Conception structurelle de matériaux polymères
Du fait de la grande diversité de leurs propriétés physiques, les matériaux polymères trouvent de nombreuses applications, que ce soit dans des produits courants ou exotiques, et sous la forme de fibres, d'élastomères, d'adhésifs ou de revêtements. Les propriétés finales de ces matériaux dépendent inévitablement de la composition chimique du polymère, mais également de sa structure physique, ou conformation. La modélisation numérique assistée par ordinateur est apparue comme un outil précieux pour comprendre le lien entre les propriétés macroscopiques de ces matériaux et leur structure moléculaire. À cet égard, l'objectif ultime du projet PMILS était de mieux comprendre les mécanismes responsables du comportement macroscopique des matériaux polymères par le biais d'outils de modélisation avancés. De telles connaissances permettraient en effet d'adapter l'architecture moléculaire de ces polymères pour répondre à des besoins industriels spécifiques dans le domaine des appareils médicaux, de l'emballage électronique, des télécommunications et des lignes électriques. C'est ainsi que, sous la houlette de l'université technique de Madrid, les partenaires du projet PMILS ont combiné leur expertise en matière d'outils de modélisation et de méthodes expérimentales afin de développer une approche holistique vis-à-vis de la modélisation des matériaux polymères. Dans le cadre de ce projet, les partenaires ont notamment élargi l'applicabilité du code logiciel intégré à la prévision des propriétés macroscopiques d'un large éventail de matériaux polymères. Les données quantifiées concernant le comportement élastique des polymères et, plus particulièrement, les propriétés mécaniques des polymères anisotropes ont été évaluées à l'aide de la dynamique moléculaire et de simulations Monte Carlo afin de comprendre la manière dont est générée leur structure. Des calculs chimiques quantiques combinés à des techniques de modélisation atomiste à la pointe de la technologie ont par ailleurs permis d'obtenir des informations capitales sur le comportement de complexation des polyamides. Enfin, la diffusion de petites molécules dissoutes dans des matrices polymères d'architecture moléculaire diverse a été analysée à l'aide de techniques de contribution de groupe avec un niveau de détail sans précédent. La modélisation de morphologies de diverses tailles dans des matériaux polymères, en commençant par des descriptions de leur constitution moléculaire, constitue un développement récent et extrêmement intéressant de l'analyse computationnelle du traitement des polymères. Cette modélisation, qui complète les efforts passés basés sur des techniques de simulation plus conventionnelles, pourrait s'avérer extrêmement utile entre les mains de fabricants de matériaux polymères désireux d'améliorer les caractéristiques du produit final.
