Missions

L'objectif de ces recherches est la conception, l'élaboration et la caractérisation physico-chimique de matériaux (films, dispositifs) nano-composites contenant des nano-objets à transition de spin en interaction (mécanique et/ou électrique) avec d'autres constituants (polymère, nanoparticules métalliques) afin de générer des propriétés (électro)mécanique originales pour développer des actionneurs mécaniques.

Activités

- Conception de nouveaux matériaux composites
- Synthèse (chimie de coordination, polymère)
- Elaboration de films et de dispositifs actionneurs (blade casting, impression 3D, FDM, SLA, , …..)
-Caractérisation physico-chimique
-Rédaction de papiers scientifiques
-Encadrement d'étudiant

Compétences

Des compétences solides en chimie des polymères et pour la mise en forme de matériaux composites et nano-composites à matrices polymères sont souhaitées.

Contexte de travail

Travaux réalisés dans l'équipe Matériaux Moléculaires Commutables du Laboratoire de Chimie de Coordination (LCC) à Toulouse dans le cadre d'un projet ERC.
Superviseurs : Lionel Salmon et Azzedine Bousseksou

Informations complémentaires

Les dispositifs d'actionnement convertissant différentes formes d'énergie en mouvement font partie intégrante de la vie quotidienne. Cependant, il existe actuellement un besoin important en technologies d'actionnement pour fournir un mouvement souple qui puisse imiter le mouvement et la dextérité des humains. Ce projet vise à l'utilisation de variations de volume moléculaire lors du phénomène de transition de spin (bistabilité) qui se produit au sein de complexes de chimie de coordination pour obtenir une actuation mécanique contrôlable, faisant de ces matériaux une preuve de concept de muscles artificiels intégrables en robotique et en micro/nano-mécanique. Pour permettre un saut radical dans ce domaine, ce travail se concentrera sur le développement de matériaux nano-composites, basés sur des molécules bistables couplées (électro)mécaniquement aux autres constituants et notamment des polymères. Les propriétés synergiques innovantes de ces matériaux composites et nano-composites qui en résultent pourraient être utilisées pour l'actionnement électrique, l'auto-détection et la récupération d'énergie, ce qui constituerai une percée majeure. Plus fondamentalement, ce projet vise à comprendre en profondeur les relations entre les structures et les propriétés mécaniques de ces matériaux bistables commutables : une approche essentielle pour l'optimisation de leur fonction. Une approche expérimentale multi-échelle sera donc utilisée pour évaluer comment la déformation moléculaire et la modification de la connectivité chimique moléculaire, sous l'effet de stimuli externes, affectent les propriétés mécaniques macroscopiques ainsi que la durée de vie. Ce projet pluridisciplinaire, qui rassemble divers aspects de la chimie inorganique, chimie des polymères, physico-chimie et ingénierie des matériaux, sera réalisé dans le cadre du projet ERC EMOTION.

Références :
1. Molecular actuators driven by cooperative spin-state switching, Nat. Commun. 4 (2013), 2607.
2. Spin crossover polymer composites, polymers and related soft materials, Coord. Chem. Rev. 419 (2020) 213396.
3. 4D printing with spin-crossover polymer composites, J. Mater. Chem. C 8 (2020) 6001
4. Colossal expansion and fast motion in spin-crossover@polymer actuators, Mater. Horiz. 8 (2021) 3055.
5. Soft Actuators Based on Spin-Crossover Particles Embedded in Thermoplastic Polyurethane, Adv. Intell. Syst. (2023) 2200432
6. Anisotropic spin-crossover composite actuators displaying pre-programmed movements, Sensors and Actuators B: Chemical 393 (2023) 134147