Ambition
Intégrant les connaissances fondamentales de la chimie, de la physique et de la biologie, l'Institut thématique interdisciplinaire Matériaux hiérarchiques et fonctionnels pour la santé, l'environnement et l'énergie (ITI Hierarchical & Functional Materials for health, environment & energy – HiFunMat) développe et caractérise de nouveaux matériaux composites afin d'atteindre des propriétés et des applications remarquables.
La conception de ces matériaux est basée sur le contrôle à plusieurs échelles de la composition et disposition tridimensionnelle des composants dans l'espace. Des briques élémentaires (multi)fonctionnelles, telles que des (macro)molécules, des (nano)particules, etc. sont assemblées par des approches innovantes (impression 3D, microfluidique, mousses ou assemblages multi-étapes, etc.).
En s'inspirant des systèmes du vivant qui traitent des informations et s’adaptent en réponse à un stimulus, HiFunMat travaille sur des « matériaux actifs » possédant des propriétés proches.
Thématiques et défis en recherche
- Ambition 1 : répondre à une demande forte du monde industriel pour des personnes ayant une solide formation en science des matériaux, en proposant une formation adaptée et interdisciplinaire pour appréhender toutes les dimensions de l’innovation et de la valorisation, ce qui est indispensable pour répondre aux futurs défis sociaux (énergie, environnement, santé).
- Ambition 2 : concevoir et synthétiser des briques moléculaires élémentaires pour la construction de matériaux hiérarchiques fonctionnels, en développant de nouvelles stratégies de synthèse organique et en privilégiant les procédés et matières premières respectueux de l'environnement.
- Ambition 3 : préparer des matériaux avec un contrôle fin des caractéristiques de leur surface pour en obtenir des propriétés qui s’adaptent à leurs environnements et de manière réversible. Un des défis est de contrôler l'assemblage des briques élémentaires avec une précision temporelle et dans l'espace tridimensionnel grâce aux interactions entre les briques et la surface. Les propriétés finales du matériau seront contrôlées par la composition chimique, la morphologie et les caractéristiques physiques de l’interface.
- Ambition 4 : développer des matériaux multifonctionnels à structure hiérarchique, par exemple avec un contrôle fin de la structure aux différentes échelles en utilisant des briques élémentaires originales – (macro)molécules, (nano)particules, gouttes, etc. Cette ambition regroupe la génération par différents procédés (auto-assemblage, impression 3D, etc.), la caractérisation des structures aux différentes échelles ainsi que l'étude de leurs différentes propriétés y compris en conditions de formation et de fonctionnement.
- Ambition 5 : développer de nouvelles stratégies pour mettre en forme ou modifier des matériaux en les soumettant à des rayonnements de diverses natures et énergies : photons, électrons ou ions accélérés, pour aboutir à des propriétés originales. Étudier les propriétés des matériaux soumis à ces rayonnements, pour comprendre les mécanismes moléculaires à l'œuvre, ou en vue de leur intégration dans des dispositifs optiques et électroniques.
- Ambition 6 : concevoir de nouveaux matériaux biomimétiques, biodégradables, actifs, auto-réparants, adaptables, proches de la vie, capables de présenter des propriétés et une dynamique originales non observées jusqu'à présent, sur la base de notre connaissance des systèmes biologiques.
