2020
RIN Recherche Emergent
ULTIMODULUS – Développement d’un prototype de mesure de modules mécanique de compaction in situ dans le contexte du frittage Spark Plasma Sintering
Porteur : C. Manière
Date de début : 01/10/20 – Date de fin : 30/09/22
Résumé : Ce projet a pour objectif la réalisation d’un prototype de mesures in situ des modules mécaniques du frittage, par une approche Spark Plasma Sintering (SPS). Il vise à prouver l’efficacité de ce concept. La détermination in situ de ces modules est un paramètre essentiel pour l’étude du comportement mécanique des matériaux lors des nouvelles approches de frittage combinant le frittage SPS et la fabrication additive.
RIN Recherche Emergent
FEDER SUZI – Fonctionnalisation de SUrfaces de ZIrcone : vers de nouveaux biomatériaux antibactériens
Porteur : LCMT
Partenaires : CRISMAT (C. Harnois), CIMAP, PBS
Date de début : 01/10/20 – Date de fin : 30/09/22
Sujet : Les implants dentaires ou prothèses osseuses en zircone sont une alternative innovante aux implants métalliques dont les risques sanitaires sont nombreux. Ils répondent à un certain nombre d’exigences en terme d’esthétique, de biocompatibilité et de longévité.
Le succès clinique des implants exige une ostéointégration optimale ainsi que l’intégration des muqueuses avec l’implant via la production de fibroblastes.
Le projet SUZI vise à développer des céramiques techniques à base de zircone présentant une bioactivité de surface. Ces nouveaux matériaux répondront à un double objectif : faciliter l’ostéointégration de l’implant au sein des tissus et présenter des propriétés antibactériennes et/ou antibioadhésives.
RIN Recherche Emergent
DEPLACE – RMN/DRX/D(e)FT Pour LA caractérisation et la Compréhension de conducteurs anioniquEs
Porteur : LCS
Partenaire : CRISMAT N. Barrier
Date de début : 01/10/20 – Date de fin : 31/10/21
Résumé : Le projet DEPLACE (Approche combinée RMN/DRX/D[e]FT Pour LA caractérisation et la compréhension de Conducteurs anioniquEs) a pour ambition de développer en Normandie et plus particulièrement à Caen, dans le cadre du « projet de recherche émergent » du RIN RECHERCHE 2020, une compétence unique dans les approches combinées RMN, DRX et DFT pour l’étude et la compréhension des propriétés de conducteurs anioniques. L’approche sera bien sûr ultérieurement extensible à la caractérisation de beaucoup d’autres types de matériaux (p. ex., batteries, zéolithes, catalyseurs, etc.).
Le savoir-faire issu de l’étude devrait permettre aux deux équipes du CRISMAT et du LCS, d’une part de renforcer leurs collaborations déjà existantes dans d’autres domaines, d’autre part, et surtout, de mettre en avant une combinaison originale de techniques, combinaison peu présente nationalement et parfaitement compétitive internationalement. Il s’agit donc de développer une nouvelle compétence méthodologique, instrumentale et interdisciplinaire.
RIN Recherche FEDER
PLATEFORME FEDERIM – Fédération de Recherche IRMA (FR CNRS 3095) : Microsocpie en champ proche UHV VT
Porteur : A. Ruyter
Partenaires : IRMA, CIMAP, GPM
Interactions industrielles : Codex International et Murata Manufacturing
Date de début : 01/10/20 – Date de fin : 31/08/23
Résumé : Demande d’équipement : Microscope en champ proche (AFM – Atomic Force Microscope- & STM – Scanning Tunneling Microscope-) sous ultra-vide (UHV) et en température variable (de 50 à 650 K).
Cet équipement constitue un complément fondamental aux moyens d’investigation déjà présent sur la plateforme « Microscopie » gérée par la fédération de recherche IRMA. Il permet, dans le cadre de la recherche menée sur les films minces, d’établir le lien entre les propriétés cristallochimiques étudiées en microscopie électronique (effets de contrainte liés au substrat, cristallographie des interfaces,…) et les propriétés surfaciques morphologiques, électriques et/ou magnétiques mesurées par microscopie de champ proche.
La pertinence du projet est en lien direct avec les principales actions envisagées dans le cadre de la plateforme « Microscopie ». Le projet FEDERIM a pour but de dynamiser cette dernière en augmentant sa visibilité nationale autant qu’internationale par un accroissement de l’offre de service et une mutualisation des outils en accord avec les besoins locaux, voire régionaux de la recherche.
RIN Recherche Emergent FEDER
H2CO2 -Nouveaux materiaux à base d’oxyde fer pour le stockage reversible de l’hydrogene – Decomposition photocatalytique de l’acide formique en H2 et CO2
Coordinateur : LCS
Partenaire : CRISMAT : C. Martin
Partenaire : LCS
Date de début : 01/10/20 – Date de fin : 30/09/22
Résumé : Le projet concerne la mise au point d’oxydes de fer pour leur utilisation dans des réactions photocatalytiques clefs telles la décomposition photocatalytique de l’AF. Il s’agit de trouver une alternative à TiO2, semi-conducteur le plus utilisé actuellement, ou aux catalyseurs à base de métaux précieux, en élaborant des matériaux plus efficaces car adaptés à un fonctionnement sur une plus large gamme du spectre solaire, stables, éco-compatibles et abondants. Les oxydes de fer présentent une grande modularité de leurs propriétés électroniques et leur magnétisme permet une récupération aisée du photocatalyseur après la réaction dans l’eau.
L’objectif du projet H2CO2 est de préparer et d’étudier de nouveaux photocatalyseurs à base d’oxydes de fer permettant une déshydrogénation sélective de l’acide formique sous irradiation solaire (lumière visible).
RIN Recherche Emergent
M2CS
Porteur : J. Noudem
Date de début :01/10/20 – Date de fin : 30/09/22
Résumé : Le travail que nous proposons porte sur l’utilisation des matériaux intermétalliques MgB2 (Tc = 39 K) comme aimants supraconducteurs (appelés aussi cryo-aimants). Nous visons plus particulièrement les supraconducteurs comportant des “parois multiples ” et des pièces de formes complexes pour les utiliser comme des sources compactes de champ magnétique intense (>2T) à un coût moindre (voir annexe) que les aimants supraconducteurs conventionnels.
Nous proposons pour cela de réaliser des cryo-aimants de grandes dimensions qui pourraient trouver leurs applications, soit dans les systèmes de lévitation magnétique, ou bien comme sources portables de champ magnétique ou encore dans les moteurs et générateurs électriques à forte puissance massique destinés à l’aéronautique et aux éoliennes
2019
RIN Recherche Tremplin
RECYLION – Développement d’un procédé de RECYclage desbatteries Lithium-ION à faible empreinte environnementale
Porteur : V. Pralong
Date de début : 01/10/19 – Date de fin : 30/09/22
Résumé : Les batteries lithium-ion connaissent actuellement un fort développement grâce à leur potentiel énergétique, leur procédé de fabrication et leur faible coût. Ce type de batteries est utilisé dans les équipements électroniques dont le nombre ne cesse de croître ces dernières années, mais ces batteries se trouvent également être, dans la plupart des cas, les batteries utilisés dans les véhicules électriques. Dans un contexte de transition énergétique, le nombre de ces véhicules va connaître un fort taux de croissance, et s’accompagnera d’une hausse de la demande en batteries, donc en matières premières pour les fabriquer. Parmi les éléments qui composent ces batteries, se trouvent le lithium (qui représente 2 à 12% en masse de la batterie, selon le fabricant), le cobalt (5 à 30%) et le nickel (jusqu’à 10%) [1]. La hausse de la demande a provoqué une augmentation de la valeur de ces éléments. Dans le cas du lithium par exemple, on a assisté depuis 2013, à une croissance des prix d’environ
140 %.
Dans ce cadre, le Groupe de Physique des Matériaux, en partenariat avec le CRISMAT, a mis au point un procédé durable de recyclage des composés contenus dans les batteries lithium-ion, permettant d’isoler les éléments chimiques contenus dans ces matériaux, tels que le lithium, le cobalt, le nickel, le manganèse, le fer (déclaration d’invention en cours de rédaction).
RIN Recherche FEDER
FORGEADDITIVE
Porteur : C.Manière
Date de début : 01/10/19
Résumé : Depuis 2010, la fabrication additive (FA) a pris une place de premier plan dans le domaine des sciences des matériaux[1]. Ce nouveau domaine a d’ores et déjà révolutionné la métallurgie des poudres, le frittage et est en passe de devenir un mode de production à part entière. Plusieurs technologies ont vu le jour, la fusion sélective, l’impression par jet de liant, la stéréolithographie (basée sur la photopolymérisation de barbotine) et les approches par extrusion (robocasting). Dans ce contexte, le projet FORGEADDITIVE consiste à étudier la combinaison entre l’impression de crus 3D céramiques et le frittage sous charge. Cette combinaison permet de bénéficier des avantages de la technologie de fabrication additive pour obtenir des formes très complexes et de bénéficier des propriétés hautes performances des microstructures frittées sous charge (nanograins, transparence, etc.).
RIN Tremplin FEDER
PLDSurf – Ablation Laser de Grande Surface PLDsurf
Porteur : U. Lüders
Partenaires: Christophe Labbé (CIMAP)
Date de début : 01/10/19 – Date de fin : 30/09/22
Résumé : L’objectif de ce projet PLDsurf est d’élaborer des échantillons de taille de 4 pouces avec des matériaux technologiquement intéressants par ablation laser pulsé, notamment le conducteur transparent SrVO3. L’articulation de ce projet avec d’autres projets déjà en cours au CRISMAT permettra d’utiliser des substrats bas coût ou des substrats habituellement utilisés dans l’industrie pour élaborer ces couches minces cristallines et ainsi démontrer tout leur potentiel pour l’application grâce à leurs propriétés fonctionnelles exceptionnelles. Ce dernier point est spécialement important pour les oxydes à structure pérovskite, qui montrent une large gamme de propriétés intéressantes (ferroélectricité, ferromagnétisme, supraconductivité…), mais dont la croissance de couches minces reste en grande partie restreinte aux substrats monocristallins.
RIN FEDER
CLIP FAM – Caractérisation du lit de poudre en fabrication additive métallique
Porteur : E. Hug
Durée du projet : 36 mois
Résumé : Contrairement à la fabrication de pièces par enlèvement de matière, la fabrication additive métallique permet de réaliser des formes complexes avec des séries flexibles. On estime aujourd’hui une croissance mondiale du marché relatif à cette technologie récente d’environ 20 % annuel. Les propriétés fonctionnelles des alliages métalliques obtenus en fabrication additive sont fortement dépendantes des paramètres généraux du procédé à travers la microstructure du matériau élaboré. Ainsi, la présence de porosités, d’une texture cristallographique ou morphologique, la présence de zones de matière non fondue, les contraintes résiduelles issues des gradients thermiques sont autant de facteurs pouvant nuire aux propriétés mécaniques des pièces obtenues en FA comparativement à une élaboration classique par coulée.
Ces différents défauts sont en partie liée aux caractéristiques de la poudre utilisée lors de la fabrication. A l’heure actuelle, la caractérisation de la poudre n’est pas représentative de la réalité du procédé et relativement coûteuse. Le développement d’un outil de caractérisation réaliste et simple de qualification des poudres en fabrication additive métallique permettrait de garantir une production optimale et une réduction des coûts.
Le Groupe de Métallurgie du CRISMAT participe en ce sens au projet CLIP FAM (Caractérisation du Lit de Poudre pour la Fabrication Additive Métallique) financé par la région Normandie et l’Union Européenne. Ce projet s’articule autour d’un consortium Normand de laboratoires académiques ainsi que de partenaires académiques. De faible maturité (TRL4), CLIP FAM permettra une meilleure compréhension du rôle joué par les caractéristiques du lit de poudre sur les propriétés générales de pièces métalliques obtenue en fabrication additive.
PROJETS COLLABORATIFS
CIBOX – Cibles d’Oxydes
Porteur : W. Prellier
Partenaire : CODEX International
Date de début : 01/09/19 – Date de fin : 30/06/22
Montant : 138k€
Résumé : L’objectif de ce projet est de développer des cibles d’oxydes de pulvérisation cathodique, et d’ablation laser pulsé pour des applications électroniques. On cherchera à atteindre une bonne valeur technique des cibles (pureté >99.9%, densité >97%, homogénéité, reproductibilité), en minimisant le coût, afin de maintenir la position de leadership sur le territoire. Les matériaux devront avoir une dimension standard, en diamètre et épaisseur. Ce projet a pour but ledéveloppement de cibles céramiques et la production de cibles performantes reproductibles, fiables et durables et utilisables dans des équipements de dépôts variés.
En effet, une fois les conditions de synthèse et de frittage optimisées lors de la première phase du projet, nous nous attacherons à vérifier la reproductibilité des échantillons et à mettre en œuvre une démarche qualité. Cette dynamique est essentielle pour offrir aux entreprises une recherche partenariale à forte valeur ajoutée.
2018
RIN Recherche
REFEREE – Refroidissement radiatif diurne pour l’économie d’énergie
Porteur : R. Daou
Partenaire : CIMAP
Date de début : 01/10/18 – Date de fin : 30/09/21
Résumé : La consommation mondiale d’énergie pour la climatisation à elle seule devrait augmenter de 33 fois d’ici 2100, à mesure que les revenus des pays en développement augmenteront et que l’urbanisation progressera. Au milieu du siècle, les gens utiliseront plus d’énergie pour le refroidissement que pour le chauffage. Et comme le froid est toujours massivement produit par la combustion de combustibles fossiles, les objectifs d’émissions convenus lors du dernier sommet climatique de Bonn (COP23) risquent d’être dépassés par une cruelle ironie du changement climatique : le refroidissement rend la planète plus chaude! Le projet REFEREE a pour objectif de réaliser une surface réfrigérante radiative passive (SRR) diurne basée sur une technologie peu coûteuse et robuste aux performances démontrées soit par un flux de puissance réfrigérante de l’ordre de 100W/m², soit par l’entretien d’un écart de température avec l’ambiant de l’ordre de 10°C.
RIN PLACENANO – Plateforme de Caractérisations Electriques jusqu’aux échelles Nanométriques
Porteur : R. Coq Germanicus
Partenaires : GREYC, CIMAP
Date de début :01/09/18 – Date de fin : 30/09/21
Résumé : Le projet PLACENANO a pour objectif la caractérisation et l’identification des défauts ainsi que l’évaluation de leurs effets sur le comportement électrique de composants à base de matériaux semiconducteurs III-V et/ou d’oxydes fonctionnels. Le champ d’application concerne l’électronique de puissance et haute fréquence, les capteurs magnétiques et de rayonnement. C’est la complémentarité des différentes techniques de caractérisation jusqu’aux échelles nanométriques développées dans quatre laboratoires normands : GREYC, CIMAP, CRISMAT et GPM, qui fait la force et l’originalité du projet. En effet chaque acteur contribuera sous différents angles à l’identification et à la signature des défauts. Les méthodes complémentaires d’expérimentation spectroscopique, optique, de mesure de bruit, de champ proche et de microstructure vont permettre de mettre en valeur la relation entre la présence du défaut et son impact sur les propriétés électriques. L’objectif recherché est d’unir nos expertises autour d’une même thématique afin de définir et de prédire les réponses à l’échelle du composant, dispositif et système.
RIN Recherche
DIXOS – Diffraction X et SHG Operando
Porteur : N. Barrier
Partenaires : Laboratoire SMS EA3233 / LCS
Date de début :01/10/18 – Date de fin : 31/03/21
Résumé : Ce projet est né de collaborations déjà existantes (formalisées ou non) entre les partenaires du fait de leurs intérêts scientifiques communs. Sa force repose aussi sur leur reconnaissance internationale : SMS (Rouen) pour sa maîtrise de la cristallisation de composés moléculaires, CRISMAT (Caen) pour la synthèse et les caractérisations physico-chimiques d’oxydes multifonctionnels et LCS (Caen) avec le développement de matériaux poreux (zéolithes).
Création et caractérisation de nouveaux matériaux innovants grâce aux études in situ et operando de leurs synthèses et de leurs réactivités.
Il s’agit également de comprendre les chemins de cristallisation (ou de synthèse) des matériaux en mettant en évidence des états transitoires qui ne peuvent être observés que par des techniques operando sensibles à la cristallinité de la matière.
La réalisation de ce projet passera tout d’abord par le développement et l’achat de diffractomètres RX et dispositifs de mesures de génération de seconde harmonique in situ et operando permettant les suivis de réactions solvothermales et en milieu solide.
Projet collaboratif FEDER
CASTOR – CérAmiques Sulfures ThermOelectRiques
Porteur : E.Guilmeau
Partenaire : SOLCERA
Date de début : 01/10/18 – Date de fin : 31/03/22
Résumé : L’objectif de ce projet est de développer des céramiques sulfures de grande taille possédant des propriétés thermoélectriques et mécaniques élevées. On cherchera à atteindre une figure de mérite moyenne ZT de 1 à 400°C.
La première approche, qui couvre la première moitié du projet (18 mois), porte sur l’optimisation du procédé d’élaboration de composés sulfures. L’objectif est de développer une chaîne de fabrication adaptée à la production industrielle de pièces céramiques sulfures. Les expériences seront essentiellement focalisées sur le composé Cu26V2Sn6532 présentant des performances élevées. Des expériences sur d’autres composés pourront être menées. Les expériences viseront à optimiser d’une part la production des poudres par mécanosynthèse, d’autre part leurs techniques de densification par pressage à chaud pour obtenir des échantillons robustes et performants. D’autres techniques d’élaboration alternative comme la combustion chimique et le frittage naturel sous atmosphère seront considérés.
La deuxième action du projet vise à produire des échantillons de grande taille. Une fois les conditions de frittage optimisées lors de la première phase du projet, nous nous attacherons à produire des pièces céramiques pouvant atteindre des diamètres de l’ordre de 8-10 cm. Ces matériaux seront produits chez SOLCERA par pressage à chaud. SOLCERA dispose d’un réel savoir-faire dans le frittage de composés sulfures céramiques et apportera toutes ses compétences au projet.
2017
RIN Recherche
TEMPO – Influence du dopage en fer dans des composés ThErmoélectriques et Multiferroïques à Propriétés Optimisées
Porteur : S. Hébert
Partenaire GPM
Résumé : Le projet TEMPO porte sur l’achat de deux équipements complémentaires pour mener à bien les études magnétiques grâce à l’acquisition d’un magnétomètre à Squid, et d’une bobine supraconductrice pour un spectromètre Mössbauer. Ces deux équipements permettront de déterminer les propriétés magnétiques de ces matériaux jusqu’à 7T, et dans une grande gamme de température (entre 4K et 300K, et jusqu’à 400K pour le magnétomètre à Squid). Ils constitueront un ensemble unique et pérenne en Normandie pour l’étude du magnétisme des matériaux fonctionnels.
La détermination des propriétés magnétiques est essentielle pour de nombreuses problématiques liées à l’Energie, et la compréhension du magnétisme des matériaux pour l’Energie constitue une activité très fédératrice au sein du laboratoire CRISMAT. En outre, le couplage avec la spectroscopie Mössbauer réalisée au GPM permettra d’améliorer nos connaissances et ainsi d’optimiser les performances de ces matériaux, grâce à cette sonde locale, très complémentaire de la magnétométrie à Squid. Ce projet permettra la mise en place d’un ensemble unique en Normandie dédié au magnétisme, nécessaire au développement de nombreux projets de recherche sur les matériaux durables et intelligents.