Projet EFFISURF

Article original: https://www.univ-smb.fr/2021/03/02/effisurf-un-projet-destine-a-apporter-de-nouvelles-fonctionnalites-aux-materiaux-plastiques/

Ces travaux de recherche se déroulent dans le cadre d’une thèse de doctorat menée par Noémie Demurget depuis octobre 2020. Ils sont encadrés par Ali Nourdine, Julien Giboz et Patrice Mele, membres de l’équipe Genèse et Usage d’interfaces Durables pour l’Énergie (GUIDE) du LEPMI localisé sur le campus du Bourget-du-Lac.

L’équipe de chercheurs impliqués dans ce projet travaille sur l’élaboration de nouveaux additifs à incorporer dans des matériaux plastiques commerciaux (films plastiques industriels, plastiques d’emballages, plexiglas, plastiques biodégradables, etc.) pour apporter de nouvelles fonctionnalités à leur surface. Ces nouvelles fonctionnalités permettront, entre autres, d’agir sur leur durée de vie et sur leur caractère hydrophobe (faible affinité à l’eau et aux impuretés aqueuses) ou oléophobe (faible affinité aux impuretés organiques).

En perspectives du projet EFFISURF, l’applicabilité du concept pourra être transposée à d’autres applications industrielles dans les secteurs énergétique, alimentaire ou médical. Pour illustrer le concept, l’exemple des films plastiques recouvrant des panneaux solaires est très significatif. En incorporant des additifs dans le matériau de ces films plastiques, la fonctionnalité de leur surface pourra être modifiée, la rendant plus hydrophobe ou oléophobe. Cela pourrait impacter les performances de ces installations solaires, moins altérées par les dépôts liés à la pollution sur leur surface.

A gauche : Étalement de l’eau sur une surface polymère sans additif. A droite : étalement de l’eau sur un polymère additivé à quelques pour cent en masse avec les additifs développés.

Les chercheurs s’intéressent particulièrement à la synthèse de nouveaux additifs, éléments constitués de molécules de différentes tailles et compositions fabriquées “sur mesure”, permettant de rendre les surfaces des polymères autonettoyantes sans ajout de revêtement.

L’équipe aura pour objectif de :

• designer et élaborer les additifs,
• les mélanger avec les matériaux commerciaux (proportions et méthodes),
• vérifier que la présence de l’additif ne modifie pas les propriétés finales des matériaux pendant la mise en œuvre et leurs usages,
• trouver la formulation optimale et valider la preuve de concept,
• confirmer l’industrialisation des solutions développées.

Actuellement, le projet en est à sa première phase. Elle consiste à analyser rigoureusement l’état actuel des connaissances dans le domaine scientifique et technique dans lequel s’inscrit précisément le projet. Cette analyse amènera l’équipe à formuler des hypothèses pertinentes pour développer une stratégie scientifique qui permettra de déboucher sur la concrétisation d’idées. L’équipe ne découvre cependant pas le domaine scientifique puisque cela fait 3 ans qu’elle travaille sur cette thématique et qu’une seconde thèse CIFRE, menée par Rachel Le Brouster et encadrée par Julien Giboz, Patrice Mele et Ali Nourdine, en collaboration avec le Centre Technique Industriel de la Plasturgie et des Composites (IPC) a débuté en septembre 2020. Cette dernière est complémentaire et porte sur le développement de nouvelles voies de contrôle des propriétés de surface des polymères par réplication de surfaces texturées. Des résultats très intéressants ont déjà émergé et sont en cours de publication dans des revues scientifiques à haut facteur d’impact. Le projet Effisurf permet ainsi de compléter ces résultats innovants en développant un axe original de développement d’additifs pour conférer de nouvelles propriétés aux surfaces des pièces polymères.

Ce projet voit le jour grâce, entre autres, à l’obtention d’un soutien financier alloué par la région Auvergne-Rhône-Alpes pour une durée 5 ans par la Région Auvergne-Rhône-Alpes. Il a été lauréat de l’appel à projets « Pack Ambition Recherche » destiné à soutenir des projets portés par des laboratoires de recherche situés dans la région et ayant un fort potentiel de valorisation socio-économique. Cet appel à projet contribue notamment au financement d’une thèse de doctorat pour une durée de 36 mois et l’acquisition de techniques d’analyses permettant de confirmer l’apport des additifs sur les propriétés de mouillage.

Appareil de caractérisation (Goniomètre) pour déterminer les propriétés des interfaces polymères/liquides dans des conditions statiques et dynamiques.

Ces innovations pourront par la suite être intégrées dans des solutions globales industrialisables pour transformer des avancées scientifiques en nouveaux marchés pour les entreprises de la région Auvergne-Rhône-Alpes.