Description du sujet de thèse

En raison de la présence d’une jonction covalente unique entre deux segments aux propriétés physico-chimiques contrastées, les copolymères diblocs peuvent s’auto-organiser en morphologies singulières à micro-séparation de phases pour former des films nanostructurés, après orientation à la suite d’un arrangement interne des nanodomaines distincts. Il est alors possible, en fonction du choix des blocs, d’éliminer l’un des deux pour obtenir des films nanoporeux potentiellement utilisables dans de nombreuses applications, notamment en nanosciences et nanotechnologies.
La production de ces films nanostructurés poreux suit trois étapes séquentielles : (i) la synthèse des copolymères à blocs via des méthodes contrôlées de synthèse macromoléculaire tandem (e.g. ATRP et ROP), (ii) l'arrangement des domaines sous des stimuli extérieurs (e.g. cisaillement oscillatoire ou compression) et (iii) l’élimination du bloc sacrificiel minoritaire en soumettant ses nanodomaines à une dégradation chimique sélective.
Pour étudier et contrôler les mécanismes conduisant à la structuration des domaines, et relier cette dernière aux propriétés des blocs (longueur, nature, interactions chimiques), des simulations en mécanique des fluides numérique seront conduites pour les techniques d’arrangement envisagées et confrontées aux résultats expérimentaux. Il s’agira ainsi de modéliser des écoulements complexes, avec la prise en compte des interactions fluide-structure, en s’appuyant soit sur un code maison (NSIBM), soit sur OpenFOAM ou sur un code commercial. Ainsi, la nanostructuration des films sera modélisée par l’interaction fluide-structure entre un fluide en mouvement et un brin déformable de copolymère. Puis plusieurs brins seront considérés. De nouvelles techniques d’arrangement pourront être ensuite étudiées numériquement afin d’obtenir de nouvelles structurations pour de nouvelles applications.

Contexte de travail

Ce projet est conçu pour combiner les compétences complémentaires de l’Institut Charles Sadron (ICS) et du laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (ICube) sur le campus CNRS de Strasbourg-Cronenbourg. Plus spécifiquement, l’équipe « Ingénierie des Polymères et Intensification de Procédés » (IP2) de l’ICS apportera l’expertise nécessaire en synthèse macromoléculaire et physico-chimie des polymères (D. Grande) ainsi qu’en procédés de mise en forme (C. Serra) alors que l’équipe « Mécanique des fluides » (MécaFlu) du laboratoire ICube contribuera à l’étude des écoulements complexes mise en jeu (D. Funfschilling) et aux simulations numériques en mécanique des fluides (Y. Hoarau).
Les deux laboratoires n’ont pas les ressources internes pour traiter seuls tous les aspects de ce projet interdisciplinaire à l’interface de la chimie et de l’ingénierie des matériaux qui ouvre la voie à des nanomatériaux prometteurs. La synergie de compétences entre les deux laboratoires est un véritable atout pour comprendre et contrôler finement la nanostructuration des films et ainsi avoir accès à de nouveaux matériaux.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, une autorisation d'accès au laboratoire par l'autorité compétente du MESR.