Matériaux

Un matériau se définit comme la matière d'un objet remplissant une fonction précise de par sa forme et ses propriétés définies et reproductibles. Les propriétés d'un matériau dépendent autant de sa composition que de sa texture, de ses défauts, de sa surface. Son histoire (procédés, technologie) reste inscrite en son sein. L'analyse et la compréhension de la micro,  nano-structure² permet d'optimiser,  modéliser,  prédire ses propriétés ((thermo)mécaniques, électriques, électromagnétiques, de corrosion, ...) des matériaux d'aujourd'hui ou de demain³ et de reconstituer la technologie des matériaux du passé⁴ (patrimoine et histoire des technologies)⁵.

Céramiques⁸

Objet constitué de grains frittés par traitement thermique ( cuisson ) et dont la forme a été obtenue avant cuisson. Une céramique est constituée de différentes populations (grains, cristaux, pores, défauts, ...) et la plupart de ses propriétés ne peuvent être prédites que statistiquement.

Composites⁹

L'inclusion ou la dispersion d'un matériau (grain, plaquettes, wiskers, fibres, tissu, ...) dans un autre (matrice) modifie drastiquement les propriétés mécaniques ou électriques. L'objet obtenu - le composite³ n'est pas une moyenne, une combinaison de ses constituants. Ainsi la dispersion de fibres (C, SiC) dans une matrice (céramique (CMC), polymèrique (CMP ou PMC) ou métallique (CMM ou MMC) permet d'obtenir des propriétés (thermo)mécaniques optimum (fiabilité, tolérance aux dommages).

Corrosion²¹
Mécanisme de rupture
Interfaces fibre-matrice

Fibres (SiC, C, Polyimide "Nylon") PA66, polyaniline

  Dispositifs et systèmes en  fonctionnement 

L'association de plusieurs matériaux est généralement nécessaire pour constituer un dispositif :

• Structural (pneumatiques⁷, pièces d'avion³, de fusée, ...)
• Energétique (pile ou batterie, moteur)
• Visualisation, Affichage⁶,...

 Les problèmes étudiés sont :

• Mécanique des composites³
   - Contraintes résiduelles
   - Interface fibre/ matrice¹⁷
   - Mécanisme de rupture
• Le fonctionnement de dispositifs électrochimiques

  Nanophases²⁵ 

Lorsque les entités constitutives (grains, cristaux, couches, films, ...) d'un matériau (céramique⁸, composite ⁹, fibres, polymère, ...) deviennent < 100 nm, la proportion des atomes à / près de la surface / des interfaces (la "peau du matériau") devient importante et détermine les propriétés physiques et chimiques.

• Structure et Défauts
  Peau / Surface dans les fibres SiC pour application thermomécaniques²¹
  Peau / Surface dans les fibres conductrices de polyanilines²²

• Prédiction des propriétés à partir du spectre Raman
  Conductivité²⁰ des électrolytes de piles à combustible (CeO₂, ZrO₂)
  Résistance à la rupture de fibres SiC²⁸
  Température de mise en œuvre et degré de polymérisation des verres et émaux²⁶ (histoire des techniques)⁵
  Pigments et Raman de résonance

La spectroscopie de vibration (IR, Raman¹⁸, neutron) est la seule méthode permettant une double analyse physico-chimique et physique¹⁰ (mécanique, conductivité, ...) des solides et des dispositifs les associant. C'est à la fois une analyse de la mécanique des atomes et du transfert de charge.
Nous utilisons la spectroscopie de vibration dans les domaines où cette technique donne une réponse plus pertinente, plus élégante ou plus rapide :

• Structure des solides iono-covalents, désordonnés ou amorphes, (super)conducteurs ioniques; matériaux d'électrodes

• Peau²², surfaces et interfaces, nanophases²⁵

• Imagerie physico-chimique (phases, structure, défauts) et mécanique (contraintes)^{18, 25}

• Prédiction de certaines propriétés (électriques²⁰, mécanique²⁴)

• Composées riches en hydrogène (conducteurs protoniques)²³

  Imagerie Raman¹⁸, ²⁵ et Rayleigh^{19, 25} 

 Histoire des techniques^{4, 5} 

• Fibres (SiC²¹, Nylon⁷
• Micro-indentation²⁷
• Corrosion²¹

• Céramiques et émaux^{26, 28, 11, 12}
  (porcelaines dures/tendres)
• Verres
• Viêt-Nam, Japon, Europe, Islam, Rome, Carthage
• Secrétaire de la Société Française d'Etude de la Céramique Orientale (Oriental Ceramic Society of France) ^{29, 30, 31}