Savoir-faire

Elaboration, caractérisation et modélisation multi-échelles des nanomatériaux et des nanostructures :

- Elaboration de nanoparticules, de nanomatériaux, et de matériaux comportant une dispersion de nanoparticules, en phase liquide (précipitation, sol-gel) et en phase gaz (plasma)

- Caractérisation: Microscopie Electronique à Transmission, nanotomographie électronique et analyse d'images 3D, AFM, nombreuses spectroscopies, essais mécaniques (nanoindentation), propriétés diélectriques, optiques...

- Modélisation à toutes les échelles, de l'échelle atomique/moléculaire (mécanique quantique/dynamique moléculaire) à l'échelle microscopique et macroscopique (simulations numériques par éléments finis, modèles aléatoires).

Axes de recherche:

- Elaboration de nanocomposites (charges - notamment - fibrillaires et matrice polymère)

- Transformation et mise en forme de nanocomposites à matrice thermoplastique, compoundés à partir de constituants partiellement ou totalement biosourcés par injection, extrusion, rotomoulage

- Étude des propriétés d'application pour caractériser les propriétés d'usage des nanomatériaux élaborés (propriétés de surface, perméabilité de membrane, caractérisation par spectroscopie optique et photocolorimétrie, propriétés diélectriques, rhéologiques, mécaniques et électrochimiques)

- Modélisation de la microstructure et du comportement (modélisation moléculaire, modélisation probabiliste multi-échelle - Études toxicologiques de la fabrication et de l'utilisation industrielle de nanoparticules

- Etude de la structure poreuse des carbones activés et de son influence sur les propriétés d'adsorption en phase gaz (captage de CO2)

Mots clés : nanomatériaux, nanostructures, nanocomposites modélisation, caractérisation, élaboration, toxicité

Application(s)

- Matériaux pour l'énergétique : production, stockage, transport et conversion d'énergie

- Composites multifonctionnels pour : filtration, isolation thermique, résistance au feu, allègement de structure, barrières au gaz, emballage

- Surfaces nanostructurées

- Impacts sur la santé

Exemple(s) de réalisations

- Élaboration de nanocomposites : synthèse de nanostructures de carbone (NC et NT) par plasma et sol-gel suivi de pyrolyse ; mise en oeuvre dans une matrice polymère.

- Elaboration de nanohybrides modèles comportant des nanofibres de sépiolite, pour membrane à base de Nafion, en vue d'applications en Pile à Combustible. Mesures des propriétés physiques d'application.

- Caractérisations structurales (Microscopies optique MEB, MET, AFM), examen de la charge hors matrice et in situ, des interfaces, de la distribution spatiale de la charge.

- Mise en place d'outils de reconstruction 3D par analyse nanotomographique en MET.

- Modélisation de la microstructure et du comportement pour prédire (puis optimiser) les propriétés d'usage

- Modélisation moléculaire du comportement des charges et de l'interface dans un système composé d'une matrice environnant une ou des particules (Distribution spatiale des charges dans la matrice: analyse morphologique et modélisation probabiliste multi-échelle (traitement d'images de nanostructures en microscopie électronique). Changement d'échelle Nano-Micro-Macro des propriétés physiques par simulation numérique sur des images de la microstructure

Equipement(s)

- Microscopes électroniques à transmission (dont un équipement pour la nanotomographie), Microscopes électroniques à balayage, Microsondes, Microscope à force atomique AFM, rugosimètres.

- Installations d'élaboration de composites et de mises en forme (poudres, suspensions, polymères chargés...), laboratoire de synthèse de particules submicroniques, synthèse de nanostructures par procédés plasma.

- Equipements de caractérisation (rhéologique et mécanique, électromagnétique (permittivité diélectrique, spectroscopie optique et photocolorimétrie), physico-chimique (adsorption, porosimètrie, comportement électrochimique, FTIR, DSC, TGA, DRX), propriétés d'emploi).

- Dispositifs de mesure de toxicité de poudres et poussières

- Plateformes logicielles (analyse d'images, simulations numériques par éléments finis), calculateurs parallèles.