Solène a réalisé ses recherches dans l’équipe P3R du laboratoire Softmat, en étroite collaboration avec l’entreprise Specific Polymers.
Le 22 novembre, elle a soutenu sa thèse intitulée : « Synthèse et caractérisations de matériaux vitrimères disulfures biosourcés pour des objectifs d’applications industrielles »
A ce jour, le développement de nouvelles stratégies industrielles tournées vers des procédés plus écoresponsables est essentiel pour améliorer l’empreinte environnementale de notre société. Dans ce contexte, son projet avait pour objectif de développer, de synthétiser et de caractériser des nouveaux matériaux biosourcés et recyclables dans le but de remplacer certains matériaux classiques issus de l’industrie du pétrole et utilisés dans de nombreuses applications industrielles.
Pour cela, une nouvelle famille de polymères, appelés vitrimères, a attiré son attention. Les vitrimères sont des polymères à réseaux dynamiques qui se distinguent des catégories de polymères classiques tels que les thermoplastiques ou les thermodurcissables. Le caractère dynamique unique de ces nouveaux matériaux est lié à la présence de points de réticulation réversibles qui induisent une mobilité des chaines macromoléculaires dans des conditions précises d’utilisation. Ce réseau dont la topologie peut se réarranger grâce à des réactions d’échange via une activation thermique, a la capacité de maintenir son intégrité. Ainsi, le nombre de liaisons reste constant au cours du réarrangement et cela permet de combiner une stabilité structurelle avec une flexibilité adaptative, ouvrant de nouvelles perspectives. Notamment, ce comportement dynamique dépendant du temps et de la température, permet de remettre en forme et de recycler ces matériaux en fin de vie, favorisant ainsi une revalorisation des matériaux endommagés. Très représentés dans la littérature, les matériaux vitrimères basés sur les échanges disulfures ont montré bien des avantages par leurs propriétés mécaniques intéressantes.
L’objectif principal de ses travaux était donc d’incorporer des propriétés recyclables à des résines époxydes biosourcées par l’introduction de liaisons dynamiques disulfures.
Dans un premier temps, la préparation de ces matériaux innovants s’est basée sur le design et sur l’optimisation de systèmes vitrimères de type époxy/amine disulfures.
Dans un second temps, ces nouveaux réseaux dynamiques ont été caractérisés par des analyses thermomécaniques et comparés à des réseaux traditionnels pétro-sourcés rapportés dans la littérature.
Enfin, une étude cinétique complémentaire basée sur des composés modèles a permis de mettre en évidence l’effet catalytique des amines sur les réactions d’échanges disulfures mises en jeu dans nos réseaux époxydes/amines.
Outre l’influence notable de l’environnement chimique (aromatique/aliphatique, nucléophile), des relations structure/propriétés ont également pu être démontrées au travers de ces recherches permettant d’élargir le socle de connaissances sur le contrôle des propriétés dynamiques au sein de ces vitrimères disulfures.
Enfin, tirant profit des résultats obtenus, une nouvelle méthode de recyclage chimique en boucle fermée a été évaluée dans l’optique d’inscrire les vitrimères synthétisés dans une économie circulaire, concept largement valorisé pour améliorer les processus industriels actuels.
Faits marquants de la thèse :
- un article relatant ces travaux a été sélectionné pour faire partie de la série « Emerging Investigators » du journal Polymer Chemistry ;
- Solène a été primée pour sa présentation orale lors du colloque Polymères & Composites 2023.
Félicitations à Solène pour la qualité de son travail et son implication dans l’animation du laboratoire !
