Cours : 20 h - Préceptorat : 6 h

Objectifs

Ce cours traite de l'étude des propriétés physiques des polymères par une approche de physique statistique qui s’appuie en grande partie sur une compréhension intuitive des phénomènes. L'objectif est de donner aux étudiants une bonne intuition des propriétés physiques de ces systèmes, en insistant sur les échelles de longueur importantes et des échelles de temps impliquées dans les matériaux polymères.

Contenu

Tout d’abord, sont présentés les concepts, mécanismes et forces motrices en présence, en insistant sur le rôle joué par les principales interactions en compétition. Ensuite, sont développés des calculs simples qui permettent presque toujours, en les comparant aux résultats expérimentaux, de valider le cadre théorique.

1. Entropie des chaînes polymères (en relation avec le module de Physique statistique appliquée)
   
   
   • Dimensions intrinsèques d’une chaîne polymère ( idéale, réelle, chaîne étirée/chaîne confinée, mesure de sa taille par diffusion de rayonnement)
     
   • Mélanges polymères et solutions de polymères (énergie libre d’un mélange binaire : entropie vs enthalpie, concept de volume exclu pour les solutions de polymères, dimension des chaines et longueur de corrélation en bon solvant)
     
   • Elasticité caoutchoutique (modèle du réseau affine et ses limites, propriétés de gonflement)
   
   
2. Dynamique des changements conformationnels
   
   
   • Énergie thermique vs énergie des interactions faibles (Van der Waals, liaisons H...)
     
   • Temps d’observation versus temps des changements conformationnels
     
   • Les différentes échelles de longueurs : i) diffusion des chaînes : diffusion d’une chaine enchevêtrée (reptation) ; ii) transition vitreuse : mouvements pour des échelles de longueur allant de celle du segment de Kühn et la distance entre enchevêtrements ; iii) temps caractéristiques de réarrangement d’une chaîne et sollicitation mécanique : variation du module mécanique E(T, t) en fonction de la température et du temps d'observation, viscoélasticité et équivalence temps-température (loi WLF)

Préceptorat

• Dimensions d'une chaîne : conformations et propriétés en solution
  
• Transition vitreuse
  
• Elasticité caoutchoutique

Liens avec d'autres modules d'enseignement

Les concepts sont présentés en relation avec d’autres cours : Physique statistique appliquée, Optique, Mécanique des solides et des matériaux II et Matériaux cristallisés.

Niveau requis : Relation contrainte- déformation des solides visco-élastiques ; définition de l'entropie, énergie interne ; description statistique d'une marche aléatoire ; interactions courte portée : VdW, H, etc. ; conformation et configuration d'une chaine polymère ; thermodynamique des mélanges binaires.

Modalités d'évaluation : Examen rédigé en anglais en 2 parties (réponses en anglais ou en français autorisées) : partie I, 10 questions de cours ; partie II, 5 problèmes courts.

Dernière mise à jour : jeudi 7 septembre 2017