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