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Offre de Stage M1, M2.

par CIMAP - publié le

Simulation de la radio-oxydation d’un polymère : Comparaison des cinétiques hétérogènes et homogènes.


La plupart des matériaux organiques se dégradent lorsqu’ils sont soumis à une irradiation par des particules chargées (ions, électrons) ou des photons (UV,X,gamma). Ceci est dû au phénomène de radiolyse, c’est-à-dire à l’excitation des molécules constituant le matériau, ce qui entraîne la cassure de liaisons chimiques et la formation de radicaux. Lorsque des molécules d’oxygène sont dissoutes dans le matériau, elles peuvent réagir avec les radicaux créés lors de la radiolyse, et conduire à la formation de produits d’oxydation. La radio-oxydation des polymères est un sujet d’étude important, car ce type de matériau est très utilisé et les situations de radiolyse sont très fréquentes, qu’elles soient naturelles ou non. Elle peut conduire à la modification des propriétés mécaniques du polymère.

Pour étudier ce phénomène, on peut réaliser un certain nombre d’expériences permettant de mesurer différents produits issus de la radiolyse. Bien évidemment, ces mesures ne peuvent pas être exhaustives, et il est utile de les compléter par des simulations de cinétiques chimiques permettant de comprendre et si possible de prédire la quantité des produits formés. Les simulations réalisées jusqu’à présent s’appuient sur une hypothèse simplificatrice forte en faisant l’hypothèse que la cinétique est homogène. Autrement dit, ces simulations supposent que la diffusion des radicaux chimiques initialement créés par l’irradiation n’a aucun rôle dans la quantité de produits formés. Il existe cependant des contre-exemples, comme la radiolyse de l’eau liquide, et un certain nombre de faits expérimentaux qui laissent penser que cette hypothèse n’est pas juste.

Pour clarifier cette situation, nous proposons de réaliser une comparaison de deux simulations, l’une homogène et l’autre hétérogène, de la radio-oxydation d’un polymère simplifié. Pour cette simulation nous ne considèrerons qu’un nombre limité de radicaux et de produits. Le but du stage est de participer au développement et d’analyser les résultats obtenus par simulation des cinétiques chimiques en fonction de l’hétérogénéité et de la vitesse à laquelle sont créés les radicaux. La simulation s’appuie sur une méthode Monte-Carlo développée au CIMAP. Elle sera complétée par une analyse de cas simplifiés solubles par d’autres méthodes numériques, en particulier dans le cas de la cinétique homogène.

Ce stage fait appel à des connaissances générales de chimie et de physique. Il nécessite un certain goût pour les méthodes numériques et la programmation informatique.

Perspective : Ce stage pourra être suivi d’une thèse au CIMAP.

Contacts  :
B. Gervais : gervais@ganil.fr
Y. Ngono-Ravache : yvette.ngono@ganil.fr
E. Balanzat : balanzat@ganil.fr