Nanomatériaux et modification de surface: de la recherche fondamentale à la mise en place d’un procédé

Les materiaux et nanomateriaux occupent une place preponderante dans la recherche academique. En recherche fondamentale, ils sont des objets d’etudes fascinants de par leurs proprietes, leurs comportements et les vastes champs disciplinaires qu’ils englobent. Ils sont aussi au cœur de l’innovation technique et s’annoncent comme porteur de solutions ou d’ameliorations pour les produits d’aujourd’hui et de demain. Toutefois, ces promesses ne sont tenues que si l’on maitrise les procedes qui permettent de les elaborer, de les integrer ou de les utiliser. Ce memoire expose mes recherches et mes reflexions sur les nanomateriaux, d’objets d’etudes a objets appliques a la production industrielle. Je presente les travaux realises dans differents champs disciplinaires tout en montrant leur integration dans un procede et l’interet que l’approche experimentale et theorique multiechelle peut avoir dans cette demarche. Je presente dans un premier temps mes recherches en ingenieries macromoleculaires ou je montre comment la reflexion sur la structure d’un catalyseur metallocene permet d’acceder de facon controlee a des objets de tailles nanometriques dans une vaste gamme de topologie (polymacromonomere en peigne et en etoile). Je poursuis avec mes recherches sur la mise au point d’agents de contrastes nanoparticulaires pour l’imagerie IRM. Les nanomateriaux y rejoignent alors le champ de la medecine et c’est la modification controlee de surface qui permet de donner les fonctionnalites recherchees aux nanoobjets en fonction de l’utilisation specifique souhaitee. Je decris ensuite mes travaux sur l’elaboration de membranes de filtration polymeres nanostructurees (polymerisation de microemulsion) ou nanofonctionelles (membranes catalytiques) et leur integration dans un procede de filtration ou de production de composes a hautes valeurs ajoutees. Je montre, en m’appuyant sur mes travaux concernant les membranes catalytiques chargees en nanoparticules metalliques, comment une approche multiechelle d’un procede permet de comprendre le mode de fonctionnement et l’efficacite d’un nanomateriau. La prise en compte des phenomenes mises en jeux lors de la conduite du procede (diffusion, convection, hydrodynamique…) permet aussi de choisir les methodes de caracterisations plus pertinentes du materiau et de proposer quels pourraient etre les changements chimiques ou physiques a apporter au materiau pour en augmenter l’efficacite. Cette approche nous a ainsi permis de developper des reacteurs membranaires catalytiques dont le mode de fonctionnement en continu permet d’atteindre des efficacites et des selectivites largement superieures a celles obtenues avec reacteur discontinu. Ainsi, prendre conscience depuis le debut du processus de recherche que le materiau developpe devra etre par la suite integre dans un procede permet de diminuer le risque d’aboutir a une impasse par la suite