Matériaux durables fonctionnels

Matériaux fonctionnels / multifonctionnels

(i) Emulsions (dont émulsions de Pickering), mousses: stabiliser l'interface par des nanoparticules fonctionnelles, modifiées chimiquement ou hybrides, pour des dispersions biphasiques aux propriétés photo-catalytiques, biocides ou pesticides ; modifier la nature des phases dispersées ou continue ; jouer sur la complexité de l'interface (systèmes multicouches) et la multi-encapsulation pour des relargages programmés).

(ii) Hydrogels constitués de biopolymères ou de mélanges biopolymères/nanoparticules : comprendre les mécanismes de gélification notamment dans le cas de mélanges binaires ou ternaires incluant des polymères et des nanoparticules ; viser des propriétés mécaniques ajustables et des propriétés stimulables (thermosensibles) ; encapsulation de cellules souches dans des hydrogels injectables pour les traitements ostéo-articulaires.

(iii) Matériaux poreux ultralégers (cryogels, aérogels, mousses) à base de nanocellulose et biopolymères avec des propriétés mécaniques performantes tout en préservant des capacités réversibles de sorption à l’eau (effet éponge) ; comprendre les interactions mises en jeu entre les biopolymères lors du processus de fabrication (congélation des dispersions aqueuses, mobilité des polymères et de l'eau).

Matériaux programmables

Les actionneurs fabriqués par assemblage contrôlé sont modélisés afin d'établir une relation entre la structure et la réponse aux stimuli. L'objectif est de développer des modèles qui décrivent les réponses en fonction des paramètres structuraux (dimensions, composition, distribution des groupements stimulables) afin de prédire le comportement des matériaux et de définir les combinaisons de composants pour obtenir des multi-réponses contrôlées (programmation des cycles d'activation/désactivation).

Approche systémique de l'élaboration de matériaux biosourcés

La conception de matériaux biosourcés, au-delà des nécessaires performances fonctionnelles, doit également intégrer différents aspects garantissant des services socio-économiques tels que l'innocuité des matériaux envers les hommes et l'environnement (critère sensible dans le cas des nanomatériaux), la durabilité des ressources utilisées, la prise en compte voire la programmation de la fin de vie. Nous travaillons également à la construction d'indicateurs de durabilité permettant d'évaluer l'utilisation de différentes biomasses, procédés, valorisation économique et cycle de vie des matériaux.

Dans chaque cas, le cœur de l’activité de l’équipe est centré sur l’élaboration des matériaux, le développement de stratégies de structuration et la caractérisation des architectures. L’évaluation des propriétés est réalisée en collaboration interne avec en particulier la plateforme BIBS (RMN, microscopie, infrarouge) ou externe à BIA.