Soutenance de thèse de Farah INOUBLI

La délamination des verres représente un défi persistant dans l'industrie de la production d'emballages pharmaceutiques en verre depuis de nombreuses années. Avec les avancées constantes et la recherche de nouveaux principes actifs sensibles, la nécessité de conditions de stockage rigoureuses pour garantir la stabilité et l'intégrité des médicaments jusqu'à leur administration est devenue primordiale. Par conséquent, il est impératif d'améliorer la résistance chimique et mécanique des flacons pharmaceutiques classiques. Ces améliorations visent à prévenir la délamination, qui pourrait compromettre la sécurité et l'efficacité des médicaments, ainsi qu'à répondre aux normes de qualité et de sécurité de l'industrie pharmaceutique en constante évolution. Les couches minces représentent une route prometteuse pour renforcer la résistance et la stabilité des flacons pharmaceutiques, en offrant une barrière supplémentaire contre les facteurs environnementaux et chimiques qui peuvent provoquer la délamination. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif d’étudier les performances chimiques et mécaniques de couches minces amorphes d’oxycarbonitrure de silicium, vis-à-vis de l’altération chimique, en comparaison avec le flacon de verre vierge. Les films minces ont été déposés par CVD (Chemical Vapor Deposition) atmosphérique à basse température (450-650°C) en collaboration avec le LGC de Toulouse. Les études portent sur des dépôts issus de plusieurs voies chimiques et pour différents jeux de paramètres expérimentaux (température, débits...) déployant une large gamme de compositions allant de la silice SiO2 à des réseaux silicaté SiOxNyCz fortement substitués. La durabilité chimique et la tenue mécanique de ces films ont été évaluées après avoir exposé ces couches à des atmosphères humides ou à des solutions aqueuses acides et basiques, et à des températures variables pour des périodes de temps successives. En appliquant une gamme diversifiée de techniques de caractérisation des matériaux, telles que les techniques IBA (Analyses par faisceau d’ion), ToF-SIMS (Spectroscopie de masse des ions secondaires par temps de vol) XPS (Spectroscopie de Photoélectrons X), la spectroscopie FTIR (Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier), la RMN du solide (Résonance Magnétique Nucléaire), ainsi que des techniques d'imagerie telles que le MEB (Microscopie Electronique à Balayage) et l'AFM (Microscopie à Force Atomique), nous avons été en mesure de suivre de manière approfondie l’évolution des profils chimiques élémentaires de surface, l’évolution de la structure, de l'état de liaison des motifs moléculaires et des changements de rugosité et de morphologie des matériaux au cours de leur altération. Parallèlement, les propriétés mécaniques, telles que la dureté et le module de Young, ont également été scrutées et analysées au cours du processus d’altération, en collaboration avec le CIRIMAT de Toulouse. Ces évolutions ont été étroitement corrélées à la composition chimique et à la qualité du réseau atomique initial du matériau. Des essais effectués sur des systèmes complémentaires obtenus par pulvérisation réactive assistée par Plasma ECR en collaboration avec les instituts de chimie ICCF et l’institut Pascal de Clermont-Ferrand, ont offert des perspectives complémentaires pour interpréter les phénomènes observés avec les films CVD (Dépôt Chimique en Phase Vapeur) et affiner l’interprétation des mécanismes en jeu. Ces expériences ont permis de mesurer les vitesses d’altération de couches SiOxNyCz extrêmement performantes, et de mieux comprendre leur réactivité vis-à-vis des conditions environnementales. Ces résultats sont essentiels pour évaluer leur stabilité et leur durabilité dans des applications réelles pour lesquelles ces films constituent des matériaux d’intérêt.