Mechanical behavior of polymers in contact in a confined ...

pawunderarmMechanics

Jul 18, 2012 (5 years and 2 months ago)

395 views

« Mechanical behavior of polymers in contact in a confined configuration »

Directeur de thèse : C. Gauthier PR – A. Rubin MCF
Laboratoire : Institut Charles Sadron, CNRS UPR 22, Strasbourg
http://www-ics.u-strasbg.fr

Equipe Mécanique physique des polymères solides

Studying the contact between two surfaces is at the crossroad of mechanics, physics and
surface chemistry. In the case of amorphous polymers in contact with a rigid spherical
indenter, several mechanical transitions can be observed during scratch experiments using a
home-made specific micro-scratch apparatus. The next step focuses on the understanding of
the mechanical properties of confined surfaces at micro and sub-micro scales. This is now
possible with our nanoindenter-nanoscratch-AFM apparatus which is monitored in
temperature and humidity.
The work on the project will consist on three major axis:
- To develop the mechanical behavior analysis of a nanocontact using all available
measurements (load, contact area…) for viscoelastic materials;
- To develop an experimental study of the mechanical behavior of amorphous polymers
under high hydrostatic strain and compression/shear sollicitations (DMTA analysis);
- To go further into the influence of nano-texturation of amorphous polymer surfaces on
the friction coefficient and to compare the experimental results with simulations based
on Molecular Dynamics (collaboration with J. Baschnagel team).

The candidate should be a physicist or have a good background in material sciences. The
candidate interests should balance between experimental tests and numerical simulations.

« Comportement mécanique de polymères dans des cont acts confinés »

Ce sujet accompagne le développement de l’axe propr iétés des polymères aux interfaces, en
développant la connaissance de la mécanique des sur faces de milieux confinés aux échelles
microniques et submicroniques. La compréhension et la caractérisation des propriétés des
surfaces à ces échelles est maintenant possible grâce aux acquis antérieurs portant sur les
polymères vitreux aux échelles 10µm-1mm et à l’acqu isition d’un nanoindenteur-
nanoscratch-AFM dans un environnement contrôlé en t empérature et humidité.

Le sujet de thèse est structuré en trois points :
• développer et approfondir l’analyse du comportement mécanique d’un nanocontact en
utilisant toutes les mesures accessibles lors d’un essai de nanoindentation (force,
enfoncement, aire de contact) pour des matériaux vi scoélastiques,
• développer une approche expérimentale du comporteme nt mécanique de polymères
amorphes sous pression hydrostatique élevée et soll icitation de compression et de
cisaillement (une analyse DMTA de surface par sonde mécanique de contact)
• approfondir l’analyse des effets de nano-structurations de surfaces de polymères
vitreux rigides sur le coefficient de frottement en s’appuyant sur des résultats de
simulation de Dynamique Moléculaire obtenus en coll aboration avec l’équipe de Joerg
Baschnagel.

Profil du candidat : Etudiant physicien et/ou mécanicien des matériaux a yant le goût de
l’équilibre entre expérience et modélisation.