MODS — Des MOFs comme nano-amortisseurs ou nano-ressorts : une exploration des propriétés thermodynamiques et mécaniques des matériaux hybrides poreux de type Metal-Organic Frameworks

Les Metal Organic Frameworks (MOF), issus de la famille des matériaux poreux organisés hybrides inorganique-organiques ont suscité un grand intérêt auprès de la communauté scientifique. Alors que les propriétés magnétiques ou de sorption et de libération de médicaments de ces matériaux sont très largement référencées, leurs propriétés mécaniques basiques n’ont pas reçu beaucoup d’intérêt. Cependant, comme plusieurs de leurs structures sont très flexibles, il peut être intéressant de les utiliser comme amortisseurs ou ressorts, ce qui serait une alternative aux matériaux siliciques hydrophobes étudiés dans de précédents travaux. Les MOFs sont des matériaux qui présentent l’avantage de pouvoir moduler de façon quasiment infinie leurs structures et leurs propriétés chimiques/physiques ce qui devrait conduire à la possibilité d’orienter les propriétés mécaniques également. Par conséquent l’objectif de ce projet fondamental est double : 1) Etudier les propriétés thermodynamiques et mécaniques sur une sélection de MOFs flexibles en vue d’établir i) le diagramme de phase volume poreux en fonction de la pression et de la température, ii) déterminer les énergies de transition entre les différentes phases et iii) caractériser le comportement structural sous des conditions allant jusqu’aux hautes températures et pression modérée et comparer avec les calculs théoriques. 2) Evaluer la possibilité d’utiliser ces matériaux pour le stockage mécanique d’énergie, comme amortisseurs ou comme ressorts. Ce projet interdisciplinaire qui comprend la synthèse de matériaux, la caractérisation de propriétés intéressantes et la modélisation est un défi qui sera relevé par une subtile combinaison d’outils expérimentaux performants et d’approches innovants de simulation moléculaire, et devrait amener une véritable ouverture dans ce domaine. Cela apportera également un éclairage microscopique aux mécanismes mis en jeu durant la transition de phase induite par des stimuli thermique ou mécanique.