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Présentation Matériaux nanostructurés multifonctionnels

by Damien Faurie - published on , updated on

Les activités de recherche que nous nous proposons de développer dans le cadre de ce projet se situent dans la continuité des travaux réalisés au cours du dernier quinquennat à savoir l’élaboration et l’étude des propriétés physiques de nanomatériaux multifonctionnels. A travers les techniques de synthèse et de consolidation des nanopoudres ainsi que les techniques de caractérisation structurales et magnétiques mises en place, trois domaines de recherches distincts et complémentaires seront explorés.
Le premier de ces domaines porte sur l’étude des étapes de nucléation et de croissance des particules lors de la synthèse de nano-objets. Deux systèmes seront principalement explorés. D’une part nous poursuivons les travaux engagés en ce qui concerne l’influence de contraintes extérieures (champ magnétique, ultrason,...) appliquées au milieu réactionnel sur la morphologie et la taille des nanoparticules. D’autre part nous nous attachons à déterminer les conditions d’obtention par hydrolyse en milieu polyol d’une nouvelle phase dont les propriétés piézoélectriques sont prometteuses. Ce dernier travail est réalisé dans le cadre d’un projet ANR (projet SYMPATI ; ANR-16-ASTR-0002) qui a débuté en 2017 et dont nous sommes partenaires.
La seconde thématique de recherche est l’étude des phénomènes de frittage des nanopoudres synthétisées. Nous cherchons en particulier à élaborer des matériaux massifs nanostructurés dont la densité est maîtrisée et pour lesquels la taille et l’organisation des grains sont contrôlés. L’objectif ici est de conférer aux matériaux massifs, à une échelle macroscopique, les propriétés physiques remarquables liées au caractère nanométrique des particules initiales. Ici aussi, nous approfondissons les activités menées jusqu’alors concernant le frittage par Spark Plasma Sintering assisté d’un champ magnétique. En parallèle, des travaux sur la mise en forme d’une nouvelle phase intermétallique sont réalisés dans le cadre d’une collaboration avec un partenaire industriel par le biais du financement d’une thèse (troisième thèse financée par le même partenaire industriel en 10 ans). Enfin, un dernier axe de travail portant sur la consolidation de nanopoudres à base d’oxyde d’aluminium en vue de l’obtention de céramiques luminescentes et transparentes est mené. L’objectif ici est de déterminer les facteurs expérimentaux permettant d’obtenir un matériau dense et présentant une forte densité de joint de grain. Cette activité constitue une ouverture vers l’opération de recherche PRET de l’axe MECAMETA du laboratoire.
Enfin, le troisième et dernier domaine de recherche développé au sein de cette opération de recherche porte sur l’étude des relations entre microstructure et propriétés physiques des matériaux nanostructurés multifonctionnels élaborés par un contrôle de leurs propriétés structurales et morphologiques. L’objectif sous-jacent est de déterminer la nature des paramètres microstructuraux à l’origine des propriétés physiques (ferromagnétiques et/ou piézoélectriques) des matériaux étudiés et d’optimiser ces dernières par le contrôle des paramètres. Dans le cas de matériaux nanostructurés multifonctionnels nous nous intéressons également à la nature des couplages entre les fonctionnalités afin de pouvoir mieux contrôler ces phénomènes. Ces différents points sont abordés selon trois thématiques de recherche. La première de ces thématiques porte sur l’influence de la structure et de la morphologie des nanopoudres magnétiques sur leurs propriétés physiques. Pour la seconde, nous nous intéressons à la nature des interactions de ces mêmes nanopoudres lorsqu’elles sont plus ou moins diluées au sein d’un composé massif ainsi qu’aux effets de couplage à l’interface entre les inclusions et la matrice dans le cas de matériaux composites. Enfin la troisième étudié porte sur l’influence des propriétés microstructurales de composés intermétalliques sur les propriétés de transport électrique et thermique.