La soutenance de thèse de doctorat de Boris Belin, intitulée Relations entre la structure moléculaire et les propriétés mécaniques et physico-chimiques des polymères semicristallins se déroulera le mercredi 20 Décembre 2023 à 14h, en :
Salle des thèses Raynald Hocquemiller
HM2 RDC, Bâtiment Henri Moissan
17 Avenue des Sciences
17 Avenue des Sciences
91400 ORSAY
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Encadrement :
Directeur de thèse – Dr Bernard Rousseau
Co-directrice de thèse – Dr Véronique Lachet
Superviseuse industrielle – Dr Marianna Yiannourakou
Jury de thèse :
Rapporteur : Dr Julie Diani
Examinateur : Pr Eliane Espuche
Examinateur : Pr Marie-Pierre Gaigeot
Rapporteur : Dr Florent Goujon
Examinateur : Dr Séverine Queyroy
Résumé de la thèse :
Cette thèse est consacrée à l'étude des polymères semicristallins par simulation à l'échelle moléculaire. Elle s'est déroulée dans le cadre d'une collaboration entre l'entreprise Materials Design S.A.R.L., l'Institut de Chimie Physique d'Orsay, et l'IFP Energies nouvelles. Notre objectif était de fournir une méthode générale de construction d'échantillons semicristallins et de l'implémenter dans une suite logicielle puis d'utiliser cet outil pour obtenir des propriétés structurales, mécaniques et de perméabilité à de petites molécules de gaz.
Les polymères semicristallins sont des matériaux dans lesquels coexistent des régions cristallines et des régions amorphes. On se situe ici à l'échelle de l'alternance cristal-amorphe, sur des dimensions de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres. Les études expérimentales ne permettent pas de caractériser précisément le chemin suivi par les chaines de polymères dans ces deux phases et à leur interface, il est donc ardu de construire des échantillons pour la simulation à l'échelle moléculaire.
Dans la première partie de cette thèse, nous avons adapté une théorie issue de la physique statistique des polymères, afin de construire différents échantillons de polyéthylène semicristallin. Différents paramètres utilisés lors de la construction permettent de contrôler le degré de cristallinité et la proportion de sections de chaînes amorphes pontant deux zones cristallines.
Dans la seconde partie, nous avons étudié les propriétés mécaniques, dans le domaine élastique et sous haute déformation de différents échantillons de polyéthylène. Nous avons observé l'importance du degré de cristallinité pour les propriétés élastiques, auquel s'ajoute la proportion de section de chaînes pontantes liant deux phases cristallines dans le cas de la haute déformation.
Enfin, nous avons réalisé des calculs numériques de solubilité et de diffusion de CH4 et CO2 dans le polyéthylène. Les résultats obtenus sur la sorption sont en accord avec les résultats expérimentaux.