Étude dynamique de polymères sous confinement quasi-uniaxial

par Karine Lagrené

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Mohamed Daoud.

Soutenue en 2008

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Les modèles théoriques décrivant la physique des fondus de polymères en bulk permettent d'établir un lien entre les propriétés rhéologiques et la dynamique des chaînes à l'échelle microscopique. Toutefois, les mécanismes mis en jeu pour les polymères aux interfaces et sous confinement sont encore mal compris. De récents travaux en relaxométrie RMN suggèrent que le diamètre du tube de reptation d'un polymère confiné dans une matrice de confinement isotrope est significativement réduit (cas du POE : dconf = 0. 6nm<<dbulk = 7nm). On parle de "corset effect". Nous étendons l'étude du corset effect au cas POE confiné dans des matrices anisotropes. Nous sondons le phénomène par une technique qui mesure simultanément des corrélations spaciales et temporelles : la diffusion inélastique de neutrons. Les systèmes de confinement que nous synthétisons et caractérisons sont des membranes d'alumine (AAO). Leur structure poreuse est constituée de canaux cylindriques nanométriques parallèles et orientés macroscopiquement. Nous montrons par une étude couplée de microscopie et de diffusion de neutrons aux petits angles que l'ajustement des paramèters de synthèse des AAO permet de parfaitement contrôler leur morphologie. Nous montrons comment tirer partie de l'alignement macroscopique des pores pour decoupler les effets d'anisotropie (parallèle et perpendiculaire à l'axe des canaux) sur la dynamique du POE. Á grande échelle, on observe une anisotropie dynamique importante. En revanche, nous n'observons pas de corset effect. D'un point de vue appliqué, la conductivité ionique d'un système : POE+sel de Lithium confiné dans AAO diminue d'un ordre de grandeur.

  • Titre traduit

    Polymers dynamic under quasi-unixial confinement


  • Résumé

    Thanks to numerous theorical developments, it is now possible to draw a close relationship between polymer rheology in bulk and chain dynamics at the molecular level. Nevertheless, the peculiar proprties of polymers in interfacial situations or deep confinement are not completely understood. It has been recently observed by RMN relaxomery that the confinement of polymer melts in a nanoscopic isotropic porous matrix leads to chain dynamics dramatically different from the bulk behavior : the reptation tube diameter under confinement is one order of magnitude smaller than the bulk one (for PEO : dconf = 0. 6nm<<dbulk = 7nm). This phenomenon is called "corset effect". The aim of the present work is to extend relaxometry study reported in the literature to the PEO confined in an anisotropic matrix. We probe the polymer dynamic using a technique that simultaneously measures the time and space correlations : inelastic neutron scattering. The confinig materials are custom-made Anodic Aluminum Oxide (AAO) membranes. The porosity of the AAO matrices is made of micrometers long macroscopically highly oriented cylindrical pores. Thanks to a concurrent small angle scattering and microscopy analysis, we show that the AAO morphology can be fully tailored by controlling the synthesis parameters. We show how to take advantage of the macroscopic orientation of AAO pores to evidence orientational dynamical effect, namely radial or longitudinal by respect to the pore, induced by the highly anisotropic pore geometry. At large scale, we observe a high anisotropic dynamic. Nevertheless, we do not observe any corset effect. From an applied point of view, the ionic conductivity of a system PEO+Lithium salts confined in an AAO matrix decreases by an order of magnitude compared to the bulk.

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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2011 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Étude dynamique de polymères sous confinement quasi-uniaxial

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Informations

  • Détails : 1 vol. (244 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)363
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