Water Dynamics vs. Rheology in LCST Polymer Solutions

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Contexte

Les hydrogels sont des matériaux mous constitués d’un réseau polymère gonflé d’eau, jouant un rôle central dans des applications allant du stockage d’énergie et de la bio-ingénierie à l’agroalimentaire et aux cosmétiques. Pourtant, bien que l’eau en soit le composant majoritaire (généralement plus de 90–95 %), sa contribution à la structure et à la réponse mécanique de ces matériaux reste encore mal comprise.

Dans ce contexte, le projet vise à clarifier les informations que la dynamique du solvant peut fournir sur l’architecture du gel et son comportement rhéologique macroscopique. L’approche générale repose sur la corrélation entre la structure (via la diffusion des rayons X), les propriétés mécaniques (via la rhéométrie) et la mobilité du solvant (via la relaxométrie RMN bas champ), permettant une compréhension multi-échelle des interactions entre l’eau et les réseaux polymères.

Recherche

Le stage proposé porte plus spécifiquement sur l’étude de la dynamique de l’eau dans des solutions polymères de type LCST à base de Pluronic, un copolymère tribloc composé de blocs PEG hydrophiles encadrant un cœur hydrophobe de PPG. Ces systèmes présentent une température critique basse de solubilité (LCST), au-delà de laquelle une séparation de phases se produit, généralement entre 30 et 50 °C selon la concentration et l’architecture moléculaire.

Lorsque la température augmente, la micellisation et la gélification modifient à la fois la mobilité de l’eau et la réponse viscoélastique du système (Figure 1). Pour sonder ces effets, l’étude combinera des mesures systématiques de relaxométrie RMN bas champ et de rhéologie linéaire. L’observable RMN clé sera le temps de relaxation transverse T₂, mesuré en fonction de la température à l’aide de séquences CPMG.

L’objectif du projet est de montrer comment la RMN peut révéler des informations essentielles — mais souvent négligées — sur la relation structure-propriétés des hydrogels.

Figure 1: Micellisation and gelation of Pluronicsolutions. After Constantinou et al., Polymer International 70.10 (2021): 1433-1448.

Profil

Nous recherchons un(e) étudiant(e) très motivé(e) de niveau M1 ou M2 (ou équivalent), avec une formation en science des polymères, physique de la matière molle ou chimie des matériaux. Le/la candidat(e) idéal(e) devra manifester un fort intérêt pour la recherche expérimentale et posséder de solides capacités d’analyse. De bonnes compétences en communication et un goût pour le travail collaboratif sont indispensables, le stage se déroulant dans un environnement de recherche dynamique et en interaction étroite avec plusieurs équipes.

Ce stage s’inscrit dans le cadre d’une collaboration de long terme entre le laboratoire IMP et le LP-ENSL, prolongeant des travaux antérieurs sur des hydrogels hybrides composés de polymères naturels et de nanoparticules inorganiques.

Le stage aura lieu à Saint-Étienne, au sein des nouvelles installations du laboratoire du Campus Manufactures à l’IMP–UJM, où le/la stagiaire sera pleinement intégré(e) à un environnement de recherche dynamique. Des déplacements fréquents à l’IMP Lyon (campus INSA–La Doua) seront prévus afin de réaliser les expériences de RMN bas champ et de diffusion des rayons X, qui sont centrales dans ce projet. De fortes interactions avec le LP-ENSL sont également attendues, une partie de la caractérisation rhéologique y étant réalisée.

Ce stage s’intègre dans un programme de recherche conjoint plus large sur les hydrogels entre l’IMP-UJM et le LP-ENSL. Une formation complète à l’ensemble des techniques expérimentales sera assurée dès le début du stage.

Le stage est prévu pour débuter au printemps 2026, pour une durée de 3 ou 6 mois.

L’encadrement sera assuré de manière régulière par un(e) chercheur(se) post-doctoral(e), avec des interactions étroites avec deux chercheurs seniors.

Contacts

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