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Développement de nouveaux matériaux hybrides colloïdaux : Polymères –silice et Polymères – oxydes de métaux de transition pour applications dans les domaines de l’environnement

Direction : B. Lakard, L. Viau

Description du travail de thèse et intégration dans le projet général :

L’objectif de ce travail de thèse est de synthétiser de nouveaux matériaux hybrides colloïdaux présentant un coeur minéral et une couronne polymère organique pour des applications environnementales. L’objectif est de combiner les propriétés du coeur minéral (surface spécifique élevée, taille de particules contrôlées, propriétés magnétiques, stabilité thermique et mécanique) à celles du polymère (propriétés de capteurs ou rétention d’ions). Les colloïdes envisagés dans un premier temps sont des oxydes de silice commerciaux mais la synthèse de colloïdes d’oxydes métalliques tels que les oxydes de fer est également envisagée. Les couronnes seront quant à elles composées uniquement de polymères biodégradables de type polyélectrolytes tels que les polysaccharides ou des polymères conducteurs. Un des objectifs finaux sera notamment de déposer ces matériaux hybrides sur des surfaces.

Pour cela deux approches sont envisagées :

  • La première consiste tout d’abord en l’adsorption de polymères sur des colloïdes suivie d’un dépôt électrophorétique sur une surface des colloïdes hybrides ainsi obtenus.
  • La seconde consiste à déposer des colloïdes sur une surface conductrice puis à électropolymériser un monomère sur la surface des colloïdes. Le dépôt pourra être suivi avec la microbalance à quartz qui permet de mesurer in situ la quantité de matière déposée.

Dans ces deux cas, l’adsorption s’effectue sous forme de mono couche cependant des absorptions de bicouches pour accéder à des polymères poreux est également envisagée.

Les particules hybrides obtenues seront caractérisées par spectroscopie infrarouge, microscopie (MEB, AFM), granulométrie, diffusion de lumière, analyseur de carbone et d’azote) et les surfaces seront également caractérisées par les techniques classiques telles que le MEB, l’AFM, la profilométrie,…

Les applications de ces matériaux hybrides sont multiples. Aussi, au sein de notre équipe de recherche, nous avons souhaité privilégier les applications des polymères et particules dans le domaine environnemental [1-3] où ces matériaux innovants pourront être utilisés pour le traitement des eaux et/ou pour l’élaboration de capteurs chimiques fabriqués au moyen de microtechniques [4-8].

Ces travaux s’inscrivent dans la continuité des travaux de l’Institut UTINAM et font suite notamment au financement d’un stage post-doctoral de 12 mois par la Région Franche-Comté (du 01.01.2012 au 01.01.2013) [9] et à l’achat de deux appareillages majoritairement financés par la Région Franche-Comté (analyseurs de carbone et d’azote, microbalance à quartz dissipative

Boris Lakard

Lydie Viau

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