Enrique Manso, Williams Brett et Alain Ponton du laboratoire MSC, en partenariat avec des chercheurs de l’université de la Corogne (Javier Tarrío-Saavedra, Salvador Naya, Jorge Lopez Beceiro), ont proposé une approche innovante pour analyser quantitativement la cinétique de gélification et les propriétés mécaniques d’hydrogels à base de chitosane, en couplant la spectroscopie mécanique résolue en temps à des outils d’apprentissage statistique avancés.
Ils ont utilisé des modèles additifs généralisés pour modéliser l’évolution des modules élastique G’ et visqueux G’’ et déterminer avec précision les paramètres critiques de la transition sol-gel, notamment le temps de gélification (tg) et la structure des hydrogels à tg. Ils ont montré que la cinétique de gélification dépend essentiellement de la concentration en agent réticulant alors que les propriétés mécaniques des hydrogels à tg dépendent principalement de la concentration en polymère. A temps longs pour les hydrogels complétement réticulés, une augmentation de la rigidité (élasticité G’ et module d’Young E) est observée en état gonflé avec la concentration en agent réticulant, mais un effet de saturation apparaît à l’état sec, attribué à des interactions inter- et intrachaînes renforcées. L’analyse morphologique par réseau de neurones U-Net appliqué à des images de microscopie électronique à balayage montre une diminution de la porosité avec l’augmentation de la concentration en agent réticulant, corrélée à l’augmentation de rigidité.
Ces travaux constituent une première application des modèles additifs généralisés à la spectroscopie mécanique résolue en temps, offrant une méthode robuste et reproductible pour une détermination quantitative des paramètres critiques de la transition sol-gel, couplée à une analyse morphologique par apprentissage profond.
Référence
E. Manso Castillo, W. Brett, J. Tarrío Saavedra, S. Naya Fernández, J. Lopez Beceiro, and A. Ponton, Modelling sol-gel transition and mechanical properties of hydrogels using statistical learning, Rheologica Acta 65, 31-50 (2026)
Contact :
Alain Ponton, DR CNRS, MSC, Université Paris Cité – CNRS
alain.ponton@u-paris.fr