Nouveaux types de matériaux hybrides : polymère/système auto-assemblé

New types of hybrid materials : polymer/self-assembled systems

Institut Charles Sadron, CNRS UPR 22, 23 rue du Loess, 67034 Strasbourg Cedex, France
e-mail: jean-michel.guenet@ics-cnrs.unistra.fr

Reçu : 5 Octobre 2010
Accepté : 22 Décembre 2010

Résumé

Nous présentons un nouveau type de matériau consistant en un réseau hybride entre un gel thermoréversible de polymère covalent et un système auto-assemblé, ce dernier étant porteur d’une propriété de fonction. L’intérêt de passer par l’état gel est de pouvoir réaliser un état de dispersion très fin du système auto-assemblé, ainsi que d’améliorer les propriétés mécaniques de l’ensemble et/ou de figer un état unidimensionnel adopté par le système auto-assemblé en solvant organique. Trois types d’approche sont décrits : encapsulation au sein des fibrilles d’un gel thermoréversible des filaments d’un complexe de cuivre, celui-ci possédant des propriétés magnétiques; imbrication d’un gel de polymère covalent et d’un organogel possédant des propriétés opto-électroniques; emmaillotage de fibrilles de polymère par des molécules formant des nanotubules porteurs de fonctionnalités. Les processus mis en jeu sont uniquement de nature physique, gélification thermoreversible, nucléation hétérogène, extraction du solvant au CO₂ supercritique, et revêtent un coût énergétique relativement faible. En outre, ces matériaux présentent une très grande porosité (du µm au nanomètre) et une très grande légèreté (d ≈ 0,1 g/cm³).

Abstract

We describe a new type of materials, namely a hybrid network involving a polymer thermoreversible gel and a self-assembled system, the latter bearing a specific function. The interest of considering the gel state lies in the possibility of finely-dispersing the self-assembled system into the polymer matrix, as well as in improving the mechanical properties and/or in freezing one-dimensional filaments that the self-assembled system forms in organic solvents. Three approaches are reported: encapsulation within polymer fibrils of filaments of a self-assembled bicopper complex possessing magnetic properties; intermingling a polymer gel and an organogel; sheathing polymer fibrils by nanotubule-forming molecules bearing functionalities. The processes that are involved in the making of these materials are of physical nature: thermoreversible gelation, heterogeneous nucleation, solvent extraction by super critical carbon dioxide, and are of relatively-low energy cost. Further, these materials possess a very high porosity (ranging from µm to nanometer), together with a very high lightness after solvent extraction (d ≈ 0.1 g/cm³).