Procédés avancés d'élaboration, genèse et modification des microstructures

La question de l’élaboration des matériaux est cruciale et l'activité du laboratoire dépend étroitement de cette étape. Le laboratoire a développé son potentiel technique et scientifique dans le domaine de l’élaboration et des traitements thermomécaniques permettant de modifier la matière. Des équipements tels que le SPS ou la machine de traitement thermomécanique rapide Gleeble permettent aujourd’hui de développer des matériaux et multi-matériaux présentant des microstructures (et donc des propriétés) particulières et ouvrent à des applications nouvelles.

Avec ces équipements sont menées des études sur l’élaboration de matériaux spécifiques comme les céramiques nanostructurées ou les matériaux métalliques à grains ultra fins (cf. figure ci-dessous).

A gauche : Alumine transparente - taille de grain 290 ± 40 nm obtenue par frittage FAST/SPS. A droite : Fer pur - taille de grain sub-micronique obteue par frittage flash

De plus, le laboratoire développe des dispositifs spécifiques de frittage comme par exemple pour l’obtention de polymères à très haut poids moléculaire. La caractéristique principale du frittage des polymères est que la phase de compaction mène à une densité relative quasiment égale à 1 (cf. figure ci-dessous).

Toute la difficulté réside dans la diffusion des chaines (très lente) et le ré-enchevêtrement de ces dernières pour former une interface résistante. D’autres études visent aussi à élaborer des matériaux architecturés composites ou non (cf. figure ci-dessous).

A gauche : frittage de polymère par Gleeble. A droite : multicouche Mo/AIN/mo

Enfin, MATEIS mène des études comparatives des différents modes de frittage afin de mieux comprendre les avantages et inconvénients de chaque technique par la recherche des mécanismes mis en jeu.