Stages

Internship opportunities at Gemtex Lab

 

 

Below, you will find internship offers at Gemtex Lab for 2019

 

Résumé : Pour faire un textile innovant plusieurs méthodes peuvent être utilisées, structure originale, matière première renouvelable/ haute performance mais aussi introduction d’un matériau novateur dans une matrice polymère connue. C’est cet aspect qu’utilisent de nombreuses méthodes telles que la protection antifeu des vêtements de pompier, la création d’électricité par piézoélectricité, des textiles adaptant la température en fonction du ressenti de l’utilisateur. Toutes ces techniques ont été développées ou sont en cours de développement au GEMTEX. A chaque fois la charge est techniquement active et le polymère sert de liant pour la mise en forme. Généralement plus la quantité de charge est grande plus la propriété attendue est importante par contre la filabilité du matériau se dégrade rapidement. L’objectif du stage va donc être la réalisation d’un outil de décision rhéologique pour obtenir le maximum de propriétés techniques tout en laissant le produit filable.

Plan de travail : Le travail se divisera en deux parties principales la première aura lieu à l’ENSAIT et consistera en la réalisation de mélange de polymères chargés et à leur filage sur le pilote de filage du GEMTEX. La seconde se déroulera à l’IMT Mines de Douai et consistera en la réalisation d’essai de rhéologie capillaire et la mise en forme des données pour de la simulation numérique de filage.

Nom du projet collaboratif associé ou contexte de la recherche : collaboration avec les mines de Douai IMT Lille Douai  

Source de financement du stagiaire (projet, demande auprès du fond de capitalisation,…) : demande de financement par le laboratoire 

 

Responsable(s) (HDR) : Aurélie Cayla (aurelie.cayla@ensait.fr) 

Encadrant(s) : 

Joseph Lejeune (email : joseph.lejeune@ensait.fr) 

Cedric Samuel (email : cedric.samuel@imt-lille-douai.fr) 

 Keywords: Bio-inspired, bio-sourced, natural protein polymers, nanofiber webs, electrospinning / Mot clés : Bio inspire, bio source, polymères naturels protéique, toile de nano fibre, electrofilage 

 Durée du stage : 5 ou 6 mois/ 5 to 6 months 

 Résumé du sujet (objectif, plan de travail) : 

Les araignées produisent des fibres naturelles aux propriétés extrêmement intéressantes. Suivant les situations et l’espèce d’araignée la fibre produite peut avoir des propriétés mécaniques supérieures à celle de fibres telles que le Kevlar™. La Figure 1 compare les propriétés mécaniques en traction de soie d’araignée avec des fibres industrielles. 

 Les propriétés mécaniques ne sont néanmoins pas les seules qui peuvent présenter un intérêt dans le cadre de ce sujet : 

  •  Filtration (Tiwari, Joshi, Park, & Kim, 2017) 
  • Culture cellulaire (Tiwari et al., 2017) 
  • Résistance à l’eau et biodégradabilité 
  • Adhésion  … 

Ce projet vise à disperser un polymère naturel dans une solution puis à le déposer par une

technique d’électrofilage. 

Après la mise en solution et la réalisation de voile d’electrospinning de polymères naturels, la réalisation de voile composé de plusieurs filaments entrelacés est envisagée. L’objectif serait donc de s’inpirer de la technique de l’araignée qui produit un fil composé de plusieurs filaments issus de glandes différentes pour atteindre des propriétés mécaniques supérieures. 

L’objectif scientifique serait de développer des fibres bio-sourcées (polymères protéiques) qui ne sont habituellement pas accessible par des technologies de filage par voie fondue ou meltblown utilisé dans les nontissés. L’electrofilage permet d’atteindre l’échelle des nanofibres plus facilement que d’autres technologies textiles. Ainsi, plusieurs échelles peuvent être atteintes : le diamètre de la fibre est nanoscopique tandis que la longueur des fibres est infini enfin l’épaisseur du voile fait plusieurs centaine de micromètres il sera ainsi possible de créer un textile multi échelle bio sourcé. 

Summary of the project: 

Spiders naturally produce fibers whose properties are extremely interesting. Depending on the situations and the spider species the produced fibers may have mechanical properties higher than KevlarTM. Figure 1 compares the tensile mechanical properties of spider silk with man-made fibers. 

Mechanical properties are nonetheless not the only one that are currently interesting in the frame of this subject: 

  •  Filtration (Tiwari et al., 2017) 
  • Cellular growth (Tiwari et al., 2017) 
  • Water resistance and biodegradability 
  • Adhesion 
  •  

This project aims to disperse a natural polymer in a solution and then to deposit it with an electrospinning technic. 

After the solubilization and the realization of a natural polymer electrospinning web, the construction of multi and interlaced filaments web is envisaged. The goal is to be inspired by the spider technic, which produce a yarn based on several filaments issued from several glands to obtain higher mechanical properties. 

The scientific objective would be to develop bio sourced fibers (protein polymers) which are classically not available by melt blown technologies used in nonwoven. Electrospinnning enables, more easily than other textile technologies, the acquisition of nanofibers. Thus several scales are obtainable: the fibers diameter is in the nanoscale range whereas the textile thickness is in micrometers finally the fiber length is infinite. 

Bibliographie /References: 

Chacón, J. M., Caminero, M. A., Núñez, P. J., García-Plaza, E., García-Moreno, I., & Reverte, J. M. (2019). Additive manufacturing of continuous fibre reinforced thermoplastic composites using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties. Composites Science and Technology, 181(May), 107688. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2019.107688 

Kerr, G. G., Nahrung, H. F., Wiegand, A., Kristoffersen, J., Killen, P., Brown, C., & Macdonald, J. (2018). Mechanical properties of silk of the Australian golden orb weavers Nephila pilipes and Nephila plumipes. Biology Open, 7(2). https://doi.org/10.1242/bio.029249 

Tiwari, A. P., Joshi, M. K., Park, C. H., & Kim, C. S. (2017). Nano-Nets Covered Composite Nanofibers with Enhanced Biocompatibility and Mechanical Properties for Bone Tissue Engineering. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 18(1), 529–537. https://doi.org/10.1166/jnn.2018.13930 

 

Responsable (HDR) : Fabien SALAÜN (email : fabien.salaun@ensait.fr ) 

Encadrant(s) :