Conception d'actionneurs à base de nanofibres de cellulose induits par l'eau

Conception d'actionneurs à base de nanofibres de cellulose induits par l'eau

Le changement de forme est un phénomène particulièrement observé dans le règne végétal, comme l'ouverture et la fermeture des écailles de pommes de pin sous l'effet de l'humidité. Cette capacité à se mouvoir en fonction d un stimulus externe est dénommée actionnement. L objectif de ce...

Description complète

Détails bibliographiques
Auteurs principaux : Lopes Da Costa Lisa (Auteur), Cathala Bernard (Directeur de thèse), Villares Ana (Directeur de thèse), Moreau Céline (Directeur de thèse), Heux Laurent (Rapporteur de la thèse, Membre du jury), Butdova Tatiana (Rapporteur de la thèse, Membre du jury), Le Bideau Jean (Membre du jury), Charlot Aurélia (Membre du jury)
Collectivités auteurs : Nantes Université 2022-.... (Organisme de soutenance), École doctorale Végétal, Animal, Aliment, Mer, Environnement Angers 2022-.... (Ecole doctorale associée à la thèse), Biopolymères, Interactions, Assemblages BIA Unité de recherche INRA - Université de Nantes (Laboratoire associé à la thèse)
Format : Thèse ou mémoire
Langue : français
Titre complet : Conception d'actionneurs à base de nanofibres de cellulose induits par l'eau / Lisa Lopes Da Costa; sous la direction de Bernard Cathala et de Ana Villares et de Céline Moreau
Publié : 2023
Accès en ligne : Accès Nantes Université
Note sur l'URL : Accès au texte intégral
Note de thèse : Thèse de doctorat : Chimie des biomolécules : Nantes Université : 2023
Sujets :
Nanocellulose
Films stimulables
Mémoire de forme
Carboxyméthylation
Chitosane
Nteractions cellulose-eau
Thèses et écrits académiques
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230 |a Données textuelles 
304 |a Titre provenant de l'écran-titre 
314 |a Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Végétal, Animal, Aliment, Mer, Environnement (Angers ; 2022-....) 
314 |a Partenaire(s) de recherche : Biopolymères, Interactions, Assemblages BIA (Unité de recherche INRA - Université de Nantes) (Laboratoire) 
314 |a Autre(s) contribution(s) : Laurent Heux, Tatiana Butdova, Jean Le Bideau, Aurélia Charlot (Membre(s) du jury) ; Laurent Heux, Tatiana Butdova (Rapporteur(s)) 
328 0 |b Thèse de doctorat  |c Chimie des biomolécules  |e Nantes Université  |d 2023 
330 |a Le changement de forme est un phénomène particulièrement observé dans le règne végétal, comme l'ouverture et la fermeture des écailles de pommes de pin sous l'effet de l'humidité. Cette capacité à se mouvoir en fonction d un stimulus externe est dénommée actionnement. L objectif de cette thèse est de concevoir des actionneurs inspirés de ce phénomène naturel à partir de nanofibres de cellulose (NFC). Les NFC sont une excellente matière première végétale pour fabriquer des actionneurs grâce à leurs groupes hydroxyles permettant l'introduction de groupes chimiques sensibles à un stimulus, à leur nature hydrophile et à leurs excellentes propriétés mécaniques. Dans cette thèse, les NFC ont été fonctionnalisées et assemblées sous la forme de films bicouches capables de subir des expansions asymétriques lorsqu ils sont immergés dans l eau. Ces expansions asymétriques ont permis le mouvement des films (flexion ou/et torsion).La prise d eau différentielle entre les couches est le moteur de l actionnement des films de NFC. L hydratation et la déshydratation ont été contrôlées par le degré de fonctionnalité des NFC et par l immersion des films dans des solutions aqueuses à différents pH ou des solvants organiques. Les mécanismes liés à l actionnement ont été étudiés en analysant la structure des NFC fonctionnaliées, en quantifiant les capacités de prise d eau et les propriétés mécaniques des films et enfin en évaluant les interactions physico-chimiques principales entre les différentes NFC et les milieux d immersion. Cette thèse est une preuve de concept que les actionneurs à base de NFC ont un grand potentiel pour diverses applications telles que la robotique souple ou les dispositifs biomédicaux. 
330 |a Shape change is particularly observed in the plant kingdom, such as the opening and closing of pine cone scales driven by humidity. This ability to move in response to an external stimulus is known as actuation. The aim of this thesis is to design actuators inspired by this natural phenomenon using cellulose nanofibers (CNF). CNF are an excellent plant-based raw material for actuators thanks to their hydroxyl groups, which allow the introduction of stimuli- sensitive chemical groups, their hydrophilicity, and their excellent mechanical properties. Herein, CNF were functionalized and assembled into bilayer films undergoing asymmetric expansions when immersed in water. These asymmetric expansions enabled the films to bend and/or twist. The differential water uptake between layers is the driving force behind the film actuation. Hydration and dehydration were controlled by the degree of functionality of the CNF and by film immersion in aqueous solutions at different pH or in organic solvents. The mechanisms of actuation were studied by analyzing the structure of functionalized CNF, assessing the water uptake and mechanical performances of the films, and determining the main physico- chemical interactions between the different CNFs and immersion media. This study is a proof-of-concept that CNF-based actuators have a great potential for various applications such as soft robotics or biomedical devices 
337 |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF 
541 | |a Design of water-driven actuators based on cellulose nanofibers  |z eng 
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