaillerai notamment l’influence des paramètres chimiques et physiques sur la mouillabilité dans le cas de surfaces obtenues à partir de dérivés du poly(éthylènedioxythiophène). Les études d’autres monomères et les surfaces en résultant seront également présentées.

10h30 Geoffroy Kirstetter

Directeur de thèse : Rajchenbach Jean Co-Directeur : Celestini Franck

Electro-caléfaction : effet d’un champ électrique sur une goutte de Leidenfrost

Après un bref résumé sur mes travaux de première année, à savoir l’impact d’un jet sur un film liquide ; je vous exposerai les travaux que nous avons effectué cette année sur les gouttes en caléfaction. Nous étudions expérimentalement l’effet d’un champ électrique appliqué entre une goutte de Leidenfrost et le substrat sur lequel elle lévite. Nous visualisons les franges d’interférences dues aux réflexions successives entre les interfaces liquide-vapeur et vapeur-substrat. Cette technique nous permet donc d’accéder au profil d’épaisseur de la couche de vapeur sous la goutte. L’augmentation de la différence de potentiel appliquée entre la goutte et le substrat entraîne une diminution de l’épaisseur de la couche de vapeur. Au delà d’une certaine tension critique, l’effet de Leidenfrost est supprimé et la goutte entre en ébullition. Nous proposons une modélisation du phénomène qui donne un accord satisfaisant avec nos résultats expérimentaux. L’effet d’électro-caléfaction pourrait être utilisé dans différents domaines ou l’effet de Leidenfrost est indésirable comme la métallurgie ou le refroidissement de réacteurs nucléaires

11h00 Jeanne Tarade

Directeur de thèse : Frédéric Guittard, Co-directeur : Elisabeth Guittard

Conception de surfaces anti-bactériennes par électropolymérisation

La biocontamination des matériaux (i.e. l’adhésion bactérienne et la formation de biofilm) est un processus naturel et spontané, rencontré quelle que soit la nature de la bactérie, du fluide environnant et du support récepteur (plastiques, surfaces métalliques, verre ...). Dans les industries agroalimentaires, la biocontamination de la surface des équipements peut être à l’origine d’infections alimentaires. Dans le domaine médical, elle peut provoquer des lésions pathologiques ainsi que de graves infections nosocomiales. Maîtriser cette biocontamination surfacique et les risques susceptibles d’y être associés est donc un challenge fort pour l’ensemble des acteurs touchés.

Tamada et Ikada1 ont montré que la nature du support et ses caractéristiques globales de surface, telles que son caractère superhydrophobe ou superhydrophile, peuvent influencer le developpement d’un biofilm annonciateur de la biocontamination, de façon à obtenir des surfaces « anti-bioadhésives ». Dans le cas des surfaces superhydrophobes, le mouillage est réduit ce qui favorise le « glissement » du milieu aqueux sur la surface et diminue les capacités d’interaction avec les bactéries. Ce phénomène est associé à la fonctionnalité chimique du revêtement et à sa rugosité.

Parmi les méthodes permettant de structurer et fonctionnaliser des surfaces afin de les rendre superhydrophobes, l’électropolymérisation est une technique simple, peu coûteuse, parfaitement maîtrisable et permettant la structuration de la surface en une seule étape.2

Cependant, deux difficultés majeures sont rencontrées dans la conception de ces surfaces :

1/ La faible adhérence entre le polymère et le substrat d’acier. L’amélioration de cette adhérence a été menée à travers une stratégie multicouche basée sur l’association d’un monomère promoteur d’adhésion (MI) et d’un monomère superhydrophobe (MII).

2/ La morphologie du polymère doit être adaptée à la taille des bactéries qui est de l’ordre d’un micromètre alors que les polymères électrodéposés superhydrophobes ont des structures supérieures au micromètre. Un challenge est donc d’obtenir des polymères (super)hydrophobes présentant une morphologie à l’échelle nanométrique.

Nous présenterons dans ce travail les différentes stratégies testées et les propriétés de mouillabilité des polymères synthétisés.

Références :

(1) Tamada, Y. ; Ikada Y. ; Polymer, 1993, 34, 10, 2208-2212.

(2) Darmanin, T. ; Guittard, F. ; J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7928– 7933

11h30 Matthieu Sonnati

Directeur de thèse : Frédéric GUITTARD, Co-directrice : Sonia AMIGONI

Résines alkydes et polyuréthanes biosourcées à séchage non-oxydatif

Les résines alkydes représentent plus de 70% des liants utilisés dans le domaine des revêtements de surface (peinture, laque, vernis, etc). Cette thèse vise d’une part à substituer les matières premières pétrosourcées actuellement utilisées pour synthétiser ces résines par des matières premières biosourcées (i.e. renouvelable). D’autre part, un nouveau mécanisme de séchage alternatif évitant le recours à des sels métalliques tels que les sels de cobalts est aussi à l’étude. Cette présentation débutera par un bref état de l’art sur les résines alkydes conventionnelles avant de poursuivre sur la synthèse de nouvelles résines alkydes entièrement biosourcées. Les challenges intrinsèques à l’utilisation de matières premières renouvelables seront présentés et discutés (variabilité des lots, faible pureté des réactifs, coloration, problème de gélification). Les propriétés (indice d’acide, viscosité, fonctionnalité effective, poids moléculaires, température de transition vitreuse, etc) de ces nouvelles résines biosourcées seront exposées . Appuyé par des investigations structurales intensives (FTIR KBr, FTIR-ATR en milieu aqueux, H-NMR, C-NMR) j’aborderai la réaction modèle que nous avons étudié dans un premier temps en tant qu’alternative au mécanisme de séchage oxydatif conventionnel. Je présenterai ensuite les récentes avancées concernant l’application de cette réaction modèle au cas réel des alkydes et plus particulièrement les voies de synthèse sélectionnées ainsi que les caractérisations analytiques correspondantes. Cette présentation se conclura par la description des perspectives de travail pour cette dernière année de thèse.