Thèse CIFRE - PhD - Amélioration des performances mécaniques et adhésives de composites époxy par insertion de nanofibres électrofilées (F/H)

Les adhésifs époxy sont utilisés comme solution d’assemblage structural dans de nombreuses applications industrielles, à la faveur d’une résistance mécanique forte à faible masse. Cependant ces résines thermodurcissables présentent une structure très réticulée, avec peu de déformation plastique, conduisant à une mauvaise résistance à la propagation de fissures. Des méthodes d’introduction d’une deuxième phase polymère, aussi appelé ‘toughners’, dans la matrice époxy, sont un moyen d’améliorer la ténacité de ces résines. (X. Mi et al., « Toughness and its mechanisms in epoxy resins », Prog. Mater. Sci., vol. 130, p. 100977, oct. 2022, doi: 10.1016/j.pmatsci.2022.100977.) 

Le projet de thèse concerne l’élaboration de nanofibres élastomères par électrofilage et leur utilisation comme renforts mécanique dans des adhésifs époxy. L’électrofilage (ou electrospinning) est un procédé novateur permettant de former des nanofibres à partir d’une solution viscoélastique de polymère sous l’action d’un champ électrique intense. La production de nanofibres élastomériques représente un challenge du fait de la structure tridimensionnelle de ces polymères et de leur non-solubilité. Différentes voies d’élaboration de mats nanofibreux élastomériques seront développées. Leurs propriétés mécaniques et leur intégration dans la matrice époxy seront étudiées en fonction de la nature et la morphologie des fibres. Enfin, la structuration de l’adhésif sera envisagée afin d’optimiser la cohésion et l’adhésion de la résine avec le substrat.  

Le travail consistera à :   

• Choisir des élastomères et une matrice époxy, caractériser leur compatibilité et leurs propriétés rhéologiques  

• Préparer les nanofibres par différentes voies d’électrofilage en fonction de la nature des élastomères choisis et optimiser leurs propriétés mécaniques 

• Développer des stratégies d’imprégnation des fibres dans la résine époxy et optimiser les interaction renfort/matrice 

• Caractériser les propriétés mécaniques et adhésives des composites fabriqués 

• Comprendre et maitriser les relations structure-propriétés en jeu 

• Proposer différentes structurations d’adhésifs permettant d’améliorer à la fois leur cohésion et l’adhésion avec le substrat. 

Compétences requises : 

• École d’ingénieur ou Master en physico-chimie des matériaux. Des compétences complémentaires en analyse d’image ou en science des matériaux polymères seront un atout supplémentaire. 

• Travail expérimental rigoureux 

• Autonomie et force de proposition. Capacité à travailler en équipe.  

Techniques et compétences qui seront développées :  

• Electrospinning, electrospraying 

• Développement de méthodes expérimentales (notamment tests mécaniques, adhésion, rhéologie) 

• Microscopies (électronique à balayage, AFM) 

Candidatures :  

Le candidat devra transmettre une lettre de motivation et CV complet (incluant les compétences scientifiques, la production scientifique éventuelle et des recommandations).