Formulation, caractérisation et optimisation d'organogels pour des applications ultrasonores

La substitution des gels échographiques commerciaux par une couche de couplage solide et durable, présente un intérêt pour les applications de monitoring médical ou encore pour les microsystèmes ultrasonores intégrés dans un échographe miniaturisé. La couche de couplage doit être non-toxique, faiblement atténuante et adaptée en terme d'impédance acoustique. Cette dernière doit aussi être suffisamment souple pour se conformer à la surface d'observation. Les matériaux organogels, soit des matrices polymères gonflées par un liquide organique peu volatil, semblent être des candidats intéressants pour répondre à cette problématique.L'objectif du présent travail est l'identification de liquides couplants et de matrices polymères pour la formulation d'organogels. Les organogels sont caractérisés, puis les formulations optimisées pour faire correspondre les performances acoustiques et mécaniques à l'application souhaitée. Ainsi, les propriétés acoustiques et la pression de vapeur saturante sont mesurées pour une trentaine de liquide.Les effets des interactions faibles entre la phase dispersée et la matrice polymère, sur les performances acoustiques, sont étudiés en comparant les propriétés de plastifiants purs avec deux séries d'organogels constitués de ces mêmes plastifiants. Pour la première série, les plastifiants forment des interactions dipôle-dipôle avec la matrice polymère. A contrario, la seconde matrice polymère sélectionnée ne possède pas d'hétéroatome susceptible de créer des interactions faibles avec le plastifiant.Un volet des travaux porte sur la prédiction de l'atténuation acoustique et de la vitesse de propagation longitudinale des matériaux organogels à partir des modules viscoélastiques et des modules poroélastiques.Enfin, la méthodologie des plans d'expériences est appliquée à la formulation d'organogels à base de polyoléfine afin d'estimer la prépondérance de la concentration en phase dispersée ou de la structure de la matrice polymère sur les propriétés acoustiques et mécaniques. Les formulations d'organogels les plus prometteuses sont déposées sur des capteurs ultrasonores micro-usinés, afin de réaliser des premières images de vaisseaux sanguins digitaux in-vivo par échographie Doppler.