L’équipe « Matériaux Organiques à Propriétés Spécifiques », du Laboratoire d’Electrochimie et Physicochimie des Matériaux et des Interfaces conduit des recherches sur la conception, la mise en œuvre et la caractérisation de matériaux à forte valeur ajoutée.

Ces matériaux, et en particulier les polymères complexes, font aussi l’objet de travaux de modélisation moléculaire pour lesquels les ressources de calcul haute performance (HPC) de MUST sont mobilisées.

Modélisation moléculaire de matériaux polymères complexes

Système polymère de type POSS-imide contenant des molécules de CO2

Dans le cadre de ses travaux en modélisation moléculaire, le LEPMI étudie, au niveau atomique, la microstructure et les phénomènes de transport au sein de matériaux polymères complexes.

Pour ce faire, les chercheurs recourent essentiellement à deux techniques de simulation : les méthodes de Dynamique Moléculaire (DM) et de Monte Carlo (MC). Les méthodes de type Density Functional Theory (DFT) sont également utilisées pour optimiser les paramètres des champs-de-forces.

Les études du laboratoire portent sur la séparation de composés grâce à leur perméation gazeuse différenciée au sein de membranes polyimides, la structure de matériaux organiques/inorganiques de type « polyhedral oligomeric silsequioxanes » (POSS), et les propriétés à hautes températures et hautes pressions de réseaux hyper-réticulés POSS-imides. Ces matériaux sont particulièrement intéressants car leur coût énergétique est très modéré par rapport aux autres méthodes de séparation des gaz comme la cryogénie. Dans une vision applicative, le LEPMI s’efforce de rapprocher ses travaux de modélisation au niveau atomique des conditions d’utilisation industrielles.

Afin d’améliorer les outils à la disposition du modélisateur et de donner plus de crédit aux résultats obtenus, des apports méthodologiques sur la solubilité, la diffusion et la séparation des mélanges de gaz par les membranes polymères et les hybrides organiques-inorganiques sont développés. Ces développements, testés sur MUST, sont systématiquement implémentés dans l’ensemble des codes de calculs de modélisation moléculaire du LEPMI.

Contact : David BROWN ou Sylvie NEYERTZ