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Institut des Matériaux de Paris Centre
IMPC - Fédération de Recherche 2482

LSIMM (UMR 7615)

Sciences et Ingénierie de la Matière Molle - UMR7615

Les Sciences de la Matière Molle étudient des objets dont les propriétés macroscopiques sont fortement corrélées à leur structure mésoscopique. L’importance actuelle de cette discipline repose beaucoup sur la compréhension et l’élaboration maîtrisée d’objets aux échelles submicrométriques. Les concepts de base mûrissent depuis une quinzaine d’années, notamment sous l’impulsion de Pierre-Gilles de Gennes. Ils s’appuient sur des domaines aussi divers que la physique statistique, la mécanique, l’hydrodynamique, la physicochimie des surfaces ou la chimie. Ils irriguent maintenant des champs nouveaux comme la physique du vivant – marginale dans notre laboratoire – mais aussi un grand nombre de problématiques industrielles diverses, en particulier pour l’industrie chimique (matériaux polymères, ciments, colles, détergences…). Dans ce contexte, notre laboratoire s’appuie sur ses compétences variées pour élucider les liens entre objets complexes (dont les tailles caractéristiques sont comprises entre la dizaine de microns et la dizaine de nanomètres) et leurs propriétés macroscopiques. L’unité

  1. travaille sur l’élaboration de concepts de base dans ce domaine - en restant focalisée autour des comportements mécaniques des systèmes complexes.
  2. s’attache à résoudre des questions d’intérêt industriel, au carrefour des disciplines traditionnelles de la physico-chimie et du génie chimique. C’est ce champ nouveau que nous appelons ingénierie de la matière molle.

(C) Polyamide 66 shish morphology after shearing at 10 s-1 at 270 oC for 1 min.

Flow-Induced Crystallization of Engineering Thermoplasticse
Ralph H. Colby

Ainsi, les études que nous menons s’appuient sur des systèmes de référence et cherchent à dégager de nouvelles grilles de lecture de la matière molle. Cette démarche peut être illustrée par quelques uns des thèmes récents développés dans l’unité comme les polymères aux interfaces, la nano-rhéologie, les molécules photostimulables ou la transition vitreuse.

Les problématiques industrielles sont, pour nous, une source d’inspiration et un moteur. La complexité des questions posées demande à la fois une analyse fondamentale des phénomènes et la mise en œuvre d’une ingénierie des propriétés macroscopiques. De ce point de vue, nous souhaitons maintenir à un haut niveau d’exigence à la fois les retombées de nature industrielle et les résultats académiques. C’est dans cet esprit qu’avaient été réalisés les travaux sur les élastomères renforcés, les polymères rhéostimulables, les ciments, l’adhésion ou le mouillage.

Dans cette page

Activités de recherche

Nous fondons nos travaux sur des outils d’élaboration fonctionnelle et sur des moyens de mesure, qu’ils soient de routine ou mis au point au laboratoire. La qualité du travail d’instrumentation ou celle de la plate-forme de rhéologie sont donc essentielles pour permettre le développement de notre approche généraliste et pluridisciplinaire.

Pour conclure, l’unité, centrée autour des sciences (physique et chimie) et de l’ingénierie de la matière molle, s’appuie sur des compétences réellement multidisciplinaires : élaboration de systèmes, développement de techniques originales, maîtrise de la mesure des propriétés (en particulier mécaniques). Elle cherche à développer des concepts nouveaux, en s’inspirant et en répondant aux toujours plus nombreuses situations rencontrées dans ce domaine (notamment dans le cadre industriel).

Equipes et thématiques de recherche

CAID : Colloïdes, Assemblages et Interfaces Dynamiques

Jean-Baptiste d’Espinose, François Lequeux, Cécile Monteux, Nadège Pantoustier, Patrick Perrin, Nicolas Sanson, Artem Kovalenko

Les propriétés macroscopiques d’usage des systèmes hétérogènes complexes que sont les suspensions, les émulsions et les mousses sont largement déterminées par des assemblages et des conformations à l’échelle mésoscopique (de 10 nm à 1 um). Nous travaillons par exemple sur l’impact des polymères sur les interactions colloïdales pour modifier la viscosité d’une pâte de ciment. Un autre système représentatif est constitué par les mousses dont la stabilité est dépendante de la dynamique des surfactants à l’interface. En effet, pour ce type de problème, une description structurale n’est pas suffisante et nous nous attachons tout particulièrement à la prise en compte des aspects dynamiques.

Une originalité de notre recherche est une focalisation sur les systèmes macromoléculaires stimulables. En effet, la chimie offre de nombreux outils pour rendre une structure mésoscopique, et donc la propriété macroscopique qui en dépend, sensible à une stimulation physique externe (lumière, température…). Dans notre équipe, les chimistes et les physiciens travaillent donc en collaboration étroite.

Réseaux Polymères Souples : du design macromoléculaire aux propriétés macroscopiques

Costantino Creton, Etienne Barthel, Dominique Hourdet, Matteo Ciccotti, Tetsuharu Narita, Alba Marcellan,  Yvette Tran, Bruno Bresson

La spécificité de notre équipe au sein du laboratoire est de se focaliser sur la physico-chimie et les propriétés des polymères, autrement dit nous mettons au centre de notre réflexion la notion de macromolécule flexible : en tant que ressort entropique, en tant que squelette pour fonctionnaliser le matériau et comme un élément pour former des réseaux plus complexes.

Matière Molle Hors Equilibre

Sabine Cantournet, Antoine Chateauminois, Christian Fretigny, Hélène Montes, Laurence Talini, Emilie Verneuil

Les propriétés macroscopiques de la matière molle sont souvent conditionnées par des phénomènes qui ont lieu à une petite échelle. Ainsi, le mouillage ou l’adhésion s’expliquent par des forces à très courte portée. Dans de nombreuses situations, une échelle mésoscopique est responsable des comportements observés. C’est par exemple le cas des élastomères renforcés par des charges minérales dans lesquels les propriétés des couches de polymère situées entre les charges sont déterminantes pour expliquer les caractéristiques mécaniques du matériau. C’est aussi le cas des films ultra-minces de polymères dans lesquels l’épaisseur est de l’ordre de grandeur du rayon de giration des macromolécules, ou de fils de diamètres nanométriques dans lesquels l’élasticité observée est liée à la tension de surface…

PIC

Le PIC ( Physico-chimie des Interfaces Complexes) est un laboratoire mixte entre la société TOTAL et le laboratoire SIMM (UMR 7615 ESPCI/CNRS/Sorbonne Université).
Il est localisé sur deux sites : l’ESPCI ( 10 rue Vauquelin 75005 PARIS FRANCE) et Lacq (ChemStartUp Allée le Corbusier 64170 LACQ FRANCE). Il est dirigé par Nicolas Passade-Boupat ( TOTAL) et codirigé par François Lequeux ( SIMM).
Il rassemble des ingénieurs de recherche ( Leyu Cui, Alexandra Klimenko, Stéphane Jouenne, Bertrand Levaché et Enric Santanach- Carreras, des enseignants chercheurs ( JeanBaptiste d’Espinose, Nicolas Sanson, Laurence Talini et Emilie Verneuil), des post-doctorants, thésards et stagiaires.
Il a été inauguré en décembre 2015.

Projets en cours

CNRS - 80 ans plus tard, la rupture du nylon enfin observée - A. Marcellan

Malgré sa forte présence dans notre quotidien, le nylon n’avait jamais fait l’objet de tests de résistance sur une fibre isolée. Des chercheurs du laboratoire Sciences et ingénierie de la matière molle (SIMM, CNRS/ESPCI Paris/Sorbonne Université) et du Centre des matériaux (CDM, CNRS/Mines ParisTech) ont donc mis au point une méthodologie pour l’étudier, basée sur un microscope électronique à balayage. Ces travaux, publiés dans la revue Journal of Polymer Science Part B : Polymer Physics, pourront également servir à examiner toutes autres fibres...

Suivi de la propagation de fissure sous chargement mécanique sur un monofilament de nylon 6,6 (diamètre 200 µm).© Alba Marcellan

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Avancées scientifiques, résultats marquants

Prix des meilleures présentations orale et poster aux Journées de l’Ecole Doctorale Matériaux pour trois doctorants du SIMM

Les 30 et 31 octobre 2019 se déroulaient au Campus des Cordeliers les Journées de l’Ecole Doctorale 397 « Physique et Chimie des Matériaux ». Lors de cet événement réunissant les 12 laboratoires de l’ED et leurs 250 doctorants, 60 doctorants de 3ème année ont eu l’occasion de présenter leurs travaux de recherche lors de sessions orales et de posters.

Les doctorants du SIMM ont représenté fièrement les couleurs du laboratoire : parmi les 8 meilleures présentations orales du vote du public, 5 sont du labo SIMM. De plus, Guillaume VOTTE, Claire SCHUNE et Gaëlle RONDEPIERRE ont été récompensés par le jury pour les meilleures présentations de poster ou orale. Le jury a également souligné la qualité des présentations de tous les doctorants du laboratoire...

Les 8 finalistes du vote public : Antoine Deswazière (LCMCP, Sorbonne Université), Pierre Trinh (SIMM), Samuel Peillon (INSP, Sorbonne Université), Gaëlle Rondepierre (SIMM), Quentin Nozet (C3M, ESPCI), Louis Debertrand (SIMM), Guillaume Votte (SIMM) et Claire Schune (SIMM).

Les lauréats SIMM des meilleures présentations poster ou orale : Guillaume Votte, Claire Schune et Gaëlle Rondepierre.

Ecoles doctorales

388

Partenariats scientifiques
Locaux

Des projets de recherches académiques dans le cadre de thèses financées par le Ministère de la Recherche et par l’Agence Nationale de la Recherche,

Internationaux

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Partenariats industriels

Des collaborations industrielles avec des grands groupes mais aussi des petites entreprises. Ces collaborations ont également lieu dans le cadre de thèses et de stages post-doctoraux mais sont parfois ponctuelles.

Des expertises industrielles sur des systèmes très variés, des enseignements de travaux pratiques

Brevets

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Principaux équipements

La Plateforme mécanique de l’UMR7615 est commune à la l’Institut des matériaux de Paris Centre et à la Fédération Dynamique des Systèmes Complexes hors-équilibre de l’Université Pierre et Marie Curie, pour toute caractérisation mécanique de solides et de liquides. Cette plateforme est équipée de huit rhéomètres, d’un viscosimètre capillaire, de deux analyseurs mécaniques dynamiques (DMA) et de trois machines de traction.

  • Viscosimètre capillaire à dilution automatique (Schott AVS360)
  • Rhéomètres déformation ou contrainte imposée (Low-Shear 30, Carri-med CSR, TA Instruments AR1000, Haake RS600, Anton Paar MCR501, Rhéométric RFS II, Rhéométric RDA II, TA Instruments ARES)
  • Machines de traction :Zwick HC25, Inston 5565, MTS 810 (2 machines)
  • Analyseurs Mécaniques Dynamiques (DMA) : Outils non conventionnels - Fluctuation de surface - Diffusion multiple de la lumière
Principales publications

Article dans une revue en 2020

  • Hydrogel Matrix Grafted Impedimetric Aptasensor for the Detection of Diclofenac
    Getnet Kassahun, Sophie Griveau, Sophie Juillard, Joffrey Champavert, Armelle Ringuede, Bruno Bresson, Yvette Tran, Fethi Bedioui, Cyrine Slim
    Langmuir, American Chemical Society, 2020, ⟨10.1021/acs.langmuir.9b02031⟩
  • Responsive Adsorption of N-Isopropylacrylamide Based Copolymers on Polymer Brushes
    Guillaume Sudre, Elodie Siband, Bruno Gallas, Fabrice Cousin, Dominique Hourdet, Yvette Tran
    Polymers, MDPI, 2020, 12 (1), pp.153. ⟨10.3390/polym12010153⟩
  • Underwater Adhesion of Multiresponsive Complex Coacervates
    Marco Dompé, Francisco Cedano-Serrano, Mehdi Vahdati, Larissa van Westerveld, Dominique Hourdet, Costantino Creton, Jasper van der Gucht, Thomas Kodger, Marleen Kamperman
    Advanced Materials Interfaces, Wiley, In press, ⟨10.1002/admi.201901785⟩
Tutelle principale

UPMC

Autres tutelles

CNRS, ESPCI

Coordonnées
Coordonnées
Directeur
BARTHEL Etienne
01.40.79.44.22
etienne.barthel@epsci.fr
Adresse physique


Courriel du laboratoire
Site web
http://www.ppmd.espci.fr
Adresse postale
LSIMM (UMR 7615)
ESPCI
Bureau H 2.08
10, rue Vauquelin
75231 Paris cedex 05

Contact communication
Hakopian Armand

Contact administratif
DECUQ Fabienne
01.40.79.44.55
fabienne.decuq@espci.fr
Jean-Baptiste D'ESPINOSE (Directeur adjoint)

Fernande Sarrazin (fernande.sarrazin @ upmc.fr) - 03/02/20

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