Axes de recherche

Dans la vaste thématique des matériaux fonctionnels, le CQMF concentre ses activités autour de trois axes de recherche fondamentale, la chimie des polymères, l’auto-assemblage moléculaire et les nanosciences, permettant ainsi de développer des matériaux, des dispositifs et des technologies répondant à des besoins spécifiques de notre société, représentés par ses axes de recherche appliqués: les applications biomédicales, énergétiques et environnementales.

Chimie des polymères

Le CQMF regroupe les forces vives du Québec dans le domaine de la synthèse « sur mesure » de polymères fonctionnels. Ceux-ci se distinguent des polymères classiques par la combinaison de propriétés optiques, électriques, magnétiques, catalytiques, d’auto-assemblage ou autres aux propriétés mécaniques des matériaux macromoléculaires. Les chercheurs du Centre développent de nouveaux outils synthétiques afin de fabriquer des polymères bien définis avec des architectures contrôlées.

Thèmes

Polymères bioactifs et biocompatibles
Polymères biodégradables et composés écologiques
Polymères électroactifs et photoactifs
Matériaux hybrides

Auto-assemblage moléculaire

Un des grands défis de la science des matériaux est de comprendre comment la structure atomique d’une molécule peut influencer les propriétés macroscopiques et de surface d’un matériau. Le design rationnel de nouveaux matériaux et dispositifs fonctionnels requiert une maitrise et une compréhension des corrélations entre la structure et les propriétés, ainsi qu’une capacité à organiser les molécules dans les matériaux. La sélection de composantes moléculaires pouvant interagir spontanément pour générer des assemblages complexes ayant des propriétés spécifiques est une approche que la nature utilise afin d’obtenir des structures fonctionnelles. Le phénomène d’auto-assemblage est d’ailleurs reconnu comme étant un outil puissant pour générer de nouvelles structures moléculaires et le CQMF est un leader mondial dans ce domaine.

Thèmes

Contrôle des interfaces
Assemblage « bottom-up » de nanostructures
Ingénierie cristalline des solides
Cristaux liquides et verres moléculaires

Nanosciences

La manipulation précise et la caractérisation de la matière à l’échelle du nanomètre et voir même de l’atome est une révolution scientifique qui mènera à des percées technologiques significatives. L’une de forces des nanosciences est qu’elles intègrent à la fois des niveaux fondamentaux et appliqués et favorisent le travail collaboratif faisant intervenir simultanément de nombreuses disciplines scientifiques (chimie, physique, biologie, ingénierie, etc.) accélérant ainsi le niveau d’innovation dans ce domaine. Par conséquent, une grande majorité de membres sont impliqués dans la synthèse et la caractérisation de nouveaux nanomatériaux innovants, lesquels reposent sur les connaissances fondamentales acquises en nanoscience. La synergie des groupes de recherche en conception d’architecture moléculaire et en caractérisation avancée permet de construire des nanomatériaux et d’en comprendre les propriétés physicochimiques intrinsèques et fonctionnelles.

Thèmes

Nanomatériaux
Architectures biomimétiques (« Biomimetic building blocks »)
Nanoparticules fonctionnelles

Matériaux fonctionnels pour les applications biomédicales

Cet axe de recherche vise à développer, mettre au point et caractériser de nouveaux matériaux pour des applications médicales. Les matériaux qui font l’objet des travaux des chercheurs du Centre permettent de réparer, remplacer, ou régénérer des tissus, organes ou systèmes du corps humain, en utilisant des matériaux synthétiques, hybrides synthétiques/biologiques, ou entièrement biologiques. Dans cette optique, les recherches s’orientent autour de trois thématiques principales à savoir le développement de matériaux fonctionnels.

Thèmes

Matériaux pour le diagnostic
Matériaux pour les thérapies curatives
Matériaux pour la régénération des tissus, organes ou fonctions du corps humain

Matériaux fonctionnels pour les applications énergétiques

Cet axe de recherche regroupe la synthèse, le développement, la caractérisation et la mise au point de nouveaux matériaux fonctionnels pour les technologies énergétiques. Le développement de nouvelles technologies dans ce créneau permet d’accroître le leadership du Québec: nouvelles piles photovoltaïques et à combustible, matériaux fonctionnels pour le stockage d’énergie et d’hydrogène et conception de dispositifs adaptatifs. Ces travaux sont généralement réalisés en collaboration impliquant, dans la plupart des cas, plusieurs chercheurs du Centre et de partenaires industriels.

Thèmes

Piles à combustible à basse température
Systèmes de stockage de l’énergie
Piles solaires organiques et inorganiques et piles solaires électrochimiques
Production et stockage de l’hydrogène
Économie d’énergie

Matériaux fonctionnels pour le développement durable

Le développement de nouveaux matériaux fonctionnels offre un fort potentiel d’augmenter la compétitivité du Québec à l’échelle internationale. Toutefois, la capacité à produire ces matériaux de manière à avoir un impact minimal sur l’environnement représente une valeur ajoutée considérable à leur essor. Dans cette optique, les travaux de recherche du CQMF ne se doivent pas seulement d’être produits de façon écologique, ils doivent également présenter des retombées sur les plans du développement durable et des technologies environnementales. Cette thématique est donc complémentaire à l’axe portant sur les technologies énergétiques alternatives décrites précédemment.

Thèmes

Développement de nouveaux matériaux à partir de sources renouvelables
Synthèse « verte » de nouveaux matériaux fonctionnels
Matériaux pour la réhabilitation d’environnements contaminés
Matériaux pour la détection et le monitorage environnemental
Étude physicochimique des systèmes environnementaux