Thèse Comprendre le Décollement des Fibrilles Microscopiques de Polymère Viscoélastique H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Physique École doctorale : Physique en Ile de France Laboratoire de recherche : Laboratoire de Physique des Solides Direction de la thèse : Christophe POULARD ORCID 000000018250025X Début de la thèse : 2026-09-01 Date limite de candidature : 2026-08-31T23:59:59 L'adhésion des polymères viscoélastiques est omniprésente dans l'industrie -de l'aéronautique à l'électronique, en passant par l'emballage- et se trouve également au coeur d'innovations technologiques comme la robotique douce biomimétique [1-2] ou l'ingénierie tissulaire [3]. Ce domaine majeur de la physique de la matière molle se situe à l'interface entre la mécanique, la rhéologie et la science des surfaces.
Lors du décollement d'un adhésif polymère viscoélastique, la libération de la fine couche adhésive conduit généralement à de la cavitation ou à des instabilités de digitation au front de décollement. Le processus se poursuit par la formation de fibrilles microscopiques qui s'étirent progressivement jusqu'à leur décollement. Un défi théorique essentiel demeure aujourd'hui : comprendre le critère de décollement propre à chaque fibrille, condition indispensable à l'élaboration d'un modèle prédictif des forces d'adhésion.
Ce projet doctoral offre une opportunité exceptionnelle d'explorer les mécanismes fondamentaux contrôlant le décollement des fibrilles microscopiques formées lors du pelage d'un adhésif viscoélastique. Le doctorant ou la doctorante réalisera des expériences dans lesquelles des couches adhésives contrôlées seront mises en contact avec des piliers micrométriques, puis séparées à vitesse imposée. Une fibrille unique, dont le diamètre est fixé par celui du pilier, sera ainsi générée, étirée, puis détachée, permettant une mesure directe de sa réponse mécanique.
S'appuyant sur une étude préliminaire récente [4], ce travail combinera des observations optiques à résolution micrométrique et des mesures quantitatives de force afin d'établir le lien entre la dynamique du décollement, les propriétés mécaniques intrinsèques du matériau et les conditions d'interaction avec le substrat. Le projet portera à la fois sur des adhésifs commerciaux et sur des matériaux développés au laboratoire, dont les propriétés mécaniques seront finement contrôlées.
La thèse se déroulera au Laboratoire de Physique des Solides (LPS, Université Paris-Saclay), en étroite collaboration avec le laboratoire FAST. La doctorante ou le doctorant bénéficiera d'un environnement scientifique dynamique et bienveillant, d'échanges réguliers avec les encadrants et de moyens expérimentaux de haut niveau. Ce cadre de recherche stimulant est idéal pour une personne motivée souhaitant contribuer au développement d'une physique quantitative de l'adhésion à l'échelle microscopique.
L'objectif ultime du projet est d'établir et de valider un modèle prédictif -fondé sur le critère de décollement des fibrilles déterminé expérimentalement- permettant de prédire quantitativement la force d'adhésion d'un ruban à partir des propriétés du matériau.
La thèse sera dirigée par Christophe Poulard (Professeur, Université Paris-Saclay) et co-dirigée par Pierre-Philippe Cortet (Directeur de recherche CNRS). Des échanges scientifiques quotidiens, à la fois formels et informels, assureront un suivi étroit des travaux de recherche et un accompagnement de qualité tout au long du doctorat.
L'adhésion des polymères viscoélastiques est omniprésente dans l'industrie (aéronautique, électronique, emballages) mais aussi au coeur de développements technologiques récents : robotique douce biomimétique [1-2] ou en ingénierie tissulaire [3]. Ce champ de recherche majeur en physique de la matière molle se situe au croisement de la mécanique, de la rhéologie et des sciences des interfaces.
Lors du décollement d'un adhésif polymère viscoélastique, le déconfinement de la fine couche de matériau adhésif conduit le plus souvent à un processus de cavitation ou de digitation au front de décollement. Le scénario se poursuit ensuite avec la création de fibrilles microscopiques de matériau adhésif, suivies de leur étirement jusqu'à leur décollement. L'élément théorique clé manquant actuellement pour construire un modèle prédictif de la force d'adhésion est la compréhension du critère de décollement de chaque fibrille. Ce projet doctoral vise à élucider les mécanismes fondamentaux gouvernant le décollement de fibrilles microscopiques formées lors de la séparation d'un adhésif viscoélastique. Par une approche expérimentale, combinant observations optiques à résolution micrométrique et mesure quantitative des forces de traction, l'objectif est de relier la dynamique du décollement aux propriétés mécaniques intrinsèques du matériau et aux conditions d'interaction avec le substrat. Réalisée au Laboratoire de Physique des Solides (LPS) en collaboration étroite avec le laboratoire FAST, ce projet s'inscrit dans une perspective plus large de compréhension des phénomènes de dissipation et de rupture aux interfaces molles. Elle offre un cadre stimulant et rigoureux pour des candidats issus d'une formation d'excellence, désireux de contribuer au développement d'une physique quantitative des processus d'adhésion à l'échelle microscopique.

Les candidates et candidats devront avoir reçu une formation académique du plus haut niveau en physique, en mécanique ou plus généralement dans les sciences de l'ingénieur. Ils ou elles devront avoir un gout pour l'expérimental, l'analyse et l'interprétation physique des données.