Fracture of dual-crosslink dynamic hydrogels : from molecular interactions to fracture energy - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2020

Fracture of dual-crosslink dynamic hydrogels : from molecular interactions to fracture energy

Rupture d’hydrogels dynamiques à double réticulation : des interactions moléculaires à l’énergie de rupture

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Abstract

This projects is part of an ambitious global project, which objective is to understand the mechanisms of fracture propagation in a soft material. The materials used during this PhD will mostly be hydrogels, whether with simple or double reticulation (chemical and physical). The introduction of dynamic (physical) bonds allows te delaying of the breaking of covalent (chemical) bonds, and increases the energy of failure. To this day, no model exists that would allow fracture prediction from the molecular structure. The objective of this project is thus to combine different technics to detect breaking at different scales. At macroscopic level, the speed of the fracture propagation and its triggering conditions will be studied. At the mesoscopic scale, the strain field at the fracture tip will be studied by digital image correlation or by the use of fluorescent particles. At the molecular scale, one possibility will be to use mecanophorous molecules, a technique already applied with success within the laboratory to detect the forces acting on molecules and bond breakings.
Ce projet s'insère dans un projet global plus ambitieux dont l'objectif est de comprendre les mécanismes de la propagation d'une fracture au sein d'un matériau mou. Les matériaux étudiés lors de cette thèse seront principalement des hydrogels, "classiques" ou à double réticulation chimique/physique. L'introduction de liens dynamiques permet de retarder la rupture des liens covalents et augmente l'énergie de rupture. A ce jour, il n'existe aucun modèle d'endommagement qui permette de prédire la rupture à partir de la structure moléculaire. L'objectif est donc de combiner différentes techniques pour détecter la rupture à plusieurs échelles. Au niveau macroscopique ce sera la vitesse de propagation d'une fissure et les conditions de son amorçage qui seront étudiées. A l'échelle mésoscopique le champ de déformation en pointe de fissure sera étudié par corrélation d'image ou suivi de particules fluorescentes. A l'échelle moléculaire il sera aussi possible de s'orienter vers l'utilisation de molécules mécanophores, technique déjà appliquée avec succès au sein du laboratoire pour détecter les forces agissant sur les molécules et les ruptures de liaisons.
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Dates and versions

tel-03163056 , version 1 (09-03-2021)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03163056 , version 1

Cite

Louis Debertrand. Fracture of dual-crosslink dynamic hydrogels : from molecular interactions to fracture energy. Polymers. Université Paris sciences et lettres, 2020. English. ⟨NNT : 2020UPSLS027⟩. ⟨tel-03163056⟩
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