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Institut des Molécules et Matériaux du Mans
IMMM: UMR CNRS 6283
72 chercheurs CNRS et enseignants-chercheurs
32 ingénieurs, techniciens, administratifs
55 PhD doctorants; 10 post-doc et visiteurs
CNRS: Instituts de Chimie et de Physique
10 Equipes issues de 4 anciennes UMR
Physique de l’état condensé
- 5 équipes dont activités physique des polymères
Oxydes et Fluorures
- 2 équipes
Chimie organique des molécules et macromolécule
- 1 équipe synthèse organique
- 1 équipe synthèse macromoléculaire
Polymères, Colloïdes, Interfaces
- 1 équipe physico-chimie des polymères
ChimiePhysico-
chimie
Les thématiques de l’IMMM
Synthèse organiqueMatériaux
inorganiques
Physique
chimie
Physique des systèmes confinés
Polymères
Chimie
Elaboration
de polymères
fonctionnels
La thématique polymères∼ 25 C, EC, techniciens
∼ 10 thèses soutenues / an
∼ 10 M2 / an
∼ 5 postdoc + ATER / an
∼ 50 articles / an
Physique
Chimie
Physico-
chimie
Auto-
assemblages
contrôlés
Interfaces
polymères
ChimiePhysico-chimie
Spécificité du Mans:Une approche multi-échelles
• Polymérisations contrôlées etmonomères hétérofonctionnels• Polymères fonctionnels par chimieclick• Synthons biosourcés, bioconjugués• Procédés (milieux dispersés,plasma)
• Auto-assemblages decopolymères amphiphiles• Biohydrogels à partir deprotéines et polysaccharides
Physique
chimie
• Fonctionnalisation et structuration de surfacespolymères• Propriétés physiques des films minces polymère• Composites à base polymère• Interfaces liquides
Rhéologie
Propriétés
mécaniques
Diffusion+
Microscopie
Structure Morphologie
Diffusion+
Chromatographie
Taille
Interactions
Plasma+ Diagnostics
In-situ
Nature
Modification
de surface
Compétences de l’équipe PCIPolymères Colloïdes Interfaces
mécaniques
Couplage
Stimuli
Morphologie
Transport
Dégradation
Interactions
Distributions
de surface
Adhésion
Mouillage
Fonctionnalité
Exemple: Copolymères amphiphiles à dynamique contrôlée par la chimie
Copolymères à blocs « classiques » Agrégats gelés
Modération du caractère hydrophobe par la chimie
Ionization degree0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Agg
rega
tion
num
ber
1
10
ionization degree (α)0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Rel
axat
ion
time
τ (s
)
10-410-310-210-1100101102103104105106107108109
pH
pH - Assemblages dynamiques
- Modulation de la dynamique
d’échange et de l’association par
le pH
O
O
P(nBA50%-co-tBA50%)100-Br
O
O+
nBA tBA
P(nBA-stat-tBA) -b-PtBA
Conversion (%)
0 10 20 30 40 50
Mn (
g/m
ol)
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
PD
I
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
t (min)
0 500 1000 1500 2000
ln([
M] 0
/[M])
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
ATRP: Synthèse à façon de copolymères diblocs à hydrophobie modéréeATRP: Synthèse à façon de copolymères diblocs à hydrophobie modérée
P(nBA50%-co-AA50%)100-b-PAA100
P(nBA50%-co-tBA50%)100-b-PtBA100
Maîtrise de la structure chimique
10000 100000Mn (g/mol)
P(nBA-stat-tBA)100-b-PtBA100
P(nBA-stat-tBA)100-Br Đ ~ 1.1
[Na+]=0.5M
App
aren
t mol
ecul
ar w
eigh
t (g/
mol
)
105
106
107
App
aren
t mol
ecul
ar w
eigh
t (g/
mol
)
105
106
107
α=1α=0.50α=0.20
Dibloc DH50 Tribloc TH50
Diffusion de lumière: formation d’un réseau par pontage de micellesDiffusion de lumière: formation d’un réseau par pontage de micelles
Polymer Concentration (g/L)0.1 1 10 100
App
aren
t mol
ecul
ar w
eigh
t
103
104
Polymer Concentration (g/L)
0.1 1 10 100
App
aren
t mol
ecul
ar w
eigh
t
103
104
CpWater
G',
G"
(Pa)
101
102
103Liquid behavior
Solid behavior
1/(2πτ)
C=67g/L – sans NaCl ajouté
b αG
', b
αG"
(Pa)
101
102
103
α=0.48α=0.53α=0.57α=0.60
courbe maîtresse en α
G''
G''
G'
G',
G"
(Pa)
101
102
103
pH augmente
Rhéologie des réseaux transitoires: mesure de la dynamique d’échangeRhéologie des réseaux transitoires: mesure de la dynamique d’échange
f (Hz)
10-3 10-2 10-1 100 101
101
aαf (Hz)10-4 10-3 10-2 10-1 100 101
b
100
α=0.60α=0.62G'
G'
f (Hz)
10-3 10-2 10-1 100 101
101
- Propriétés macroscopiques sondées par rhéologie
- Information sur la dynamique d’échange
Rel
axat
ion
time
τ (s
)
10-1100101102103104105106107108109
Réseaux dynamiques:
τ varie fortement avec α
� hydrophobie des chaînes
11 ordres de grandeur
Résultat clé: contrôle de la dynamique d’échange par la chimie et le pHRésultat clé: contrôle de la dynamique d’échange par la chimie et le pH
ionization degree (α)0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Rel
axat
ion
time
10-410-310-210-1 � hydrophobie des chaînes
⇒� temps d’échange
- +
α0.20 0.48 0.70
Polymères associatifs: structure et rhéologie de fluides complexes
Synthèse de polymères de Synthèse de polymères de structure chimique
maîtrisée
Auto-assemblage en solution
Relations structure/Propriétés
Lamelles et cylindres
collants
Auto-assemblages Janus
Lamelles et cylindres
collants
Auto-assemblages Janus
Liaisons
hydrogène
Limouzin, Soft Matter 2013, 9, 8931-8937
Interactions
solvophobes
Auto-assemblages Janus
Jamming / cristallisation
Hydrogels à dynamique
contrôlée
Auto-assemblages Janus
Jamming / cristallisation
Hydrogels à dynamique
contrôlée
C. Charbonneau, Macromolecules 2011, 44, 4487-4495; React. Funct. Polym. 2013, 73, 965–968
Catrouillet, Macromolecules 2013, 46, 7911-7919
Puaud, Phys. Rev. Lett. 2013, 110, 028302