Déformations mécaniques d'un film polymère excité par la pression de radiation optique

Comment faire résonner un matériau par la lumière ?

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En collaboration avec une entreprise rennaise spécialisée dans le développement d’organes sur puce microfluidique (Cherry Biotech), nous avons montré qu’il était possible d’induire des déformations mécaniques significatives d’un film de polymère, en utilisant la pression de radiation d’un laser de faible puissance lumineuse modulé à la fréquence de résonance du film. Cette fréquence se situe à basse fréquence, dans la gamme de la dizaine de Hertz, et correspond à un mode de respiration du film. Par une approche phénoménologique, il a été prouvé que la fréquence de résonance est directement reliée aux propriétés interfaciales du polymère tandis que les caractéristiques visco-élastiques sont extraites du facteur de qualité. Même si une fine partie de l’échantillon est sollicitée par le faisceau laser, la totalité du film est mise en résonance. Ce type d’approche expérimentale ouvre de nouvelles perspectives dans la mesure directe de la tension superficielle d’une interface air/solide et de ses effets dynamiques liés à l’organisation des chaînes de polymère en surface et en volume.

Ces travaux ont été récemment acceptés pour publication dans Soft Matter. Des études sur des vitrimères en collaboration avec l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes sont en cours pour modéliser la relaxation des chaînes de polymère de part et d’autre de la transition vitreuse.

 

Référence

“Resonant vibration of a thin polymer film under optical excitation”
J. Emile, O. Emile and P. Gaudriault, Soft Matter, 2021, DOI: 10.1039/D1SM00016K