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Polymères aux Interfaces

Yvette Tran, Costantino Creton, Guillaume Sudre, David Martina

Les propriétés interfaciales jouent un rôle important dans les applications industrielles et biologiques, ainsi que dans la recherche académique. Ils dominent les propriétés en volume, en cas de grand rapport surface/volume. La modification de la surface des matériaux par des revêtements peut améliorer leurs propriétés, car elle permet de contrôler les interactions entre le matériau et son environnement. Nous étudions plus particulièrement des couches minces de polymères souples : des caoutchoucs classiques aux couches de polymères gonflées dans un solvant. L’épaisseur des couches peut varier du nanomètre au micron.

Parmi les stratégies pour la formation de couches minces organiques, l’interaction chimique de molécules avec la surface de substrat est le plus souvent préférée à l’interaction physique. L’avantage est que la couche monomoléculaire ou le réseau greffé à la surface est attaché très fortement et de manière irréversible à la surface afin d’assurer la stabilité à long terme du revêtement dans des environnements problématiques. Dans notre groupe, nous développons des stratégies pour la fonctionnalisation des surfaces avec des polymères en vue de réaliser des surfaces intelligentes ayant des propriétés stimulables et adaptatives. Notre recherche combine la synthèse de polymères, ainsi que la caractérisation de la structure et les propriétés mécaniques à l’interface.

Decorated surfaces
Polymer chains can be grafted chemically to surfaces and hence modify the interactions with the environment

Comme exemples de revêtements, des brosses de polymères sont des systèmes dans lesquels les chaînes de polymères sont greffées par une de leurs deux extrémités de la surface. Les chaînes gréffées denses sont étirées loin de la surface. Les polymères sont de préférences sensibles à l’environnement (solvants ou autres). Leurs propriétés peuvent répondre à différents stimuli tels que le pH, la température, la lumière et le champ électrique.

La composition chimique de la couche mince est caractérisée par spectroscopies, tels que XPS (X-ray Photolectron Spectroscopy) ou ATR-IR (spectroscopie infrarouge par réflexion). Les structures sont déterminées par AFM (topographie des couches) et ellipsometrie (quantité de matière par unité de surface). La réflectivité de neutrons est une méthode que nous utilisons régulièrement pour étudier la structure des interfaces. Par exemple, nous pouvons déterminer le profil de densité d’une couche de polymère gonflées dans le solvant ou de l’interpénétration entre les deux couches minces de polymère grâce à un contraste isotropique adapté.