Stage M1-M2 – Élastomères renforcés aux CNC

Présentation

Stage de niveau Master 1 ou Master 2 au laboratoire IMP, Université Claude Bernard Lyon 1, à Villeurbanne, France. Le sujet porte sur les élastomères renforcés par des nanocristaux de cellulose (CNC). Le stage est proposé par Matthieu Fumagalli et Oussama Hamzah.

Contexte scientifique

Les nanocristaux de cellulose sont des nanocharges biosourcées prometteuses grâce à leur rigidité axiale élevée, leur morphologie anisotrope, leurs fonctionnalités de surface et leur capacité à s’organiser en structures optiquement anisotropes. Leur incorporation dans des matrices polymères hydrophobes reste cependant difficile en raison de leur forte hydrophilie et de leur tendance à s’agréger. La modification de surface et le contrôle de la dispersion sont donc essentiels aux performances des nanocomposites.

Des travaux antérieurs du laboratoire ont établi une preuve de concept pour préparer des films élastomères réticulés transparents contenant des CNC modifiés en surface. Différentes stratégies de compatibilisation de surface et de mise en œuvre ont été étudiées afin d’améliorer leur dispersion en milieu organique et de faciliter leur incorporation au réseau polymère. Ces résultats constituent la base d’une étude systématique des relations entre les propriétés de surface des CNC, leur état de dispersion, la structure du réseau et les performances finales du matériau.

Objectifs du stage

Consolider et étendre cette preuve de concept en établissant des relations quantitatives entre structure et propriétés dans les élastomères renforcés aux CNC :

• Optimiser la dispersion et l’incorporation des CNC en contrôlant le taux de charge et les conditions de polymérisation.
• Comparer différentes stratégies de modification de surface et de compatibilisation des CNC dans des conditions de référence bien définies.
• Quantifier la rétention et la dispersion des CNC au sein du réseau polymère.
• Déterminer l’influence de la teneur en CNC et de leur chimie de surface sur les propriétés mécaniques et optiques sous déformation.

Approche expérimentale

Le ou la stagiaire préparera et modifiera les CNC, formulera des réseaux élastomères réticulés et produira des films nanocomposites de composition contrôlée. Une attention particulière sera portée à la stabilité colloïdale, aux conditions de mise en œuvre, à la reproductibilité et au choix de formulations de référence appropriées.

La caractérisation associera des techniques spectroscopiques, colloïdales, thermiques et microscopiques à des essais mécaniques et à une caractérisation optique sous déformation. L’objectif sera de corréler la teneur en nanocharges, leur état de dispersion et les propriétés interfaciales avec la réponse mécanique et optique des matériaux obtenus.

Profil recherché

• Étudiant ou étudiante en M1 ou M2 en science des polymères, science des matériaux, physico-chimie, génie chimique ou dans un domaine connexe.
• Intérêt marqué pour la recherche expérimentale, les matériaux polymères et les nanocomposites.
• Rigueur scientifique, autonomie, sens de l’organisation et goût pour le travail expérimental.

Pièces à joindre à la candidature

• CV.
• Lettre de motivation.
• Relevés de notes des deux dernières années universitaires.

Références scientifiques

1. Moon, R. J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., & Youngblood, J. (2011). Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chemical Society Reviews, 40, 3941–3994.
2. Tran, A., Boott, K. E., & MacLachlan, M. J. (2020). Understanding the Self-Assembly of Cellulose Nanocrystals—Toward Chiral Photonic Materials. Advanced Materials, 32, 1905876.
3. Gomri, C., Cretin, M., & Semsarilar, M. (2022). Recent progress on chemical modification of cellulose nanocrystal (CNC) and its application in nanocomposite films and membranes. Carbohydrate Polymers, 294, 119790.