Journées Scientifiques Liquides Ioniques & Polymères : Interfaces et élaboration de matériaux fonctionnels. Nantes, 16 et 17 octobre 2014

Journées Scientifiques

Liquides Ioniques & Polymères :

Interfaces et élaboration de matériaux fonctionnels.

Nantes, 16 et 17 octobre 2014

Amphithéâtre de l’Institut des Matériaux de Nantes, 2 Rue de la Houssinière, 44300 Nantes

Dans le cadre du groupement de recherche « Liquides Ioniques et Polymères » (LIPs) et avec le soutien de la Région des Pays de la Loire, nous sommes heureux de vous accueillir à ce workshop autour de l’apport des liquides ioniques pour l’élaboration de matériaux polymères.

Vous trouverez ci-après le programme détaillé et les résumés des communications scientifiques.

Eric Leroy (GEPEA- IBSM), Jean Le Bideau (IMN)

Jeudi 16 octobre

9:00 Accueil & café

10:00 Ouverture des journées

10:20 Communication invitée du Pr. Isabel Marrucho (ITQB, Lisbone)

« Use of polymeric ionic liquids and ionic liquids for gas separation”

The development of CO2 capture processes is becoming increasingly important as concerns on rising anthropogenic CO2 levels are being widely expressed. Therefore, the design of advanced materials with the ability to efficiently separate CO2 from other gases is of vital importance.¹ Taking into account the extremely broad range of chemical and structural possibilities of ionic liquid (IL) chemistry, and the undeniable engineering advantages of membrane, there has been growing interest in poly(ionic liquid)s (PILs) for gas separation² since this new class of functional polymers combines some of the exceptional and unique properties of ILs with the macromolecular architecture and improved mechanical stability of polymers.

In this communication, we will present a perspective of different straightforward strategies for designing new highly efficient CO2 separation membranes based on PILs, ILs and their composites (PIL-IL).^3-5 The aim is not only to show the versatility of these ionic materials in the development of improved CO2 separation membranes but also their easy preparation. We here focus on pyrrolidinium-based cations combined with a highly performant carboxilates, ciano-based and fluorinated anions. Due to the promising data obtained, it is foreseen that the prepared poly(ionic liquid)-based membranes will play a especial role as alternative efficiently materials for CO2 separation membranes.

1 P. Bernardo et al., Ind. Eng. Chem. Res., 48 (2009) 4638-4663.

2 R.D. Noble, D.L. Gin, J. Membr. Sci., 369 (2011) 1-4.

3 L.C. Tomé et al., ChemSusChem, DOI:10.1002/cssc.201300613.

4 L.C. Tomé et al., RSC Adv., 3 (2013) 1220-12229.

5 L.C. Tomé et al., J. Membr. Sci., 428 (2013) 260-266.

6 L.C. Tomé et al., J. Mater. Chem. A, 1 (2013) 10403–10411.

11:10 Communication orale de Virginie Delhorbe (CEA-Liten/DEHT/SCGE/LCB)

« Synthèses et structuration de polymères liquides ioniques.

Co-auteurs : L. Picard, T. Gutel, H. Mendil-Jakani et S. Lyonnard.

Résumé : Les polymères conducteurs ioniques constituent une nouvelle classe d’électrolytes solides pour batteries lithium-ion. Une série de polymères liquides ioniques (PLI), de type poly(Alkylvinylimidazolium TFSI) a été synthétisée par voie radicalaire avec différentes chaines alkyles (éthyl, butyl, hexyl, octyl et décyl). Afin de mettre en évidence les effets de la longueur de la chaine pendante, les propriétés physico-chimiques de ces matériaux telles que la stabilité thermique, la transition vitreuse et la conductivité ionique ont été étudiées. En parallèle, une étude SAXS a été réalisée sur le poly(éthyl-vinylimidazolium TFSI), le poly(décyl-vinylimidazolium TFSI) et un copolymère (Ethyl/Décyl-vinylimidazolium TFSI) (50/50) pour identifier l’évolution de leur morphologie en présence ou non de différents sels (LiTFSI et NaTFSI).

11:35 Communication orale d’Eric Drockenmuller (IMP Lyon)

« Poly(1,2,3-triazolium)s : nouvelle génération de conducteurs ioniques fonctionnels »

Résumé : Nous avons récemment ouvert la voie vers la synthèse d’une nouvelle classe de poly(liquides ioniques) (PILs) à base 1,2,3-triazolium. Leur synthèse bénéficie de la nature polyvalente, robuste et orthogonale de la chimie click (cycloaddition azoture-alcyne catalysée par le cuivre) ce qui offre des perspectives de design macromoléculaire sans précédent dans le domaine des polymères électrolytes solides. La modulation aisée des paramètres structuraux de cette nouvelle classe de matériaux permet de réguler la conductivité ionique, la stabilité thermique ou d’autres propriétés cruciales dans la plupart des applications des PILS. Le but de cette présentation sera de démontrer le potentiel de la chimie des PILs à base 1,2,3-triazolium pour aborder des nouveaux défis synthétiques utilisant des approches inexplorées capables d'élargir la variété structurale et la fonctionnalité des PILS existants.

12:00 Communication orale d’Alexsander Shaplov (INEOS RAS / LPPI / LRCS)

“From synthesis of polymeric ionic liquids to their practical applications”

Co-auteurs : Denis O. Ponkratov, Elena I. Lozinskaya, Yakov S. Vygodskii, Christine Surcin, Mathieu Morcrette, Michel Armand, Pierre-Henri Aubert, Cédric Plesse, Frédéric Vidal.

Résumé : The lecture will be focused on two main topics. 1) Synthesis of the new class of polymers, namely polymeric ionic liquids (PILs) and the establishment of dependencies between PILs structure (>50 various PILs), their glass transition temperatures and ionic conductivity. 2) Formulation of the innovative materials, namely thin film solid electrolytes with high ionic conductivity, and their utilization in the fabrication of various electronic devices (Li batteries, “smart” electrochromic windows)

12:25 buffet et session posters

14:00 Communication orale d’Anne Jonquières (LCPM Nancy)

« Greffage de liquides ioniques sur des élastomères filmogènes par chimie "click" pour de nouveaux matériaux fonctionnels

Co-auteurs : Sanghoon KIM¹, Carole ARNAL-HERAULT¹, Miao WANG¹, Jérôme BABIN¹, Laurent DAVID², Anne JONQUIÈRES¹

1) Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire, Université de Lorraine, CNRS FRE 3564, Nancy

2) Laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères IMP@Lyon1, Université Claude Bernard Lyon 1, Université de Lyon, CNRS UMR 5223, Villeurbanne

Résumé : Des élastomères greffés par des liquides ioniques pourraient offrir des perspectives intéressantes pour des applications variées, notamment pour des membranes de séparation, des matériaux nanocomposites et des revêtements polymères antibactériens. Dans ce projet impliquant une collaboration entre deux laboratoires du GDR (LCPM et IMP), des élastomères greffés par des liquides ioniques ont été obtenus en combinant trois chimies orthogonales. Dans une première étape, un polymère précurseur de type poly(uréthane-imide) a été synthétisé par polycondensation avec un nombre contrôlé de groupes amines tertiaires dans la chaîne principale. Ces groupes ont ensuite été modifiés chimiquement afin d'introduire des groupes alcynes latéraux pour conduire à un élastomère "clickable". Celui-ci a finalement été greffé par des liquides ioniques comportant une fonction azoture complémentaire par chimie "click" selon une cycloaddition 1,3-dipolaire des groupes azoture et alcyne catalysée par le cuivre (CuAAC). Cette chimie "click" a permis de faire varier simplement le taux de greffage et la nature du liquide ionique greffé. Les élastomères greffés ont été caractérisés par différentes techniques FTIR, RMN, SEC-MALLS, MDSC et Synchrotron SAXS. Dans une étude préliminaire, l'influence du liquide ionique de type ammonium ou imidazolium a ensuite été étudiée sur les propriétés de gonflement des élastomères greffés dans l'eau. Le liquide ionique de type ammonium a conduit à la plus forte augmentation de gonflement par un facteur d'environ 6 comparé à l'élastomère non greffé.

14:25 Communication orale de Guy Louarn (IMN)

« Straightforward approach to graft bioactive polysaccharides onto polyurethane and PVC surfaces using an ionic liquid”

Co-auteur : S.Bigot*, G Louarn, N Kébir* and F Burel*.

* Laboratoire « Polymères Biopolymères Surfaces » - INSA de Rouen, CNRS UMR 6270, Saint-Etienne du Rouvray

Résumé : Surface properties directly affect the performance of a material in a biological environment. In this study, the goal was to develop a simple procedure allowing the grafting of antibacterial polysaccharides onto biomedical grade polyurethanes (e.g. Tecothane®) and PVC. A straightforward chemical pathway involving an isothiocyanate–alcohol reaction in an ionic liquid (IL) was developed. PU isothiocyanted surfaces (PU–NCS) were first prepared by reacting p-phenylene diisothiocyanate with the surface urethane groups. Then, unmodified bioactive seaweed polysaccharides were directly grafted onto the surface. The selected IL, i.e. 1-ethyl-3-methyl imidazolium phosphate, was of particular interest since this liquid worked as solvent for p-phenylene diisothiocyanate and the polysaccharides and as catalyst for the grafting reactions. Successful grafting of the different polysaccharides was attested by changes in the surface functional groups, using XPS, AFM. This procedure would be transposed to the grafting onto PU surfaces of any macromolecule of interest bearing hydroxyl, thiol or amine groups.

S Bigot, G Louarn, N Kébir and F Burel, Applied Surface Science 283 (2013) 411– 416

S Bigot, G Louarn, N Kébir and F Burel, Carbohydrate Polymers 98 (2013) 1644– 1649

S Bigot, G Louarn, N Kébir and F Burel, Applied Surface Science 314 (2014) 301–307

14:50 Communication orale de Giao Nguyen (LPPI –Cergy Pontoise)

« Electrolytes polymères flexibles et robustes à base des réseaux interpénétrés de polymères contenant EMI.TFSI – Application aux actionneurs polymères. »

Co-auteur : G. T. M Nguyen, C. Plesse, L. Goujon, N. Festin, F. Vidal

Résumé : L’élaboration de membranes conductrices ioniques en présence de liquide ionique sera présentée. L’utilisation d’une architecture de type Réseaux Interpénétrés de Polymères à base de poly(oxyde d’éthylène) et de caoutchouc nitrile a permis de combiner efficacement au sein de ces membranes, de hautes valeurs de conductivité ionique (>1 mS.cm^-1) et une grande robustesse mécanique. La synthèse de ces matériaux, le contrôle de leur morphologie ainsi que leur caractérisation mécanique seront présentées. Ces matériaux sont ensuite rendus électroactifs par l’interpénétration d’électrodes à base de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT). Les résultats d'actionnement de ces matériaux electroactifs seront ensuite décrits.

15:15 Communication orale de Djamel Aidoud (IMN)

« Liquide ionique confiné par photo-polymérisation pour application en micro-batterie tout solide »

Co-auteurs : D. Aidoud,^a D. Guy-Bouyssou,^b D. Guyomard,^a J. Le Bideau,^a B. Lestriez^a

^a IMN ; ^b ST Microelectronics, Tours

Résumé: Cette étude présente un électrolyte solide obtenu en confinant un liquide ionique dopé avec un sel de lithium (le N-Propyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (PyR13TFSI) + LiTFSI) dans une matrice polymère. Formé à partir d'un précurseur liquide composé d'un simple mélange de liquide ionique et de monomères acrylates, sa solidification est obtenu en quelques secondes par un procédé de polymérisation ultra rapide, la photo – polymérisation. Ce matériau souple, possède une conductivité ionique globale de l’ordre de 1,8 mS/cm à température ambiante, un nombre de transport de lithium de 0.22 ainsi qu'une très bonne stabilité électrochimique. Les tests en cyclage galvanostatique avec cet électrolyte montrent des capacités obtenues allant de 135 mA.h/g à C/10 à 100 mA.h/g à C avec une électrode composite poreuse de LiFePO₄ (170 mA.h/g de capacité théorique) et face au lithium métallique. De plus le fait qu'il soit obtenu à partir d'un précurseur liquide rapidement solidifiable permet son dépôt par le biais de techniques simple comme l'enduction, la sérigraphie ou l'impression jet d'encre.

15:40 Pause café

16 :10 Communication orale de Melody Leclere (CEA-Grenoble LITEN/DEHT/SCGE)

« Caractérisations de nouveaux Electrolytes Liquides Ionique sGélifiés pour les Batteries Li-ion »

Co-auteurs : Sébastien LIVI, Manuel MARECHAL, Lionel Picard, Jannick DUCHET-RUMEAU

Résumé : En raison de leur excellente stabilité thermique, de leur faible pression de vapeur et de leur bonne conductivité thermique et électrique, les liquides ioniques sont souvent utilisés comme une nouvelle alternative aux solvants conventionnels dans de nombreux domaines tels que les électrolytes liquides contenant des carbonates volatiles et inflammables. L’utilisation de liquides ioniques en tant que composés ioniques s’est répandue pour le développement d’électrolyte solide [1,2]. Toutefois, une bonne compatibilité entre la matrice polymère et le liquide ionique est nécessaire pour obtenir une bonne conductivité ionique dans l’électrolyte. Pour cette raison, nous avons choisi un polymère thermodurcissable de type époxyde-amine qui est un important hôte judicieux pour les liquides ioniques grâce à ses excellentes propriétés mécaniques et sa stabilité thermique [3].

Dans cette étude, le réseau polymère modifié avec des liquides ioniques de type phosphonium sont préparés par polymérisation du mélange de la DGEBA (bisphenol A diglycidyl ether) et Jeffamine® D2000 en présence de liquides ioniques. Seul un d’entre eux a permis d’incorporer une quantité suffisante pour obtenir des bonnes propriétés pour une utilisation en tant qu’électrolyte. Ainsi le trihexyltetradecylphosphonium bis(2,4,4-trimethylpentyl)phosphinate se comporte comme un durcisseur en réagissant avec la DGEBA. Il a été possible d’incorporer jusqu’à 70% de LI dans une matrice en sous-stoechiométrie. L’étude thermomécanique, morphologique et électrochimique de ce gel a montré des propriétés satisfaisantes pour une intégration comme électrolyte dans des accumulateurs Li-ion.

[1] U. Takeshi, W. Masayoshi, Macromolecules. 2008, 41, 3745.

[2] H.Nakajima, H. Ohno, Polymer. 2008, 46, 11499.

[3] B.G. Soares, S. Livi, J. Duchet-Rumeau, J.F. Gerard, Polymer. 2012, 53, 60

16:35 Communication orale de Fouad Ghamouss (PCM2E Tours)

« Electrolytes Polymère/Liquide ionique pour microbatteries Li-ion »

Co-auteurs : Victor Chaudoy, François Tran-Van

Résumé: Li based batteries are today considered as one of the most important electricity storage technology since it is adapted to various mobile applications. In such technologies, the increasing of degree of security and safety is today considered as key concerns. In this context, the development of no volatile and low flammability electrolytes to replace classical alkylcarbonates based electrolytes is then highly popular. Therefore, two kinds of alternative electrolytes are studied: Room-temperature ionic liquids (RTILs) and polymer based electrolytes. In this communication, our results on the characterization and the use of RTILs instead of alkylcarbonates based electrolyte will be exposed. In addition, very recent results on the encapsulation of RTILs in linear and crosslinked polymer matrix and its use as solid/gel electrolyte in Li based batteries will be exposed and discussed on the basis of ionic conductivity, thermal behavior, compatibility with lithium electrode and electrochemical studies (cyclic voltammetry, galvanostatic cycling, and impedance spectroscopy). Li based batteries are made using LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂ (NMC) as positive electrode. RTIL electrolyte are made from pyrrolidinium bis(fluorosulfonyl)imide (PFSI) and LiTFSI salt with different concentrations. Linear polymer electrolyte is obtained by mixing PVdF-HFP and RTIL. Cross linked polymer electrolyte is obtained by radical polymerization of polyethylene glycol dimethacrylate in RTIL. This later, exhibit enhanced mechanical properties compared to the linear polymer electrolyte with moderate capacity retention and ionic conductivity. Our results show the achievability of mechanically and dimensionally stable polymer electrolyte which is more suitable for particle use.
17 :00 Présentation orale de Sandrine Lyonnard & Manuel Maréchal (Univ. Grenoble)

« Structure et Transport des liquides ioniques bulk ou en confinement : caractérisations microscopiques. Focus sur les Grands Instruments. »

Co-auteurs : Manuel Maréchal^1,2, Hakima Mendil-Jakani¹, Sandrine Lyonnard¹

1) Univ. Grenoble Alpes, CNRS/ CEA-INAC-SPrAM, F-38000 Grenoble, France

2) LEPMI, Grenoble, France.

Résumé : Le laboratoire des Polymères Conducteurs Ioniques du SPrAM à Grenoble est spécialiste de l’étude des propriétés de matériaux complexes utilisés en tant qu’électrolytes dans les systèmes de conversion et stockage de l’énergie, e.g. les piles à combustible et les batteries Li. Les techniques de diffusion de rayonnement sont employées sur les Grands Instruments pour caractériser les matériaux à l’échelle nanométrique (SANS/SAXS), et étudier la dynamique des ions (protons ou Lithium) ou des liquides (eau, liquides ioniques) dans l’état bulk ou confinés dans les matrices polymère (QENS / INS) [1]. Ces outils sophistiqués sont combinés avec d’autres techniques (RMN, DMA, DSC, sorption, perméation, tests en pile) pour établir la relation multi-échelle structure-transport-propriétés. Dans cet exposé, nous illustrerons les moyens et les méthodes de l’équipe sur quelques exemples de caractérisation de liquides ioniques [2], systèmes mixtes polymères + liquides ioniques [3,4] et polymères + surfactants [5,6].

[1] S. Lyonnard and G. Gebel, , European Physical Journal 213 (1) (2012), 195-211; S. Lyonnard, Structure and Transport Properties in Polymer Electrolyte Membranes Probed at Microscopic Scales, Springer-Verlag, New Energies, Ed. German Antonio Ferreira, 2013.

[2] Martinelli, A.; Marechal, M.; Ostlund, A.; et al., , PCCP 15, 5510-5517 (2013).

[3] Sood, Rakhi; Iojoiu, Cristina; Espuche, Eliane; et al., J. Phys. Chem. C 118 (2014), 26, 14157-14168

[4] Sood, R.; Iojoiu, C.; Espuche, E; Gouanve, F ; Gebel, G ; Mendil-Jakani, H ; Lyonnard, S ; Jestin, J., , J. Phys. Chem. C , 116 (2012), 46, 24413-24423

[5] S. Lyonnard, Q. Berrod, B-A. Bruning, G. Gebel, A. Guillermo, H. Ftouni, J. Ollivier and B. Frick,., Eur. Phys. Journal Special Topics, 189 (1), 205-216 (2010).

[6] Q.Berrod, S. Lyonnard, A. Guillermo, J. Ollivier, B. Frick, and G. Gébel, , Eur. Phys. Journal, in press (2014).

17:25 Présentation d’Isabelle Marrucho sur l'enseignement autour des liquides ioniques et discussion

La transmission des connaissances sur les liquides ioniques aux étudiants est actuellement peu développée. Isabel Marrucho nous présentera son expérience de l’enseignement dans ce domaine, dans son université.

17:50 Conclusion journée

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18:00 réunion du bureau du GDR (sur place à l’IMN)

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20:00 Diner au restaurant O DECK

O Deck se situe sur le pont n°2 du Nantilus, bâtiment flottant sur la Loire, à quai de l'île de Nantes, au coeur du Parc des Chantiers... à quelques pas de la célèbre Grue Jaune Titan, du Carrousel des Mondes Marins et de l'éléphant des Machines de l'île...

Coordonnées GPS : +47°12"23.43" 1°34"6.61"

http://www.odeck.fr/nous-trouver

Pour y aller :

En voiture: Parking Machines - 621 places - 10, Rue Arthur III - 02.28.20.01.09

En tramway : Ligne 1 - Arrêt Chantiers Navals.

Le tram vous emmène au pied du pont Anne de Bretagne, dès la descente, le Nantilus pointe le bout de sa cheminée, et quelques pas plus tard, vous êtes installés, face à la Loire et à la ville.

En bus depuis la gare de nantes : Ligne de ChronoBus C5 - Gare SNCF Sud

Vendredi 17 octobre

9:00 Communication invitée de Benoit Duchemin (LOMC, Le Havre)

« Liquides ioniques et structures composites « tout cellulose »

Cellulose dissolution is a very timely topic: maximizing the use of this natural polymer is an attempt to address environmental issues. Furthermore, this research topic is old, yet vivid, due to recent explorations in the field of ionic liquids. This presentation will show how progresses in ionic liquid research have triggered a debate on the exact nature of cellulose solvents. Some exotic applications will also be presented. Examples will include the production of cellulose nanoparticles, the making of atypical cellulose spherolites and, of course, self-reinforced all-cellulose composites.

9:50 Communication orale d’Alain Dequidt (ICCF Clermont)

« Effet d’un cosolvant sur la dissolution d’un microfibrille de cellulose dans un liquide ionique imidazolium-acétate : simulations »

Co-auteurs : Sadiye Velioglu, Xun Yao, Julien Devémy, M. Goktug Ahunbay, S. Birgul Tantekin-Ersolmaz, Alain Dequidt, Margarida F. Costa Gomes, Agílio A.H. Pádua

Résumé : Les liquides ioniques, notamment à base d’acétate d’imidazolium, peuvent dissoudre de grandes quantités de cellulose, qui peut ensuite être extraite de la solution. Mais la viscosité élevée de ces solvants restreint leur utilisation dans la pratique. La viscosité peut être considérablement diminuée par l’ajout d’un co-solvant. Dans le liquide ionique, la dissolution est favorisée par les nombreuses liaisons hydrogène entre la cellulose et l’anion. En revanche, l’ajout d’un co-solvant peut modifier les interactions cellulose-solvant et peut diminuer la solubilité de la cellulose. Dans cette étude, nous avons simulé numériquement la solvatation d’un micro-fibrille de cellulose de 36 chaînes et d’un oligomère isolé. Nous avons comparé la structure et les interactions dans le cas de deux solvants : le liquide ionique pur ou en mélange équimolaire avec du DMSO. Nous montrons notamment que le DMSO ne se substitue pas au liquide ionique dans les interactions avec la cellulose.

10:15 Communication orale de Nela Buchtova (CEMEF Mines Paristech)

« Biomatériaux poreux à base de cellulose »

Co-auteurs : Cyrielle Rudaz, Tatiana Budtova

Résumé : Ce travail porte sur l’élaboration de nouveaux biomatériaux extrêmement poreux et ultra légers à base de cellulose, préparés grâce à la dissolution de cellulose dans des liquides ioniques, pour les applications dans le domaine biomédical (matrice pour la libération contrôlée, scaffolds). Le but est de comparer la morphologie et les propriétés de ces matériaux obtenus par différents modes de séchage.

La cellulose est dissoute dans un mélange de 1-éthyl-3-méthylimidazolium acétate et diméthylsulfoxyde et coagule dans un bain de non-solvant. Le biomatériau poreux sec est obtenu après l’une des trois techniques de séchage suivantes : (i) séchage dans le CO₂ supercritique (aérogel) ; (ii) lyophilisation (cryogel) ; (iii) séchage à l’air (xerogel). Sa densité, surface spécifique, propriétés mécaniques et morphologie sont étudiées.
Remerciements : Les résultats sont obtenus dans le cadre de projet ANR « Nanocel » ANR-09-HABISOL-010 et projet EU « Aerowood » FP7 ERA-NET Plus WoodWisdom-Net+. Nous remercions Prof. B. Saake, Université de Hambourg (Allemagne), pour les celluloses natives.

10:40 Pause café

11:10 Communication orale de Mohamed Yousfi (Ecole des Mines DOUAI)

« Interfacial tension measurement of ionic liquid compatibilized thermoplastic blends: comparison between online and offline rheological methods”

Co-auteurs : Mohamed YOUSFI, Dimitri CHOMAT, Marie-France LACRAMPE,

Jérémie SOULESTIN, Patricia Krawczak

Résumé: The aim of this work was to evaluate the effect of ionic liquids (quaternary ammonium salts) on the interfacial tension of a PP/PA6 blend using two different experimental techniques. The interfacial tension values obtained from shear oscillation measurements and based on Gramespacher and Meissner relaxation spectrum analysis [1] were compared with those deduced from micro-compounder rheometry measurements and based on Serpe formula [2]. The results showed a good agreement between them, proving the accuracy of this equipment when used as an in-situ rheometer during compounding [3]. The effect of the elasticity of the matrix and the dispersed phase on the interfacial tension will also be discussed on the basis of different models known in the literature.

[1] H. Gramespacher et al., Journal of Rheology, 36 (1992), 1127–1141.

[2] G. Serpe et al., Polymer Engineering and Science, 30 (1990) 553–565.

[3] M. Yousfi et al., Polymer testing, 2014, Accepted.

11:35 Communication orale de Sébastien Livi (IMP Lyon)

« Influence des liquides ioniques sur les propriétés mécaniques et barrière à l’eau du poly(butylene-adipate-terephthalate) »

Auteurs: Sébastien Livi, Valéria Bugatti, Bluma Guenther Soares, Jannick Duchet-Rumeau.

12:00 Communication orale de Paul Decaen (GEPEA - BIA)

« Compatibilisation des mélanges amidon/protéine par des liquides ioniques »

Co-auteurs : Paul Decaen, Gaël Colomines, Denis Lourdin, Eric Leroy.

Résumé : Inside a maize grain, in which starch granules are embedded in a continuous protein rich minor phase, the interfacial adhesion between starch (hydrophilic) and proteins (mostly hydrophobic) phases are strong enough to ensure cohesive breaking of the material. When cereal flour is melt processed to obtain a bioplastic, the natural interface structure between starch and proteins is destroyed, resulting in an incompatible blend with poor mechanical properties. The current scientific state of art points out that the main problem is the thermody-namic incompatibility between starch and proteins.In the present work, we propose to use ionic liquids and deep eutectic solvents as co-plasticizers and compatibilizers of the starch and protein phases.

Leroy, E, Decaen, P, Jacquet, P, Coativy, G, Pontoire, B, Reguerre, AL, Lourdin, D, 2012, Deep Eutectic Solvents as functional additives for starch based plastics. Green Chemistry, Vol.14 (11), 3063 – 3066.

12:25 repas de midi

13:35 Communication orale d’Alain Le Bail (GEPEA ONIRIS)

« Utilisation du chlorure de choline comme substitut du sel dans une pâte à pizza »

Co-auteur(s) : ^{1, 2, 3}Le-Bail, A., ^{1, 2, 3}Billard, T., ^{1, 2, 3}Domingue, K., ^{1, 2, 3}Jousselin, L., ^{1, 2, 3}Leray, G., ^{1, 2, 3}Della-Valle, D., ⁴Cheio, J. & ^{1, 2, 3}Chevallier, S.

¹ LUNAM University, Nantes, France

² CNRS, Nantes, F-44307, France

³ ONIRIS, UMR 6144 GEPEA, CS 82225, 44322 Nantes Cedex 3.

⁴ VMI Pétrins et Mélangeurs Z.I. Nord - 85607 MONTAIGU Cedex, France
Résumé : La réduction du sel (NaCl) fait partie des priorités de l’OMS qui recommande une consommation inférieure à 5 g par jour afin de réduire les risques cardiovasculaires. Cette présentation est liée à un projet Européen en cours (PLEASURE – FP7) sur la réduction de sel, sucre et matières grasses dans différents aliments dont une pâte à pizza (http://www.pleasure-fp7.com/fr/). Le chlorure de choline (vitamine B4) a été utilisé comme substitut de sel. La pâte contenait en valeur nominale 2,1 g de sel pour 100 g de farine. Une réduction de 50% de la teneur en sel a été possible en rajoutant 25% de la masse initiale de sel sous forme de chlorure de choline sans affecter la perception salée.

Sur le plan technologique, l’ajout de chlorure de choline tend à réduire le temps de pétrissage des pâtes alors que l’ajout de sel a tendance à allonger la durée de pétrissage. Cet écart pourrait s’expliquer par des interactions ioniques entre les chaines de gluten, chargées négativement et les espèces iniques présentes en solution, sel et chlorure de choline étant tous deux hydrosolubles. Aucun effet n’a été observé sur le phénomène de rassissement entre les deux formulations. Ces travaux se poursuivent par une thèse en Octobre 2014 visant à mieux comprendre les phénomènes observés lors de ces premiers essais.

Keywords: pizza dough, staling, salt, choline chloride

14:00 communication orale de Carole Cerclier (IMN)

“Confinement of hydrophobic ionic liquids within cellulose derived host network”

14:25 communication orale de Manuel Marechal (SPrAM CEA Grenoble)

« Ionic liquids Based Electrolytes for Dye-Sensitized Solar Cells”

Co-auteur : O. Fontaine, A. Touijine, C. Bonhomme, F. Ribot, B. Jousselme, C. Sanchez, C. Laberty-Robert

Résumé: A system composed of ionic liquid covalently embedded into silica gels electrolytes has been developed. The idea was to tune the structure and the related interactions. These silica scaffolds were formed by co-condensation of a silica precursor with an alkoxysilane functionalized ionic liquid precursor. Hybrid organic-inorganic electrolytes are of interest as ionogels in dye-sensitized solar cells (DSSCs).

The morphologies of the gels were explored using SAXS studies. SAXS experimentsunambiguously prove that the choice of the different experimental parameters permit to control the nanostructuration. Cyclic voltammetry experiments were carried out to measure the apparent diffusion coefficient of the redox couple I^-/I₃^- into these gels scaffold. The diffusion coefficient of triiodide in the gel is comparable to the one observed in solvent−free based ionic liquid electrolyte. These gels were evaluated as electrolyte components of quasi−solid−state DSSCs. Finally, these ionogels constitutes an interesting alternatives on organic like electrolyte for DSSCs application.

14:50 communication orale d’Olivier Fontaine & Eléonore Mourad (ICG Montpellier)

« BIREDOX IONIC LIQUIDS: NEW OPPORTUNITIES TO DEVELOP HIGH PERFORMANCE ELECTROCHEMICAL DEVICES”

Co-auteurs: Eléonore Mourad, Mathieu Meyer, Ahmad Mehdi, André Vioux and Olivier Fontaine

Résumé : Driven by growing concerns about renewable and mobile energy, electrochemical energy storage represents one of the major scientific challenges of the twenty-first century.1 The design of ionic liquids (ILs) comprising the target ion or imidazolium cations bearing a functional group adapted to the specific application permits to overcome the issues associated to the use of mixtures, including the presence of useless ions. Redox ILs belong to this type of so-called task-specific ILs. In 2009, some of us reported the electrochemical and mass-transport properties of a ferrocene-tagged imidazolium ILs.2

The idea that motivated the present work was that the use of biredox ionic liquids, in which both the cation and the anion would bear redox moieties, should maximize the advantages of electroactive electrolytes in a large range of applications.(3) In electrochemical double layer capacitors, faradic storage, coupled to electrostatic storage, should considerably increase the specific capacitance. The clear advantage is that to have all-in-one electrolyte components, where the concentration of both ions and redox species is maximized. Accordingly, we report here the synthesis and electrochemical properties of an original biredox IL electrolyte in which the anion and the cation are functionalized with anthraquinone and TEMPO moieties, respectively. To the best of our knowledge this is the first report of a biredox IL. The electrochemistry investigation (CVs, SECM) shows fast kinetic and high reversibility, encouraging the building of electrochemical double layer capacitor.

(1) Armand, M.; Endres, F.; MacFarlane, D. R.; Ohno, H.; Scrosati, B. Nat Mater 2009, 8, 621-629.

(2) Fontaine, O.; Lagrost, C.; Ghilane, J.; Martin, P.; Trippe, G.; Fave, C.; Lacroix, J. C.; Hapiot, P.; Randriamahazaka, H. N. Journal of Electroanalytical Chemistry 2009, 632, 88-96.

(3) Mourad, E; Coustan, L; Freunberger, S; Favier, F; Mehdi, A; Vioux, A; Fontaine, O; Submitted

15:15 communication orale d’ Anatoli Serghei (IMP Lyon)

“High density of interfaces by volume nano-structuration leading to materials with giant electrical permittivity”

Co-auteurs : V. Levchenko, G. Boiteux, E. Beyou, P. Alcouffe, G. Seytre, A. Serghei

Résumé : One essential aspect related to the increasing demand for alternative energy sources represents the need to develop systems with enhanced capacity of energy storage. In this context, polymeric materials with high values of permittivity occupy an important place. One general strategy to increase the global permittivity of materials relies on the concept of inducing local variations in electrical conductivity across internal interfaces. Designing systems with enhanced permittivity implies thus to employ materials with high density of interfaces. The self-structuration process driven by a disorder-order transition specific to block-copolymers leads to well–defined morphologies on the nanometric length-scale resulting in a huge density of interfaces. The incompatibility between the two polymer phases and the large difference in the miscibility toward an ionic liquid offers the possibility of an asymmetric doping leading to a nano-structuration process of the local electrical properties. This gives rise to a well-defined sequence of insulating and conductive polymer phases on the nanometric length-scale. In the present contribution we show that this approach can be used to produce materials exhibiting a giant permittivity, up to 1e6. This finding can have a great technological impact, especially in the field of energy storage.

15:40 Conclusion des journées

16:00 fin

Bilan des deux journées :

49 participants

4 posters
20 communications orales (dont 1 Grand Instrument) de 25 minutes (20 + 5)
2 conférences invitées de 50 minutes
1 table ronde "liquides ioniques et enseignement : le témoignage de l'Universidade Nova de Lisboa"
Buffets et dîner conviviaux : les buffets ont eu lieu dans le hall de l'IMN, le dîner dans le centre de Nantes, sur les rives de la Loire, sur le site Machines de l'Ile
20 déplacements subventionnés par le GDR

Une bonne cohésion des membres du réseau apparait à travers la fluidité, la richesse et la spontaneité des échanges.
La thématique des Journées (« Liquides Ioniques & Polymères : Interfaces et élaboration de matériaux fonctionnels ») s’est déclinée selon trois grands domaines d’applications potentielles : les matériaux pour l’énergie, pour la séparation de gaz et les matériaux biosourcés. Les phénomènes de structuration aux interfaces dans les membranes et les composites ont largement été discutés. En termes d’ingénierie macromoléculaire, de forts intérêts pour la synthèse de liquides ioniques polymérisés et pour la structuration de réseaux interpénétrés sont apparus. Ces réseaux ont été présentés soit comme issus de liquide ionique polymérisé, soit comme réseau confinant le liquide. La chimie des liquides ioniques, conçus à dessein, montre une belle dynamique ; le rapprochement des communautés « liquides ioniques » et « polymères » apparaît. Une discussion s’est par ailleurs engagée autour de la transmission, sous forme d’enseignement traditionnel ou par projets, des connaissances liées aux liquides ioniques.
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Le GDR remercie les organisateurs Eric Leroy (GEPEA) et Jean Le Bideau (IMN) pour l’excellence de ces journées, la Région Pays de Loire pour son support financier et l’IMN pour avoir accueilli le GDR dans ses locaux.