Soutenance de l'Habilitation à Diriger des Recherches en sciences : Guilhem BAEZA

Structure et Propriétés des Réseaux Polymères Nanostructurés : Nanocomposites et Copolymères Multiblocs

Maître de conférences : Guilhem BAEZA

Laboratoire INSA :  Mateis

Rapporteurs :

• François Lequeux,
• Evelyne van Ruymbeke,
• Paul Sotta

Jury : 

• Rapporteurs
• Dimitris Vlassopoulos,
• Julian Oberdisse,
• Laurent Chazeau,
• René Fulchiron

Ce manuscrit d'Habilitation à Diriger des Recherches (HDR) est l'occasion de revenir sur une dizaine d'années de travail et d'aventures humaines, depuis la fin de mon doctorat en 2013. J'y aborde sans distinction chronologique des recherches réalisées pendant mes stages post-doctoraux à Héraklion et Leeds, ainsi qu' au laboratoire MATEIS de l'INSA Lyon que j'ai rejoint en 2016. J'y décris mes activités principales portant sur les nanocomposites et les copolymères multiblocs, deux sujets d'étude à l'interface entre matière molle et science des matériaux d'une part, et science fondamentale et recherche appliquée d'autre part. Ce « double-dualisme » ressort naturellement de l'ensemble de ces travaux, faisant écho au nom de mon laboratoire actuel MATEriaux: Ingénierie et Science.
Le premier chapitre est d'abord consacré à ma collaboration avec le groupe CERA de MATEIS, où j'apporte une compétence en diffusion du rayonnement aux petits angles permettant de compléter les observations directes de poudres nanométriques de silice utilisées pour l'isolation de batiments. J'évoque ensuite les nanocomposites SBR/silice, largement étudiés dans ma thèse. Leur particularité réside ici dans la présence d'une troisième phase localisée à l'interface entre la matrice et les charges, permettant de décorréler leur propriétés mécaniques à basse et haute déformation. Le dernier volet concerne l'étude de nanocomposites « attractifs » au sein desquels la matrice et les charges interagissent favorablement ce qui permet d'atteindre des taux de charges particulièrement élevées. L'impact des charges sur la dynamique multi-échelle des polymères y est étudiée par rhéologie, spectroscopie diélectrique et résonance magnétique nucléaire bas champ.
Dans le deuxième chapitre, j'aborde mes activités autour des copolymères multiblocs démarrées en 2014 au sein de l'ITN Supolen. Je commence en présentant des résultats qui soulignent la modularité de la structure de ces matériaux, notamment via des expériences de diffusion des rayons-X et de microscopie à force atomique. Je propose ensuite un modèle analytique original permettant de faire le lien entre les paramètres structuraux et le renforcement observé. Ce modèle est ensuite confronté à des données expérimentales issues de la littérature puis à des simulations numériques réalisées dans mon équipe (Polymères, Verres et Matériaux Hétérogènes). Finalement, je me concentre sur le phénomène de cristallisation sous écoulement, encore jamais observé dans ce type de système. Ce travail combine une étude rhéologique systématique et un modèle analytique adapté de la théorie de Doi-Edwards décrivant les « systèmes concentrés ». La majeure partie des résultats présentés dans ce chapitre est issue de la thèse de Matthias Nébouy, le premier doctorant dont j'ai co-dirigé la thèse.
Le troisième chapitre, plus personnel, décrit mes perspectives de recherche. J'y évoque d'abord mon projet de CRCT (Congé pour Recherche ou Conversions Thématiques) à l'université de Naples où je serai amené à approfondir des aspects fondamentaux de physique des polymères et de rhéologie. J'y présente ensuite des résultats récents où le chauffage par induction est utilisé en parallèle des techniques habituelles de caractérisation des polymères, ouvrant la voie à des applications innovantes telles que la réparation sous stimulus ou le traitement de surface de pièces issues de la fabrication additive. Dans ce cadre, la co-direction de la thèse de Pablo Griffths m'a servi de formation initiale pour appréhender un domaine que je ne maitrisais pas et m'ouvre désormais plusieurs perspectives intéressantes. J'évoque notamment deux projets à venir où le chauffage par induction joue un rôle décisif.