L’introduction de nanopar­tic­ules dans des polymères améliore de façon spec­tac­u­laire les pro­priétés mécaniques de ces derniers. Alors que ces effets sont aujourd’hui expéri­men­tale­ment con­statés et util­isés, Fah­mi Bedoui, chercheur au lab­o­ra­toire Rober­val et à l’Institut de tech­nolo­gie de Cal­i­fornie (Cal­tech) souhaite en com­pren­dre les raisons afin de mod­élis­er et prédire les comportements.

Bricol­er avec des nanopar­tic­ules pour fab­ri­quer de nou­veaux matéri­aux est une chose, en com­pren­dre les pro­priétés physiques et mécaniques pour en prévoir les car­ac­téris­tiques en est une autre. Tel est le con­stat que dresse Fah­mi Bedoui, chercheur au lab­o­ra­toire Rober­val et spé­cial­iste du com­porte­ment mécanique des polymères. « En ajoutant des nanopar­tic­ules à des struc­tures en polymères, on mod­i­fie leur rigid­ité ou leur résis­tance » explique Fah­mi Bedoui, mais « nous sommes inca­pables de com­pren­dre ni pourquoi ni com­ment ces com­porte­ments mécaniques évolu­ent en fonc­tion des quan­tités et des types de matéri­aux util­isés ». Et pour étudi­er de tels assem­blages, il est néces­saire de s’aventurer au croise­ment de la chimie, de la physique et de la mécanique.

Un modèle en mécanique moléculaire

Comme le lab­o­ra­toire Rober­val est spé­cial­isé en mécanique, Fah­mi Bedoui renoue avec d’anciens con­tacts ren­con­trés des années plus tôt au New Jer­sey Cen­ter for Bio­ma­te­ri­als,  aux Etats-Unis. Main­tenant en poste au pres­tigieux Insti­tut de tech­nolo­gie de Cal­i­fornie (Cal­tech), ces physi­ciens experts en physique des matéri­aux dévelop­pent un mod­èle en mécanique molécu­laire sus­cep­ti­ble de s’appliquer à ces ques­tions. Accueil­li comme vis­i­teur en 2009,  Fah­mi Bedoui devient ensuite chercheur asso­cié au Mate­ri­als and Process Sim­u­la­tion Cen­ter de Caltech.

Comprendre et prédire le comportement des matériaux nano-renforcés

« L’objectif de nos recherch­es est de com­pren­dre ce qui se pro­duit à l’échelle molécu­laire lorsque des nanomatéri­aux sont intro­duits afin d’évaluer le béné­fice de l’utilisation de nanopar­tic­ules comme ren­forts dans des matri­ces polymères » explique le spé­cial­iste des out­ils de sim­u­la­tion en mécanique molécu­laire. De très nom­breuses appli­ca­tions sont envis­agées afin de rem­plac­er des matéri­aux com­pos­ites. Des secteurs comme l’automobile, l’aéronautique, l’aérospatial, ou encore le médi­cal sont con­cernés. La col­lab­o­ra­tion entre le lab­o­ra­toire Rober­val, spé­cial­isé en mécanique, et Le Mate­ri­als and Process Sim­u­la­tion Cen­ter, regroupant de purs physi­ciens, sem­ble une com­bi­nai­son fructueuse afin d’aboutir à des mod­èles pré­dic­tifs sur le com­porte­ment de ces matéri­aux nano-renforcés.

« Il n’y a pas d’accord par­ti­c­uli­er entre Cal­tech et l’UTC » souligne Fah­mi Bedoui, la rela­tion étant unique­ment basée sur une col­lab­o­ra­tion entre chercheurs dans le cadre d’un pro­jet de recherche. Ce parte­nar­i­at devrait per­dur­er au moins deux ans afin de finalis­er les deux pro­jets en cours. Fah­mi Bedoui envis­age d’autres oppor­tu­nités de col­lab­o­ra­tions, car « ce ne sont pas les sujets de recherche com­muns qui man­quent » con­firme-t-il. Cette col­lab­o­ra­tion entre chercheurs n’exclue pas la pos­si­bil­ité d’un parte­nar­i­at plus offi­ciel. Le mod­èle de Cal­tech n’étant pas si dif­férent de celui de l’UTC, une col­lab­o­ra­tion offi­cielle ouvri­rait alors la pos­si­bil­ité à des étu­di­ants en thèse ou des jeunes chercheurs d’évoluer entre les deux établissements.