Stage de Master 2 : Actionneurs électroactifs : Elaboration et caractérisation électromécanique d’élastomères dopés en liquides ioniques, pour une meilleure compréhension des phénomènes physicochimiques – LGEF, IMP et MatelS, Villeurbanne (09/01/2023)

Les matériaux élastomères électroactifs se présentent sous forme de films minces souples recouverts d’électrodes. Ils peuvent se déformer sous l’action d’un champ électrique extérieur en compression et/ou en flexion. Cette capacité à se déformer peut être utilisée pour élaborer des actionneurs, dont les applications sont extrêmement diverses (robotique, santé, dispositifs peu couteux). Différents mécanismes sont à l’origine de cette déformation : l’effet Maxwell qui est issu de l’attraction mutuelle des électrodes qui recouvrent le matériau  (Figure.a), et un phénomène lié aux interactions des dipôles électriques constituants le matériau avec le champ électrique appliqué (Figure.b). Un troisième mécanisme peut intervenir lorsque des ions sont présents sous forme d’impuretés ou introduits de manière volontaire dans l’élastomère (Figure.c). Il s’agit de la migration des ions au voisinage des électrodes et de leur accumulation qui aboutit à la flexion du film. Dans ce projet nous souhaitons nous intéresser à ce troisième mécanisme. Des matériaux à base d’époxy-amines à basse Tg (inférieure à la température ambiante) seront élaborés avec et sans liquides ioniques (sels organiques à bas point de fusion) de manière à étudier l’impact de la présence d’ions sur leur réponse électromécanique. Différents liquides ioniques en concentration variable seront utilisés pour jouer sur la taille des ions et leur quantité. Les matériaux élaborés seront ensuite étudiés mécaniquement par spectroscopie mécanique (DMA), électriquement par spectroscopie diélectrique, puis électro-mécaniquement via des tests de fléchissement sous champ électrique. A plus long termes, les données recueillies permettront d’alimenter des simulations menées avec un laboratoire international partenaire pour tenter de prédire le comportement de tels matériaux.

Publié le 09/01/2023