Polymères confinés dans des mésophases lamellaires lyotropes

Polymers confined in lyotropic lamellar mesophases

• Auteur / Autrice : Laure Herrmann
• Direction : Patrick Kékicheff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 20/09/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Albert Johner
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Freyssingeas 19..-...., Christian Ligoure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transitions de phases

Énergie de surface

Diffusion (physique)

Dislocations dans les cristaux

Polymères cristaux liquides

Mots clés libres

Phases lamellaires

Interactions intermembranaires

Interaction électrostatique

Dislocation

Énergie de nucléation

Vecteur de Burgers

Polymères

Lamellar phases

Intermembrane interactions

Electrostatic interaction

Dislocation

Nucleation energy

Burgers vector

Polymers

Résumé

Ce travail porte sur l’étude de mésophases lamellaires lyotropes qui contiennent des polymères hydrosolubles confinés dans les lamelles d’eau de l’empilement. L’effet du polymère confiné sur la stabilité de la structure lamellaire est en particulier étudié grâce à une mesure directe des interactions entre les membranes de tensioactif grâce la technique du Surface Force Apparatus (SFA). Les systèmes étudiés sont des fluides complexes et très visqueux ce qui a donné lieu au développement d’une nouvelle méthode pour analyser les données collectées. En l’absence de polymère dissous dans l’empilement lamellaire, la valeur du module de compressibilité élastique mesurée est remarquablement interprétée avec la théorie électrostatique corrigée des corrélations des contre-ions. En présence de polymère, au fur et à mesure que les macromolécules remplacent le contenu en eau, le module élastique de compressibilité de l’empilement lamellaire chute,signature d’une interaction attractive due à la présence des macromolécules. Néanmoins, les développements théoriques proposés ne parviennent pas à interpréter quantitativement cette décroissance. De plus, des comportements très intéressants et inattendus ont été mis en évidence lors de l’approche d’un point critique : la présence de dislocations de très grands vecteurs de Burgers à grande séparation ainsi que des phénomènes d’avalanches. En particulier, des énergies de nucléation de dislocation ont pu être extraites.

This work deals with lyotropic lamellar mesophases which contain confined hydrosoluble polymers in the water layers of the stack. In particular the effect of confined polymers on the stability of the lamellar structure is investigated through a direct measurement of the interactions between the surfactant membranes thanks to the Surface Force Apparatus (SFA) technique. The investigated systems are complex fluids and samples are extremely viscous, this is why a new procedure for analyzing the collected data has been developed. In the absence of dissolved polymer in the lamellar stack, the measured value of the elastic compressibility modulus is remarkably interpreted with the electrostatic interaction corrected from the counterions correlations. In the presence of polymer, as long as the macromolecules replace the water content the elastic compressibilitymodulus of the lamellar stack decreases, evidencing an attractive interaction due to the macromolecules. Nevertheless, the proposed theoretical developments fail to quantitatively interpret this drop. Moreover, very interesting and unexpected phenomena have been evidenced on the approach of one critical point: dislocations of large Burgers vectors at large separations and avalanche phenomena. In particular dislocation nucleation energies have been extracted.