Structure multi-échelle et propriétés physico-chimiques des gels de polymères thermosensibles

par Mohand Chalal

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Roger Casalegno et de Françoise Ehrburger-Dolle.

Soutenue le 06-10-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de Spectrométrie Physique (équipe de recherche) .

Le président du jury était Abdelhamid Kellou.

Le jury était composé de Roger Casalegno, Françoise Ehrburger-Dolle, Mohamed Kechouane, Jean-claude Vial, Omar Ziane, Luc Bousquet.

Les rapporteurs étaient François Boue, Noureddine Melikechi, Holger Schwenk.


  • Résumé

    La "cryopolymérisation" permet d'obtenir des gels de polymère macroporeux ou "cryogels". Cette méthode a été utilisée pour la synthèse d'hydrogels thermosensibles à base de pNIPA. La température critique TC correspondant à la transition de volume a été déterminée par des mesures de taux de gonflement et par DSC. La macroporosité (distribution de la taille des pores et épaisseur des parois) et son évolution en fonction de T ont été étudiées par la microscopie biphotonique donnant des informations à l'échelle du µm à plusieurs dizaines de µm. La diffusion de rayons X (SAXS et WAXS) a été utilisée pour caractériser la structure multi-échelle (de quelques dixièmes à quelques dizaines de nm) du gel constituant les parois des macropores. Les courbes de diffusion ont été décrites analytiquement. L'évolution des dix paramètres contenus dans l'équation a été étudiée en fonction de T et discutée. Enfin, des expériences utilisant les phonons hyperfréquences générés par la technique des réseaux transitoires avec détection hétérodyne (HD-TG) ont été réalisées. Ces mesures ont permis de déterminer la vitesse de propagation de l'onde ultra-sonore (à 340 MHz), son atténuation, et la constante de diffusion thermique à différentes températures.

  • Titre traduit

    Multi-scale structure and physico-chemical properties of thermosensitive polymer gels


  • Résumé

    "Cryopolymerisation" yields macroporous gels named "cryogels". The method was used to synthesise thermosensitive pNIPA based hydrogels. The critical temperature TC corresponding to the volume phase transition was determined by swelling ratio measurements and DSC. The macroporosity (pore size distribution and wall thickness) and its change with temperature, was investigated by two-photon microscopy yielding information at the micrometer scale (a few tenths to tens of micrometers). X-ray scattering (SAXS and WAXS) was used to characterise the multi-scale structure of the gel forming the pore walls. The scattering curves were described analytically. The variation with temperature of the 10 parameters contained in the equation was investigated and discussed. Finally, heterodyne detected transient grating experiments were performed on a bulk pNIPA gel. These measurements allowed the determination of the speed of the ultrasonic wave (at 340 MHz), its attenuation and the thermal diffusion constant in the gel at different temperatures.


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