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This PhD work focuses on the study of the phenomenon of impact electrification of glass beads in contact with various polymer materials. Despite being a sensitive aspect of many industrial processes, triboelectric charging still remains an impredictible and poorly understood phenomenon as soon as it involves dielectric materials. To bring a new contribution to the comprehension of the subject, this document reports the development and use of an experimental device measuring the electrostatic charge acquired by a bead during a unique impact with a dielectric target. The experimental device is first described in details, from conception decisions to the final experimental protocol. The triboelectric behavior of glass against targets made out of two different polymer materials, polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyurethane (PU), is then studied through measurement campaigns designed to analyze the effect of important parameters divided in two categories: the impact mechanical parameters on one hand, and chemical and environmental parameters on the other hand. In the first part, the respective importance of the normal and tangential components of the bead velocity with respect to the target in triboelectric charging are analyzed for both materials. In addition to the validation of the generality of some previous experimental results in literature, the observed data also shows the importance of relaxation charge mechanisms such as electric discharges after separation in the triboelectric charging of PU. Studies on different diameter beads and other target materials have also been carried out to investigate the subject further. In the second part, an analysis of the bead surface conditions is first conducted through the chemical preconditioning of the beads used to provide a reference state. Measurement campaigns on the effects of relative humidity and temperature over impact triboelectric charging are then presented. To conclude, the effects of chemical additives placed at the surface of the beads are investigated in different humidity configurations.; Ce travail de thèse porte sur l’étude du phénomène d’électrisation par impact de billes de verre en contact avec divers matériaux polymères. Bien qu’étant un phénomène sensible dans de nombreux procédés industriels, le chargement triboélectrique reste un phénomène imprédictible et mal compris dès lors qu’il implique des matériaux diélectriques. Pour apporter une contribution à la compréhension de ce sujet, ce manuscrit rapporte le développement et l’utilisation d’un dispositif expérimental permettant la mesure de la charge électrostatique acquise par une bille au cours d’un impact unique avec une cible diélectrique.Le dispositif expérimental est décrit en détails dans un premier temps, depuis les choix de conceptions jusqu’au protocole expérimental final mis en place. Le comportement triboélectrique du verre contre des cibles en polymères de deux matériaux différents, le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et le polyuréthane (PU), est ensuite étudié à travers des campagnes de mesures portant deux catégories de paramètres : les paramètres mécaniques de l’impact d’une part, et les paramètres chimiques et environnementaux d’autre part. Dans cette première partie, l’importance respective de la composante normale et tangentielle de la vitesse de la bille par rapport au repère de la cible dans le chargement triboélectrique sont analysées pour les deux matériaux. En plus de valider la généralité de certains résultats expérimentaux de la littérature scientifique, les données observées permettent également de mettre en évidence l’importance des mécanismes de relaxation de charges par décharge électrique après séparation dans le chargement triboélectrique du PU. Des études sur des billes de plusieurs diamètres et sur d’autres matériaux de cibles ont été utilisés en complément pour permettre une discussion approfondie du sujet. Dans la deuxième partie, une analyse des conditions de surface des billes est d’abord réalisée à travers le protocole de préconditionnement chimique utilisé pour obtenir un état de référence. Des campagnes de mesures réalisées pour analyser les effets de l’humidité relative et de la température sur le chargement triboélectrique par impact sont ensuite présentées. Pour finir, les effets d’additifs chimiques placés en surface des billes de verre sont étudiés dans plusieurs configurations d’humidité.

This PhD work focuses on the study of the phenomenon of impact electrification of glass beads in contact with various polymer materials. Despite being a sensitive aspect of many industrial processes, triboelectric charging still remains an impredictible and poorly understood phenomenon as soon as it involves dielectric materials. To bring a new contribution to the comprehension of the subject, this document reports the development and use of an experimental device measuring the electrostatic charge acquired by a bead during a unique impact with a dielectric target. The experimental device is first described in details, from conception decisions to the final experimental protocol. The triboelectric behavior of glass against targets made out of two different polymer materials, polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyurethane (PU), is then studied through measurement campaigns designed to analyze the effect of important parameters divided in two categories: the impact mechanical parameters on one hand, and chemical and environmental parameters on the other hand. In the first part, the respective importance of the normal and tangential components of the bead velocity with respect to the target in triboelectric charging are analyzed for both materials. In addition to the validation of the generality of some previous experimental results in literature, the observed data also shows the importance of relaxation charge mechanisms such as electric discharges after separation in the triboelectric charging of PU. Studies on different diameter beads and other target materials have also been carried out to investigate the subject further. In the second part, an analysis of the bead surface conditions is first conducted through the chemical preconditioning of the beads used to provide a reference state. Measurement campaigns on the effects of relative humidity and temperature over impact triboelectric charging are then presented. To conclude, the effects of chemical additives placed at the surface of the beads are investigated in different humidity configurations.; Ce travail de thèse porte sur l’étude du phénomène d’électrisation par impact de billes de verre en contact avec divers matériaux polymères. Bien qu’étant un phénomène sensible dans de nombreux procédés industriels, le chargement triboélectrique reste un phénomène imprédictible et mal compris dès lors qu’il implique des matériaux diélectriques. Pour apporter une contribution à la compréhension de ce sujet, ce manuscrit rapporte le développement et l’utilisation d’un dispositif expérimental permettant la mesure de la charge électrostatique acquise par une bille au cours d’un impact unique avec une cible diélectrique.Le dispositif expérimental est décrit en détails dans un premier temps, depuis les choix de conceptions jusqu’au protocole expérimental final mis en place. Le comportement triboélectrique du verre contre des cibles en polymères de deux matériaux différents, le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et le polyuréthane (PU), est ensuite étudié à travers des campagnes de mesures portant deux catégories de paramètres : les paramètres mécaniques de l’impact d’une part, et les paramètres chimiques et environnementaux d’autre part. Dans cette première partie, l’importance respective de la composante normale et tangentielle de la vitesse de la bille par rapport au repère de la cible dans le chargement triboélectrique sont analysées pour les deux matériaux. En plus de valider la généralité de certains résultats expérimentaux de la littérature scientifique, les données observées permettent également de mettre en évidence l’importance des mécanismes de relaxation de charges par décharge électrique après séparation dans le chargement triboélectrique du PU. Des études sur des billes de plusieurs diamètres et sur d’autres matériaux de cibles ont été utilisés en complément pour permettre une discussion approfondie du sujet. Dans la deuxième partie, une analyse des conditions de surface des billes est d’abord réalisée à travers le protocole de préconditionnement chimique utilisé pour obtenir un état de référence. Des campagnes de mesures réalisées pour analyser les effets de l’humidité relative et de la température sur le chargement triboélectrique par impact sont ensuite présentées. Pour finir, les effets d’additifs chimiques placés en surface des billes de verre sont étudiés dans plusieurs configurations d’humidité.

Biporous polymeric materials are widely used in many applications as scaffolds for tissue engineering or model materials that mimick porous medium as rocks and soils. The role of each porosity level on the transport properties of such porous frameworks is crucial. This study highlights the design and thorough physico-chemical characterization of model polymeric materials exhibiting two levels of porosity. Model biporous poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA) materials were prepared by using two macroporogenic agent, i.e. NaCl particles, and a solvent. To this purpose, sieved NaCl particles of different size ranges were used, either sintered or non-fused, in conjunction with a porogenic solvent. The resulting biporous polymeric materials were finely characterized in terms of porosity by scanning electron microscopy (SEM) and mercury intrusion porosimetry (MIP). A porous network with pore sizes ranging from 10 nm to 10 µm was obtained, while larger pores had an average diameter of about 100 µm. A careful X-ray computed and synchrotron microtomography analysis of the 3-D microstructure and pores interconnectivity of porous materials were also performed. The optimization of experimental parameters (voxel size, energies involved) allowed to obtain high-resolution images. Some slices were then selected to compute a fluid flow through biporous 2-D and 3-D porous media. Such networks having at least three scales, namely the characteristic scales of the two porosity levels and the macroscopic scale, a double upscaling approach has been developed. The methodology was based on the Fast Fourier Transform (FFT). The use of the Brinkman equation combined the Stokes and Darcy equations and allowed the computation of a macroscopic permeability, RésuméLes matériaux polymères biporeux interviennent dans diverses applications en tant que scaffolds pour l’ingénierie tissulaire, ou matériaux modèles mimant des milieux poreux tels que les roches et les sols. Le rôle de chaque niveau de porosité sur les propriétés de transport de ces milieux demeure une question fondamentale. Dans ce contexte, une démarche alliant conception et caractérisation physico-chimique de matériaux polymères à deux niveaux de porosité a été développée. Des réseaux biporeux modèles à base de poly(méthacrylate de 2-hydroxyethyle) ont ainsi été conçus en utilisant deux types de gabarits comme porogènes : des particules de NaCl (frittées ou non ) générant le premier niveau de porosité et un solvant générant le deuxième. Une caractérisation structurale et morphologique a été réalisée par microscopie électronique à balayage (MEB) et porosimétrie à intrusion de mercure (MIP) afin d’étudier l’influence des agents porogènes sur la structure. Un réseau présentant deux distributions de tailles de pores comprises entre 10 nm et 10 µm et de 100 µm de diamètre ont été observées. Pour décrire plus finement la microstructure, notamment la forme réelle des pores et l’interconnectivité des réseaux, des analyses par microtomographie à rayons X et au synchrotron ont été réalisées. L’optimisation des paramètres expérimentaux (taille du voxel, énergies mises en jeu) a permis d’obtenir des images de haute résolution. Certaines coupes ont été sélectionnées pour la simulation de l’écoulement d’un fluide dans un milieu biporeux bi- ou tridimensionnel. Les milieux poreux étudiés comportant au moins trois échelles, à savoir les échelles caractéristiques de deux niveaux de porosité et l’échelle macroscopique, une démarche par double changement d’échelle a été élaborée. Les approches envisagées reposent sur la transformée de Fourier rapide (FFT). L’utilisation de l’équation de Brinkman a permis de combiner les équations de Stokes et Darcy et de déterminer une perméabilité macroscopique

Among biomass components, lignin is considered one of the most promising natural polymers suitable for the conversion of biomass into renewable added-value chemicals and materials. However, large amount of lignin generated from wood pulping industry is burn as low cost energy source, and only 2% is exploited in the chemical industry. The presence of sulphur moieties and the large molecular diversity are the most reasons impeding the use of lignin as building blocks for the production of chemicals and materials. Chemical modifications have been acknowledged to be an important tool to circumvent these limitations. In the current work, taking advantage of the high hydroxyl groups content of a sulphur free soda lignin (SL), different synthetic strategies have been applied to introduce new chemical groups and used either to produce lignin derivatives suitable for “click” polymerization either to increase lignin hydrophobicity, facilitating its processing in polymeric matrices.; Parmi les composants de la biomasse, la lignine est considérée comme l'un des plus prometteurs polymères naturels qui convient à la conversion de la biomasse en valable produits chimiques et matériaux. Malgré une grande quantité de lignine est générée dans l'industrie papetière, seule 2% est exploitée dans l'industrie chimique. La présence de soufre et la grande diversité moléculaire sont les principaux obstacles pour l'utilisation de la lignine. La modification chimique a été reconnue comme un outil pour contourner ces limites. Dans cette thèse, différentes stratégies de synthèse ont été appliquées pour introduire de nouveaux groupes chimiques sur une soude lignine que présents une haute fonctionnalisation de groups hydroxyles. Les dérivés correspondants de lignine ont été utilisés soit pour l’élaboration des matériaux par click polymérisations, soit pour augmenter l’hydrophobicité de la lignine à la fine de faciliter son traitement avec des matrices polymériques.

Charge injection phenomenon in electrically insulating polymers and the resultant electric field distortion remain obstacles to the development of cables for electrical energy transport under high voltage direct current (HVDC). Routes to solve the problem are most often looked for by acting on the material formulation, polyethylene in the present case. As alternative route, we explore in this thesis the possibility to develop a barrier layer allowing fine control of the charge injection in low density polyethylene (LDPE) films. The proposed and further studied solution is to tailor the surface of the polymer film by introducing metallic nanoparticles that would act as deep traps and would produce field screening, thus controlling charge injection. To achieve this, silver nanoparticles (AgNPs) are deposited on the LDPE and covered by a thin organosilicon layers of the type SiOxCy:H. The nanocomposite layer with total thickness of about 50 nm is elaborated in a plasma process. The AgNPs are obtained by sputtering of a silver target and the organosilicon matrix is then deposited in a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The deposition process is realized in the same reactor in the plasma of an asymmetric RF capacitively coupled discharge maintained at 13.56 MHz at low gas pressure. The obtained characteristics for the AgNPs are for their mean size, density and dispersion. The physico-chemical and structural analyses of the nanocomposite layer allowed identifying the plasma operating conditions to control the AgNPs properties. From the evaluation of the efficiency of the AgNPs/organosilicon stack against charge injection, a detailed description of the required properties of the nanocomposite layer for the control of the charge injection phenomenon was derived. The behaviour of the studied structure, nanocomposite layer deposited on the surface of LDPE film, under electrical stress was studied by space charge measurement through the Pulsed Electro-Acoustic (PEA) method, current and surface potential decay measurements. The obtained results show that tailoring the surface of polyethylene film by very thin nanocomposite layer containing AgNPs embedded at a controlled distance from the free surface of the organosilicon matrix permits suppression of charges injection in LDPE films. The impact of nanocomposite layer structure on the efficiency of the barrier effect was evaluated. The mitigation effect is observed up to the typical service electric field for HVDC applications. This study presents a proof-of-concept and opens the way for interface tailoring to control the charge injection in electrically insulating polymers.; Le phénomène d'injection de charges dans des isolants synthétiques et la distorsion du champ électrique qui en découlent représentent un frein au développement des câbles pour le transport d'énergie électrique sous haute tension continue (HVDC). Les solutions au problème sont le plus souvent recherchées en influant sur la formulation des matériaux, en l'occurrence le polyéthylène. La voie explorée dans cette thèse est une alternative consistant à créer une barrière permettant le contrôle de l'injection de charges dans un film de polyéthylène basse densité (LDPE) sous contrainte électrique. La solution proposée et étudiée consiste à modifier la surface du film polymère en y insérant des nanoparticules métalliques, susceptibles de jouer le rôle de pièges profonds et d'écranter le champ électrique, contrôlant ainsi l'injection. Pour cela, des nanoparticules d'argent (NPs d'Ag) sont déposées et recouvertes d'une matrice semi-isolante organosiliciée de type SiOxCy:H. La couche mince nanocomposite est élaborée par procédé plasma. Son épaisseur totale est d'environ 50 nm. Les nanoparticules sont obtenues par pulvérisation cathodique et la matrice environnante est réalisée avec un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. Le procédé d'élaboration est mis en œuvre dans le même réacteur en utilisant une décharge asymétrique RF à couplage capacitif entretenue à 13.56 MHz à basse pression du gaz. Une étude de l'influence des conditions opératoires du plasma sur les caractéristiques des NPs d'Ag et sur la matrice environnante a été réalisée. Les caractéristiques définies des NPs d'Ag sont la densité, la taille moyenne et la dispersion des nanoparticules. Les analyses physico-chimiques et structurales de la couche nanocomposite ont permis de valider la maîtrise de la formation des nanoparticules et de ses propriétés. L'évaluation de l'efficacité du dépôt a permis de définir les caractéristiques essentielles pour un contrôle des phénomènes d'injection de charges. Les analyses du comportement de l'ensemble étudié sous contrainte électrique ont été obtenues par des mesures de distribution de charges d'espace par méthode électroacoustique, de courant et de potentiel de surface. Les résultats montrent que la modification de la surface d'un film polymère par une couche mince nanocomposite contenant des NPs d'Ag enterrées à une profondeur contrôlée de la surface de la matrice organosiliciée permet le contrôle parfait de l'injection de charge dans un film de LPDE sous des niveaux de champ électrique usuels pour les applications HVDC. L'impact des caractéristiques de la couche nanocomposite sur l'efficacité du procédé a été évalué. Cette étude prouve le concept et ouvre la voie de la maîtrise des interfaces pour le contrôle de l'injection de charges dans des isolants polymères.

This work position itself on a primary issue of heritage and more precisely on the preventive conservation of artworks. To provide a low cost solution to museums, capable of meeting the requirements set for the cultural heritage protection, we have developed new polymer glazing to protect works without altering their perception by the public. These materials will eventually be able to replace poly(methyl methacrylate) (PMMA) glazing, which are widely used but have high sensitivity to scratching and cleaning solvents as mains drawbacks.These materials were synthesized by combining, with various proportions, two polymers, PMMA and polycarbonate of CR39® (PCR39®), into an interpenetrating polymer network (IPN) architecture. This association generated new transparent materials (T% > 95%) of which resistance toward scratching and solvents is considerably improved compared to PMMA's one. Their ageing have been studied when exposed to artificial or natural light (UV). To improve their scratch resistance, we selectively crosslinked the PMMA phase with functionalized silica nanoparticles, leading to the formation of a new hybrid IPN. Finally, in order to obtain a smart material, we studied the possibility of integrating within these glazing, a UV sensor to warn of their presence. The PCR39® having properties consistent with the development of such a sensor, we tried to increase the sensitivity of the material. For that purpose, first an organic fluorescent compounds, and secondly an inorganic one (gadolinium oxide nanoparticles doped with terbium or europium) were incorporated in the IPN., Ces travaux de thèse se positionnent au cœur des problématiques du patrimoine et notamment de la conservation préventive des œuvres d'art. Pour apporter aux musées une solution à faible coût capable de répondre aux exigences fixées dans le cadre de la protection du patrimoine culturel, nous avons développé de nouveaux vitrages polymères permettant de protéger les œuvres sans en altérer leur perception par le public. Ces matériaux pourront, à terme, tenter de remplacer les vitrages de type poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA), très largement utilisés, mais dont le principal inconvénient est sa grande sensibilité à la rayure et aux solvants de nettoyage.Ces matériaux ont été synthétisés en combinant, en différentes proportions, deux polymères, le PMMA et le polycarbonate de CR39® (PCR39®) dans une architecture de réseaux interpénétrés de polymères (RIP). Cette association a permis d'obtenir des nouveaux matériaux transparents (T%>95%) dont la résistance à la rayure et aux solvants est considérablement améliorée comparativement à celle du PMMA. Leurs vieillissements lors de leur exposition à la lumière (UV) artificielle ou naturelle ont été étudiés. Afin d'améliorer leurs propriétés d'anti-rayure, nous avons réticulé sélectivement la phase PMMA avec des nanoparticules de silice fonctionnalisées, ce qui conduit à la réalisation d'un nouveau RIP hybride. Enfin, dans l'optique d'obtenir un matériau intelligent, nous avons étudié la possibilité d'intégrer au sein même de ces vitrages, un capteur de rayonnements UV afin de pouvoir alerter de leur présence. Le PCR39® ayant les propriétés en adéquation avec le développement d'un tel capteur, nous avons ensuite cherché à augmenter la sensibilité du matériau. Pour cela, des composés fluorescents, organique, d'une part et inorganiques d'autre part (nanoparticules d'oxyde de gadolinium dopées soit au terbium soit à l'europium) ont été intégrés au sein des RIP.

The aim of this thesis was the design and synthesis of polymer materials that exhibit unusual combinations of properties. To this end, we used step-growth polymerization and simple and up-scalable chemical reactions. First, we described chemically cross-linked networks that are permanent and insoluble, yet malleable, weldable and processable at high temperatures. To achieve this, we synthesized epoxy networks that can rearrange their topology by transesterification reactions without modification of the numbers of links. The versatility of the chemistry allows for an easy adjustment of the network structure, and thus the thermomechanical properties, by changing the monomers that are used. Catalysis brings control over the malleability properties. We called these networks "vitrimers" because, unlike almost all known organic and inorganic glass formers, their viscosity gradually decreases with temperature, in a very similar way to silica. Then, using crystallizable moieties inspired by supramolecular chemistry, we obtained nanophase-segregated oligoamides. These materials exhibit mechanical properties similar to those of conventional thermoplastics, but with a remarkably lower melt viscosity. This feature permits to consider new applications for thermoplastics, that are generally formed of high molecular weight polymer chains.; Au cours de cette thèse, à l'aide de réactions chimiques simples et industrialisables, nous avons tenté d'élaborer par polycondensation des matériaux polymères possédant des combinaisons de propriétés inhabituelles. Dans un premier temps, nous décrivons des réseaux chimiques qui sont insolubles mais pourtant malléables, soudables sans apport de matière et recyclables à haute température. Pour obtenir ces matériaux originaux, des réactions de transestérification, capables de réorganiser la topologie du réseau sans modification du nombre de liens chimiques, ont été induites dans des résines époxy grâce à des catalyseurs adaptés. Le choix des monomères permet de moduler très facilement la structure du réseau, et donc ses propriétés mécaniques ou la température de transition vitreuse. La nature et la quantité de catalyseur permettent un contrôle des réactions d'échanges, et jouent ainsi sur la malléabilité. Nous nommons ces réseaux " vitrimères " puisque, contrairement à la quasi-totalité des composés vitreux, ces matériaux se ramollissent très progressivement avec la température, de manière similaire à un matériau jusque-là unique : la silice. Dans un second temps, en utilisant des motifs cristallisables inspirés de la chimie supramoléculaire, nous avons obtenu des oligoamides organisés en nanophases. Ces matériaux présentent des propriétés mécaniques approchant celles de thermoplastiques usuels, mais avec une viscosité en fondu remarquablement faible. Cette particularité permet d'envisager de nouvelles applications pour les thermoplastiques, qui sont en général des polymères de grande masse, et donc de viscosité élevée.

National audience; Concernant les matériaux polymères destinés à la création de composants optiques réfractifs, diffractifs ou pour l'optique guidée, leur mise en oeuvre est toujours un sujet de recherche actuel, même si cela est l'objet de nombreuses publications depuis plus de vingt ans. Dans ce domaine, différents articles de revues sur les techniques de nano-et micro-structuration des polymères ont été publiés au cours de l'année 2011 et viennent compléter ceux proposés précédemment dans le domaine des nanotechnologies.

Les travaux de recherche que je mène depuis une dizaine d'années, au Laboratoire d'Ingénierie des Matériaux de Bretagne, portent principalement sur deux domaines : la modélisation des procédés de mise en forme des matériaux métalliques et la simulation du comportement de matériaux polymères. Sachant que les conditions d'emplois et de mise en forme des matériaux sont de plus en plus sévères, l'objectif de ces thématiques est d'améliorer la caractérisation et la modélisation du comportement mécanique des matériaux. Tout d'abord, en cherchant à intégrer des phénomènes mécaniques mal maîtrisés (effets de la vitesse de chargement élevée, sensibilité à la température et dépendance du chemin de chargement) ensuite, en développant des méthodes expérimentales ad hoc permettant de mesurer ces phénomènes, et enfin, en mettant en oeuvre des stratégies numériques originales, en tentant de simuler au mieux ces phénomènes. Ces travaux, s'effectuant dans des domaines de transformations finies, un formalisme en grandes transformations s'appuyant sur la description du mouvement du solide par les coordonnées matérielles entraînées a d'abord été précisé. L'étude de l'intégration temporelle du taux de déformation dans différents repères objectifs a montré l'importance du repère en rotation logarithmique et que la dérivée dans le repère corotationnel n'en était qu'une approximation. Ces restrictions à l'esprit, la modélisation de la prédiction du retour élastique lors de la mise en forme des alliages d'aluminium et de la prise en compte de la température au cours de ces étapes a pu être évaluée à travers le test d'ouverture d'un anneau découpé dans un godet cylindrique. L'influence combinée des modèles de comportement, des paramètres numériques, des modes de découpe numérique et du type de modélisation thermomécanique a été analysée, montrant qu'il reste encore des progrès à réaliser pour la modélisation du retour élastique. Enfin, un modèle de comportement d'Hyperélasto-Visco-Hystérétique, discernant les phénomènes mécaniques observés grâce à plusieurs contributions en contrainte, a été appliqué sur deux matériaux polymères. Une méthode d'identification simple, rapide et nécessitant un seul essai de chargement interrompu par des phases de relaxation a permis de montrer l'existence dans ces matériaux des effets de la viscosité, de l'hyperélasticité et d'une partie hystérétique non-visqueuse. La prise en compte des effets de la température s'est également avérée concluante.

National audience; La seconde moitié du XXe siècle, appelée parfois « âge des plastiques », a connu un essor exponentiel des matériaux polymères dans tous les secteurs de l'activité industrielle. Si la production de polymères continue de croître aujourd'hui, tous les pays développés sont face à de nouveaux challenges en rapport avec la raréfaction des énergies fossiles et les problématiques du développement durable. De nombreux travaux de recherche conduits dans des écoles membres de la Fédération Gay-Lussac cherchent à apporter une contribution à ce domaine en explorant de nouveaux aspects de la science des polymères. Sont concernés : des réactions de polymérisation non conventionnelles, de nouveaux types de réseaux tridimensionnels, la valorisation de polymères naturels, les biocomposites et nano-biocomposites, la durabilité des pièces en polymère.The second half of the 20th century, sometimes called "the plastic age", knew a boom of polymer materials in all the sectors of industrial activity. Nowadays, although polymer production is continuously growing, all the developed countries are facing new challenges regarding the rarefaction of fossil resources and the sustainable development. Many research works performed in the institutions affiliated to the Fédération Gay-Lussac aim to contribute to this field by exploring some new aspects of polymer science. They include: unusual polymerization reactions, new types of tri-dimensional networks, valorization of natural polymers, biocomposites and nano-biocomposites, durability of polymeric products.

National audience; La structuration des matériaux polymères à des échelles comparables ou significativement plus petites que les longueurs d’onde des sources lumineuses du visible est un domaine où de gros progrès ont pu être réalisés grâce à la compréhension et à la maîtrise des différents mécanismes réactionnels mis en jeu (progression de la réaction chimique, processus de transport de matière, compétition avec les processus d’inhibition, changements locaux de viscosité ou de densité de matière…). Ici, l’un des enjeux est de pouvoir induire une réaction de polymérisation dans un volume de plus en plus réduit, soit en jouant sur le dispositif d’irradiation, soit sur le milieu réactionnel (mise en œuvre astucieuse par exemple d’un inhibiteur de la réaction de polymérisation afin d’empêcher la propagation des chaînes polymères en dehors du nano-volume considéré). Cette maîtrise est illustrée aux travers de trois exemples.

This work is about a new approach of the description of the physical phenomena in the plasma-insulator interaction. A molecular dynamics computer code is carried out to describe the fundamental mechanisms which govern this interaction on a microscopic scale...; Ce travail propose une nouvelle approche de la description des phénomènes physiques qui interviennent dans le cadre de la modélisation de l'interaction plasma-isolant. Pour cela un code de calcul de dynamique moléculaire à été réalisé pour décrire les mécanismes fondamentaux qui régissent cette interaction à l'échelle microscopique.Une étude fondamentale de la dynamique moléculaire, basée sur l'utilisation des méthodes numériques particulières comme les intégrateurs symplétiques et l'exploitation des différents potentiels d'interactions existants (Morse, Lennard-Jones...), a abouti à deux modèles de polymère : le polyéthylène ou PE (CH2)n. Le premier modèle dit simplifié consiste à considérer un groupement CH2 comme un atome fictif de masse molaire 14g, tandis que le second plus complet traite la dynamique de l'atome d'hydrogène au sein de la macromolécule. Ces deux modèles sont utilsés, dans le cadre de ce travail, pour diverses interactions.Par ailleurs, des mesures expérimentales de perte de masse des matériaux polymères qui interagissent avec un plasma, créé par l'explosion d'un fil de cuivre, sont exposées. Ces résultats sont corrélés par des calculs théoriques de thermodynamique qui montrent une différence de comportement des deux polymères testés : le polyéthylène et le polyoxyméthylène, POM ou Delrin (CH2O)n.

This work is about a new approach of the description of the physical phenomena in the plasma-insulator interaction. A molecular dynamics computer code is carried out to describe the fundamental mechanisms which govern this interaction on a microscopic scale..., Ce travail propose une nouvelle approche de la description des phénomènes physiques qui interviennent dans le cadre de la modélisation de l'interaction plasma-isolant. Pour cela un code de calcul de dynamique moléculaire à été réalisé pour décrire les mécanismes fondamentaux qui régissent cette interaction à l'échelle microscopique.Une étude fondamentale de la dynamique moléculaire, basée sur l'utilisation des méthodes numériques particulières comme les intégrateurs symplétiques et l'exploitation des différents potentiels d'interactions existants (Morse, Lennard-Jones...), a abouti à deux modèles de polymère : le polyéthylène ou PE (CH2)n. Le premier modèle dit simplifié consiste à considérer un groupement CH2 comme un atome fictif de masse molaire 14g, tandis que le second plus complet traite la dynamique de l'atome d'hydrogène au sein de la macromolécule. Ces deux modèles sont utilsés, dans le cadre de ce travail, pour diverses interactions.Par ailleurs, des mesures expérimentales de perte de masse des matériaux polymères qui interagissent avec un plasma, créé par l'explosion d'un fil de cuivre, sont exposées. Ces résultats sont corrélés par des calculs théoriques de thermodynamique qui montrent une différence de comportement des deux polymères testés : le polyéthylène et le polyoxyméthylène, POM ou Delrin (CH2O)n.