Physico-chimie des matériaux
La plateforme physico-chimie des matériaux regroupe plusieurs moyens de caractérisation dont la complémentarité des informations et des échelles d’analyse sont souvent indispensables pour expliquer le comportement des matériaux sous différentes sollicitations ou divers environnements.
Analyse thermique
DSC - calorimétrie différentielle à balayage
Principe : Balayage en température du matériau pour amorcer un changement d’état physique. Mesure du flux de chaleur différentiel nécessaire pour maintenir une capsule contenant un échantillon de matériau et une capsule vide identique à la même température
Objectif : Détermination des transitions de phase : transition vitreuse (Tg), fusion, cristallisation, capacité calorifique. Mesure les enthalpies de transformation (endothermique ou exothermique). Vitesse de balayage de 1°C/min à 600°C/min selon l’appareil utilisé. Température : de -140°C à 450°C
Modèles : DSC 8500 Perkin Elmer (Cp, chauffage et refroidissement rapide) ; DSC 4000 Perkin Elmer (Mesures classiques Tf, Tc, Tg etc…)
Diffraction des rayons X
Principe : Interaction d’un faisceau de rayons X avec un matériau
Objectif : Détermination des phases cristallines, amorphes, clichés Debye Scherrer. Analyses de contrainte (à froid et à chaud, maxi 1100°C) ; Analyses de texture (à froid et à chaud, maxi 1100°C) ; Mesures en incidence rasante ; Mesures en transmission ; Mesures en SAXS (Small Angle X-rays Scattering) ; Chambre chauffante sous azote.
Caractéristiques : Analyse de solides ou de poudres ; Machine de traction pour des mesures in-situ
Modèles : Xpert’Pro, PW1830 ; Empyrean ; Société PANalytical
Composition chimique
Les divers dispositifs complémentaires donnent des informations sur la composition chimique des matériaux pour des épaisseurs allant de la dizaine de nanomètres à quelques micromètres.
XPS : spectrométrie de photoélectrons
Principe : Un faisceau de photons X vient frapper l’échantillon et provoquer l’émission d’électrons. L’énergie des électrons mesurée est caractéristique des éléments présents dans les premières couches atomiques et de leurs liaisons. Analyse de solides ou de poudres
Objectif : Donne la composition élémentaire de surface sur une épaisseur de 10 nanomètres. Réalisation de profils de composition par érosion. Détection de tous les éléments (sauf H et He) avec une concentration minimale de 0.1 à 0.3 % at
Modèles : K-ALPHA 2008 –ThermoFisher
FTIR : spectrométrie infrarouge
Principe : Acquisition de spectres d’absorption dans l’infrarouge (mesure de l'énergie absorbée par échantillon en fonction de la longueur d’onde)
Objectif : Identification de composés et détermination de la composition d'un échantillon
Modèles : AVATAR 370 – ThermoFisher
EDS : spectrométrie à dispersion d'énergie / meb
Principe : La spectroscopie de rayons X à dispersion d’énergie analyse les rayons-X résultant de l'impact du faisceau d'électrons émis par la source du MEB
Objectif : Cartographie de répartition et identification des éléments de composition des matériaux (EDS), profils de répartition des éléments chimique
Modèles : voir plateforme MEB
Adsorption et porosité
Principe : Adsorption de molécules de gaz (azote) sur la surface de pores
Objectif : Détermination de la surface spécifique, interactions entre la surface et les molécules de gaz, détermination de la distribution de taille de pores
Modèles : ASAP 2020 ; Marque : Micromeritics
Dureté
Principe : Faire des indentations à la surface (polie) des matériaux avec des indenteurs Vickers et Knoop sous charges de 1gf à 2000gf. Appareil semi-automatique permettant de réaliser des séries d’empreintes
Objectif : Evaluer la dureté des matériaux
Modèles : Micro-dureté Buehler ; Macro-dureté Testwell
D’autres dispositifs de micro-dureté à chaud et nano-dureté sont présentés dans la plateforme surface