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Description illustration de l'article Responsable de l’UE : Dominique Hourdet, Professeur UPMC.

1. Descriptif de l’UE

Volumes horaires globaux : CM 48h  + Tutorat
Nombre de crédits de l’UE : 6 ECTS
Barème total/100 : Ecrits / 100

 

2. PrÉsentation pÉdagogique de l’UE

Description de l’UE

Cette unité d’enseignement s’appuie sur les bases fondamentales introduites en M1, notamment dans l’UE MC601 de physicochimie et formulation. Elle propose notamment une formation approfondie sur le comportement des formulations polymères en développant un enseignement avancé sur les relations « structure-propriétés » des systèmes macromoléculaires en milieu solvant (polymère neutres, polyélectrolytes, gels covalents), leur comportement dynamique (de l’état fondu aux solutions diluées), leurs propriétés viscoélastiques, leur comportement aux interfaces et les techniques de caractérisation adaptées à l’analyse structurale des polymères en volume et aux interfaces. Dans chaque domaine, les connaissances fondamentales enseignées seront illustrées par des applications concrètes issues de développements industriels et/ou des activités de recherche actuelles.

 

Mots clÉs

Conformation des chaînes de polymère, comportement thermodynamique des polymères en solution, techniques de caractérisation en solution et aux interfaces, diffusion du rayonnement, propriétés caractéristiques des polyélectrolytes, dynamique des polymères (du fondu au dilué), rhéologie, gélification et réseaux, polymères associatifs, formulations macromoléculaires complexes.

Objectifs d’apprentissage

A la charnière entre la synthèse macromoléculaire, les propriétés des polymères à l’état solide et la physique des colloïdes, cet enseignement de matière molle vise à approfondir la compréhension des relations synthèse / structure / propriétés des polymères en milieu solvant et à utiliser ces outils dans l’élaboration de formulations macromoléculaires complexes.
A l’issue de cette formation les étudiants devraient être capables :

  • d’expliquer les concepts généraux de la physique des polymères,
  • de décrire et de prévoir le comportement des polymères en solution tant au niveau de leur stabilité qu’au niveau de leurs propriétés viscoélastiques,
  • de décrire et de prévoir le comportement des polymères aux interfaces tant au niveau de leur conformation qu’au niveau de leur impact sur la stabilité des objets en suspension,
  • d’utiliser les lois d’échelle pour prévoir les variations attendues lors de changement de paramètres tels que la concentration ou la masse molaire,
  • de sélectionner les techniques de caractérisation les plus adaptées vis-à-vis d’une problématique concrète,
  • de comprendre et d’interpréter les données de la littérature scientifique

ThÈmes abordÉs

 

Statistique coformationnelle  
Chaîne idéale, flexibilité, ramifications, chaîne réelle, effet de volume exclu, polyélectrolytes, influence de la concentration, approche quantitative et lois d’échelle.
Thermodynamique des systèmes macromoléculaires
Systèmes binaires, systèmes ternaires, stabilité, solutions macromoléculaires, longueur de corrélation
Caractérisation des polymères en solution
Polymères neutres et polyélectrolytes, viscosimétrie, osmométrie, chromatographie d’exclusion stérique et techniques de diffusion du rayonnement.
Polymères aux interfaces et caractérisation
Outils (tension de surface, mouillage), interfaces planes et interfaces courbes,  interactions avec la surface (dépôt, adsorption, greffage), stabilité colloïdale, techniques de caractérisation chimique et structurales (AFM, ellipsométrie, réflectivité des neutrons et rayons X)
Dynamique et rhéologie des polymères
Structure et dynamique à l’échelle moléculaire, viscoélasticité linéaire, la rhéologie comme “microscope interférentiel”, comportements non-linéaires, polymères “réels” et applications, structure des solutions, du dilué au semi-dilué, des fondus aux solutions, polymères ou colloïdes?, polymères associatifs et stimulables.
Réseaux macromoléculaires
Gels physiques, signature rhéologique, réversibilité et stimulation, gels chimiques, synthèse, propriétés de gonflement, propriétés mécaniques, applications et développements récents.

Langue d’enseignement

 

  • Les cours, les travaux dirigés et le tutorat sont donnés en français.
  • Les documents de cours, les sujets de TD, les sujets d’examen sont rédigés en français.
La bibliographie accompagnant le cours est indifféremment en français et en anglais.