Projet ANR-14-CE08-0005 – MutiFerroFlex : Contrôle de l'interface hybride pour la synthèse de nouveaux matériaux hybrides multiferroïques obtenus par une voie polymère
Programme : Apport des nanosciences et nanotechnologies aux matériaux fonctionnels et biotechnologies (DS0305) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Madame Fayna Mammeri (Interfaces Traitements Organisation et DYnamique des Systèmes)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 145523.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 36 mois
Résumé : Le besoin de miniaturisation ainsi que le développement de nouveaux protocoles de synthèse et de techniques de caractérisation ont permis la préparation de nombreux nouveaux nanomatériaux magnétiques, présentant de nouvelles propriétés intéressantes pour des applications dans des domaines variés comme l’enregistrement magnétique ou pour des applications biomédicales (ex. IRM). Les matériaux multiferroïques suscitent actuellement l’intérêt de la communauté scientifique non seulement pour leurs propriétés physiques mais également pour leur application prometteuse dans de nombreuses applications comme les capteurs ou le stockage de données. 
L’effet magnétoélectrique (ME) a jusqu’à présent été principalement observé dans des monocristaux ; cependant, leur incorporation dans des dispositifs demeure infructueuse, notamment parce qu’ils présentent un faible effet ME. Afin de surmonter ces limitations, le développement et l’utilisation de matériaux artificiels composites sont envisagés comme une alternative attrayante et prometteuse. Dans ce projet, MultiFerroFlex, nous nous proposons de concevoir des matériaux artificiels hybrides organiques-inorganiques de type polymère-oxyde magnétique pour des applications multiferroïques. 
Ce projet porte sur la synthèse et la caractérisation de matériaux multiferroïques flexibles constitués d’un polymère ferroélectrique, le poly(fluorure de vinylidène) ou PVDF, et de nanoparticules (NPs) d’oxydes ferromagnétiques. Nous souhaitons mettre l’accent sur la relation entre l’interface hybride (contrôlée par le procédé de synthèse et de fonctionnalisation) et le couplage magnétoélectrique résultant (par la mesure des propriétés magnétiques et diélectriques couplées). 
Par conséquent, la première partie du projet traitera de la synthèse et fonctionnalisation de NPs de ferrite par des groupes fonctionnels appropriés (ex : organosilanes, phosphonates, sels de diazonium fluorés ou télomères fluorés) qui peuvent favoriser une meilleure miscibilité et dispersion des NPs dans la matrice de PVDF et par conséquent, influer sur la cristallisation du polymère à l’interface. Globalement, nous souhaitons préciser les paramètres-clés favorisant la cristallisation du PVDF dans sa phase ß (taille et composition des NPs, température et temps de dispersion, chimie de surface...). 
Puis, un protocole d’auto-cristallisation sous contrainte du polymère sera développé pour générer la phase piézoélectrique, en couplant des tests de traction à la diffraction des rayons X (permettant le suivi des changements de phases induits). Cette nouvelle voie de synthèse est prometteuse car elle permet d’optimiser le couplage ME. En effet, la flexibilité du polymère permet la transmission des déformations interfaciales sans affecter les propriétés des NPs. 
Enfin, les propriétés couplées seront mesurées par des techniques de champ proche afin d’évaluer le potentiel de ces matériaux pour de futurs dispositifs magnétoélectriques d'enregistrement.