Conception et ingénierie de réseaux polymères covalents adaptables et interpénétrés pour des matériaux structuraux recyclables et de hautes performances

• Date : Octobre 2026

• Durée : 3 ans

• Laboratoires hôtes : Laboratoire de Physicochimie des Polymères et Interfaces (LPPI, CY Cergy Paris Université, Cergy - FRANCE)

• Thème scientifique (Champs disciplinaires) : chimie des matériaux, polymère

• Financement : École Doctorale Sciences et Ingénierie (ED 417) de CY Cergy Paris Université

• Salaire : 1900-2000 € net

Contexte

Les réseaux covalents adaptables (CAN) représentent une avancée majeure en science des polymères, combinant la résistance Mécanique et/ou thermique des thermodurcissables à la recyclabilité des thermoplastiques grâce à des liaisons dynamiques. Un réseau covalent adaptable, également appelé vitrimère, se distingue par sa capacité unique à réorganiser son architecture interne sans perdre son intégrité structurelle. Grâce à des liaisons chimiques dynamiques capables de s'échanger sous l'influence d'un stimulus externe, ce matériau offre une malléabilité inédite aux polymères réticulés traditionnellement rigides. Cette particularité permet non seulement de réparer, mais aussi de recycler des matériaux polymère réticulés. En fusionnant la robustesse des thermodurcissables et la circularité des thermoplastiques, les CAN s'imposent comme une solution d'avenir pour une plasturgie plus durable.
Toutefois, un défi subsiste : l'arbitrage complexe entre rigidité, ténacité et transformabilité. Pour lever ces verrous, ce projet propose d’explorer une architecture innovante : les réseaux polymères interpénétrés (IPN-CAN). L’architecture IPN est la méthode la plus simple pour améliorer les propriétés des matériaux, en dissociant les propriétés mécaniques par l’enchevêtrement physique de deux réseaux distincts, par rapport aux stratégies impliquant soit la synthèse de nouveaux polymères, soit celle de copolymères, le plus souvent à blocs. Le principal écueil des IPN est leur non-recyclabilité. L’idée est donc de les doter de fonctions vitrimères afin de leur conférer cette propriété. Le défi réside dans le fait que la morphologie des IPN-CAN, qui conditionne en partie les propriétés du matériau, peut évoluer au cours du temps et donc modifier ses performances. Il faudra donc, dans un premier temps, caractériser cette évolution, puis, dans un second temps, soit la bloquer, soit l’accélérer en fonction de l’application, autrement dit réaliser un véritable design de matériau. L'enjeu est de surpasser les limites de l’état de l’art actuel, où l'activation des liaisons dynamiques conduit souvent à la fusion des réseaux en une seule entité, en utilisant des fonctions dynamiques orthogonales. L'objectif est de créer des matériaux multifonctionnels, auto-réparables et recyclables, dont la morphologie évolue de manière contrôlée après retraitement.
 

Objectifs de la thèse

Le doctorant ou la doctorante sera en charge du développement de nouveaux systèmes IPN-CAN en maîtrisant la conception de vitrimères dotés de liaisons covalentes dynamiques modulables, telles que la transestérification ou les échanges de disulfures et d’imines. Le candidat synthétisera les IPNs par des approches de polymérisation séquentielle ou simultanée afin de contrôler précisément la morphologie et l'interpénétration des réseaux. Une part prépondérante du travail consistera à établir des corrélations synthèse-structure-propriété-fonction en étudiant l’influence de l’architecture IPN sur la viscoélasticité, le fluage et les capacités de mise en forme et de réparabilité. Pour ce faire, des outils de caractérisation avancés (rhéologie, DMA, AFM, SAXS) seront couplés à des approches expérimentales et, potentiellement, computationnelles afin de démontrer la recyclabilité et l'auto-réparation des matériaux. Enfin, le projet explorera le potentiel applicatif de ces réseaux multifonctionnels, notamment à travers leur compatibilité avec la fabrication additive et leur intégration dans des dispositifs innovants comme des actionneurs reprogrammables ou des dispositifs biomédicaux. Par son approche transverse, ce sujet offre une opportunité unique de naviguer entre chimie de synthèse, physico-chimie analytique et ingénierie des matériaux pour répondre aux enjeux de la durabilité.
Ce projet offre au doctorant la possibilité de travailler dans un cadre multi-disciplinaire dans le domaine de matériaux. Il renforcera ses connaissances en chimie en physicochimie et en conception de matériau ainsi qu’en caractérisations chimiques, physicochimiques et morphologiques.
 

Profil du candidat 

Titulaire d’un Master 2 ou d’un diplôme d’Ingénieur en Chimie, vous justifiez de solides connaissances en physicochimie des matériaux ainsi que d’une expérience pratique en synthèse de monomères ou de polymères. Vous maîtrisez les techniques de caractérisation spectroscopique (UV-Vis, FTIR, Raman), rhéologique et microscopique (MEB-EDX, AFM). Rigoureux et doté d’un fort esprit de synthèse, vous faites preuve d’ouverture d’esprit et d’une réelle aisance rédactionnelle et orale. Un excellent niveau d’anglais est impératif pour la veille scientifique, la rédaction de publications internationales et la valorisation de vos travaux lors de congrès.
 

Personnes à contacter pour candidater : Envoyer CV + Lettre de motivation + Lettre de recommandation + Relevé de notes M1 et M2

• Cédric Vancaeyzeele  (cedric.vancaeyzeele@cyu.fr) 
• Giao Nguyen (Tran-Minh-Giao.Nguyen@cyu.fr

MàJ le 20/03/2026