Embed Size (px)
Citation preview
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Matériaux de construction à vocation germicide et autonettoyante
Conditionnement dynamique de l’air intérieur par photocatalyse
Banc de test de matériaux photocatalytiques
Caractériser Thèse de Delphine Bourdin: Composés Organiques Volatils émis par les matériaux de construction : impact sur la qualité de l’air intérieur Partenaires: Université de Pau (LaTEP), Nobatek Thèse de Jane Vignau-Laulhère: Préleveurs passifs à base de matériaux sol-gel nanoporeux pour la mesure de contaminants dans l’air et à l’émission des matériaux en vue d’améliorer le diagnostic dans les environnements intérieurs Partenaires: LaTEP, ETHERA Thèse de Mylène Ghislain: Développement d’un outil de mesure in situ de Composés Organiques Semi-Volatils émis par les matériaux – Contribution à l’évaluation de la qualité de l’air intérieur Partenaires: ADEME, EHESP (LERES) Référencement CSTB: Réalisation d’études sur la pollution des lieux de vie
Etudier les processus et Prédire COVBAT-BOIS (ADEME CORTEA): Nature et déterminants de la contamination aux Composés Organiques Volatils (COV) et prédiction de la qualité de l’air intérieur dans les BATiments à ossature BOIS) Partenaires: Université de Limoges, Ethera, LaTEP
Concevoir Thèse d’Andrei Grishin: Matériaux nano-micro composites interactifs : mécanismes d’actions et applications dans des processus chimiques et microbiologiques Projet de coopération internationale franco-russe Matériaux de construction interactifs pour le conditionnement passif de l'air intérieur, actions germicide et autonettoyante Partenaires: Université de Belgorod SAFE-PHOTOCAT(ADEME CORTEA) : Evaluation des performances, de l’innocuité et de l’émission de nanoparticules de systèmes et de matériaux photocatalytiques commerciaux pour l’épuration de l’air intérieur Partenaires: UMR 5254 CNRS IPREM, Nobatek
POLE RIME
(Recherche sur les Interactions
Matériaux-Environnement)
MAÎTRISER LES IMPACTS DES MATÉRIAUX, DES PROCÉDÉS ET PROCESSUS ASSOCIES SUR LA
QUALITÉ DE L’AIR INTÉRIEUR : UN ENJEU SANITAIRE D’AVENIR
Concevoir Développement des nouveaux matériaux interactifs: nano-, micro-composites interactifs, photocatalyseurs ayant des propriétés de décontamination
Caractériser
Etudier les processus
Prédire
(modélisation, simulation)
Concevoir
Une approche intégrée
Objectif: Définir une approche intégrée associant des outils de diagnostic, de modélisation et de remédiation afin d’offrir des solutions efficaces de gestion et d’amélioration de la qualité de l’air intérieur.
Enjeu: Intégrer la qualité de l’air intérieur comme élément indispensable de la démarche de construction ou de rénovation durables, tout en répondant aux enjeux réglementaires et énergétiques.
Axe PSEM (Propriétés Sanitaires et
Environnementales des Matériaux)
Méthodologies, Technologies et Innovations Caractériser Développement de techniques de micro-extraction sur phase solide (SPME) et de capteurs nanoporeux dopés dédiés à la mesure de contaminants organiques en trace dans l’air et à l’interface matériau/air (Recherche d’exhaustivité et de spécificité des mesures)
Etudier les processus et prédire Etude en laboratoire et in situ des processus impliqués dans l’émission et
les échanges matériaux-air de COV et COSV Modélisation de la qualité de l’air intérieur intégrant les échanges de
contaminants entre les matériaux et l’air intérieur (et les transferts de matière dans l’enveloppe du bâtiment).
Prédiction d’impacts et bilan des contributions des matériaux à la qualité de l’air intérieur
DOSEC Concentration de COV à l’interface matériau/air
SPME
Détail d’une fibre SPME (PDMS/Carboxen)
Projets et collaborations
Chiffres clés 2013: - 2 projets structurants retenus (AAP CORTEA – ADEME) - 2 thèses Cifre (Nobatek, Ethera) et 1 thèse ADEME - 5 partenaires académiques, 3 entreprises/ centres techniques
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Partenaires : ARMINES: Centre des Matériaux (Mines Paristech), Centre de Morphologie Mathématique (Mines Paristech) Centre des Matériaux des Mines d’Alès (Mines Alès) Centre de Robotique ((Mines Paristech) ; Institut des Nanosciences de Paris (INSP) ; Naxagoras Technology ; ELDIM ; Scalable Graphics ; Digital Color Communications, PSA Peugeot Citroën
POLE RIME
(Recherche sur les Interactions
Matériaux-Environnement)
Applications dans le secteur de l’automobile
Outil prédictif de la perception visuelle par les clients des pièces d’intérieur véhicule
Descriptif : Développement d’un modèle permettant de prédire les attentes et la perception visuelle du client sur des pièces intérieures du véhicule. Le travail, qui se concentre sur les pièces grainées, relie le sensoriel à l’ingénierie des matériaux dans le but de mesurer l'impact du choix du couple matériau/procédé sur la qualité perçue.
Principe : A travers la création d’un référentiel visuel, et d’un set de mesures instrumentales, il est possible d’évaluer les caractéristiques sensorielles des couples matériaux/procédés à disposition. Le croisement entre ces caractéristiques sensorielles et les préférences clients nous permettrons de fournir des préconisations matière en fonction de la qualité perçue.
Descriptif : L’objectif est de maîtriser l’aspect visuel des matériaux dans la phase de conception (dans un cadre de création stylistique) : Le projet passe par un travail de création de
modèles, partant de la formulation d’un matériau manufacturable pour permettre une restitution visuelle réaliste.
La seconde étape est de valider ces modèles sur le plan physique (validation objective) et sur le plant perceptif (validation subjective).
L’ensemble s’inscrit dans un processus de conception structuré sur l’interaction entre une phase de formulation des composés réels et une phase de visualisation virtuelle du matériau à l’étude.
ANR MATETPRO LIMA ( Lumière Interaction Matériaux Aspect)
Formulation Modélisation Faisabilité Elaboration
Visualisation Validations physiques
Validations perceptives
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Caractériser Projet RMPAP : Recyclages multiples et Propriétés d’Aspect des Polymères. Partenaires: Mines Paristech, Mines de St-Etienne Projet Etalons : Perception sensorielle de l’aspect métallique de matériaux divers – Mise en relation de l’espace perceptif et de l’espace de caractérisation physique. Partenaires: Mines Paristech, Mines de St-Etienne
Etudier les processus et Prédire Projet FERRARI: Etude de processus de salissure sur les textiles techniques - Partenaire: Serge Ferrari Thèse de Caterina Passaro : Outil prédictif de la perception client tactile et visuelle des pièces d’intérieur véhicule en fonction de la composition et du procédé de fabrication utilisé - Partenaire: Renault. Thèse d’Amandine Monnard : Comportement dans le temps de matériaux pulvérulents à l’interface support minéral/air .- Partenaire: Université de Bordeaux Thèse de Nicolas Concha-Lozano : Compatibilité et durabilité des pierres de substitution dans les monuments. Aspects physico-chimiques et visuels Thèse de Victor Médina : Visio-perceptive validation methods for physically-based image synthesis (Méthodes de validation visio-perceptive en synthèse d’image physico-réaliste) – Partenaires : Peugeot ; Mines ParisTech.
Concevoir Thèse de Julien Loste: Elaboration de matériaux composites transparents à base de nano-hybrides fonctionnels Partenaires: Université de Pau et des pays de l’Adour – Cofinancement : Communauté d’agglomération de Pau. ANR LIMA : Lumière Interactions Matériaux Aspect. Partenaires : Mines-Paristech (CMM, CAOR, CdM) ; Institut des Nanosciences de Paris ; Naxagoras Technology ; ELDIM ; Scalable Graphics ; PSA Peugeot Citroën
POLE RIME
(Recherche sur les Interactions
Matériaux-Environnement)
MAÎTRISER LES INTERACTIONS MATÉRIAUX-ENVIRONNEMENT DANS LEURS
IMPLICATIONS PSYCHOSENSORIELLES
Concevoir Développement des nouveaux matériaux aux propriétés sensorielles innovantes et maîtrisées
Caractériser
Etudier les processus
Prédire
(modélisation, simulation)
Concevoir
Une approche intégrée
Objectifs: Etudier, maîtriser et prédire les propriétés psychosensorielles des matériaux depuis les stimuli générés par les matériaux jusqu’à leur perception.
Enjeux: Caractériser des propriétés visuelles et tactiles complexes - Elaborer une ingénierie des matériaux basée sur des critères perceptuels – Etudier les processus physico-chimiques ayant une influence sur les propriétés psychosensorielles.
Axe PPSM (Propriétés PsychoSensorielles
des Matériaux)
Méthodologies, Technologies et Innovations Caractériser Développement de méthodologies de caractérisation des propriétés d’aspect : conditions de mesures, représentations des données issues des mesures, définition et calcul de paramètres pertinents. Développement d’approches qui permettent le pilotage de l’optimisation des matériaux par les propriétés perçues et non par les propriétés mesurées instrumentalement.
Etudier les processus et prédire Etude des matériaux et des procédés sous l’angle de la génération de
stimuli sensoriels. Adaptation de modèles optiques pour prédire des propriétés d’aspect. Prendre en compte la variable temporelle (vieillissement des matériaux,
modifications des propriétés hygrothermiques) et intégrer la notion d’acceptabilité des variations d’aspect.
Projets et collaborations
Espaces sémantiques matériaux métalliques (orange) et polymères à
aspect métallique (bleu)
Adaptation du calcul d’un coefficient de transmission au cas de l’enrobage d’une particule par une couche
non-absorbante.
Caractérisation de matériaux in situ
Influence de la vision stéréoscopique sur l’appréciation visuelle du taux de charges (paillettes) d’un vernis
Contact Site web
0
10
20
30
40
50
60
70
36 37 40 46 2 4 5 13
2012 2013
C a
ir /
C S
ol
Semaine
Sol: Dépôt progressif d’ α–pinène
Nouvelles approches de mesure et de modélisation pour évaluer et prédire l’impact des matériaux sur la qualité de l’air intérieur
Delphine Bourdin, Christophe Cantau, Pierre Mocho, Valérie Desauziers
[email protected] www.mines-ales.fr
OBJECTIF: étude in situ des matériaux sources de COV et de formaldéhyde pour une meilleure compréhension des échanges matériaux/air et de leur impact sur la qualité de l’air intérieur.
Site d’étude: Collège HQE neuf étudié sur une période de 6 mois à partir de sa livraison (septembre 2012 – mars 2013). Campagnes d’échantillonnage toutes les 2 semaines dans une salle de classe inoccupée.
Matériau Surface (m²) Etiquetage sanitaire
Mur Peinture 52.2 A +
Sol Linoleum 49.0 Non fourni par l’architecte
Plafond Dalle de plâtre + laine de roche 29.0 A +
Porte Panneau particules+MDF 2.0 A+
Tableau interactif Résine mélamine –formaldéhyde 1.9
Matériaux non concernés par l’étiquetage
Tableau blanc 2.3
Chaises Hêtre vernis 6.7
Bureaux (dessus + dessous) Panneau de particules + stratifié 20.0
Rideau polyester 11.0
Partenaires
Systèmes de mesure simples adaptés au diagnostic sur site: prélèvement passif par SPME
1 - Mise sous vide du flacon
2 - Remplissage du flacon par l’air à prélever
3 – Pré-concentration par SPME
SPME-Adapter
COV dans l’air
Désorption thermique directement dans l’injecteur du GC
COV à l’interface matériau/air
DOSEC*
*Device for On-site Emission Control
Fibre SPME modifiée pour l’analyse simultanée
formaldéhyde + COV
Identification des sources de COV et de formaldéhyde
Mise en évidence de phénomènes d’adsorption/désorption
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
36 37 40 42 46 49 2 4 5
2012 2013
Co
nce
ntr
atio
n d
e s
urf
ace
(µ
g.m
-3)
Semaine
Rideau: Adsorption d’ α–pinène favorisée par la nature fibreuse du matériau. Différence entre semaines 42 et 46: le rideau a été enlevé de la salle de classe
Hexanal α-pinène Formaldéhyde
Modèle prédictif de la qualité de l’air intérieur
y = 0,7978x R² = 0,7827
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30
Con
cent
ratio
n m
esur
ée
(µg/
Nm
3)
Concentration estimée par le modèle (µg/Nm3)
Modèle monozone « Box Model »
𝑑𝐶𝑖𝑑𝑡
= 𝑄𝑗𝑖
𝑚
𝑗=1
+ 𝑎𝑖𝑟𝑓𝐶𝑒𝑥𝑡 − 𝑎𝑖𝑟𝐶𝑖 − 𝑈𝑑𝑒𝑝 𝐴
𝑉 𝐶𝑖
t : temps (s) Ci , Cext, C0 : concentration intérieure, extérieure, initiale de l’espèce i (ppb)
Udep : vitesse de dépôt de l’espèce (m.s-1) A , V : surface totale (m²), volume de la pièce (m3) λair : taux de renouvellement d’air (s-1) f : facteur d’infiltration extérieur/intérieur ( 0< f< 1) Qji : taux d’émissions matériaux 1 à m (ppb.s-1)
Cext, λairf émission dépôt
CiCi, λair
Formaldéhyde
C2MA (site de Pau) - Pôle RIME « Interactions Matériaux/Environnement »
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Comportement hyperélastique anisotrope endommageable : SEBS calandré, (th O. Jaudouin / Projet FlexResist1)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0 1 2 3 4 5 6 7 8
ST (CD)
ST (TD)
ST (45)dam
age
1 2 3 4 5 6 7 8lx
TD:dx1
CD:dx1
CD:dx2
TD:dx2CD, TD:dx3
lx1 lx2 lx3
Pôle MPA Matériaux Polymères Avancés Axe Comportement Mécanique et Tenue en Service (CoMeTeS)
CONTEXTE
La filière matériau développée au C2MA/EMA impose une connexion entre différents domaines disciplinaires : concernant le Pôle « Matériaux Polymères Avancés », on retrouve l’élaboration (synthèse et formulation) de matériaux composites à matrice polymère, le génie des procédés et l’étude des propriétés fonctionnelles dans l’environnement d’utilisation. Pour accompagner cette filière du stade des ressources matières au produit fini, l’Axe CoMeTeS développe des approches de caractérisation mécanique généralement associées à l’étude des interfaces/interphases et l’identification des comportements endommageables sous sollicitations de service.
OBJECTIFS
Amélioration de la tenue en service des structures composites à matrice polymère sous sollicitations couplées. AERES- thème prioritaire 3 du pôle MPA → vers un calcul prédictif des structures en service.
Développement de modèles de comportement micro-mécaniques basées sur une analyse de la microstructure AERES - thème prioritaire 4 du pôle MPA → vers l’amélioration des formulations et des procédés.
COLLABORATIONS:
Févr
ier 2
014
Eval
uatio
n AE
RES
)(0678.03,11434 2
ll
cM
Mc StressNeat silica
Coupling treatment
Surface treatment 1Surface treatment 2Surface treatment 3
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
8350 10350 12350 14350 16350 18350
Mc(g/mol)
d∞
Silice brute
Silice t4
Silices t2, t3
Silice t1
t4
Neat silica
t2 t3
t1
McMullins effect
Renforcement de nano-composites PDMS/Silice (thèse D. Mariot , projet BLUESTAR avec UM2/IAM)
Modélisation multi-physique prédictive du comportement en service des composites renforcés de fibres naturelles,
Maîtrise de la fonctionnalisation des charges (nano-particulaires ou fibreuses) et la mise en œuvre des composites en vue d’améliorer leur tenue en service.
Développement des moyens de vieillissements couplés (Hydro-thermo-mécanique).
Banc de stéréovision – GDR CNRS 2519 Benchmark entre laboratoires nationaux.
Reconstruction de la forme 3D
Gauche Droite
Position initiale
Position finale
Simulation de mouvement de corps rigide
C2MA Centre des
Matériaux des Mines d’Alès
Thème 1 : Etude du vieillissement sous sollicitations couplées (environnement,
contrainte mécanique)
Thème 2 : Homogénéisation de composites à matrice polymère
Thème 3 : Développement d’approche locale du comportement mécanique
Thème 4 : Développement de nouvelles méthodes de caractérisation
Développement de nouvelles approches mettant en lien le type de fonctionnalisation, la morphologie et les propriétés mécaniques ultimes.
prise en compte la décohésion interfaciale (partielle ou totale) dans des modèles micromécaniques,
Application aux nano-composites, bio-composites renforcés fibres naturelles.
Suivi non-destructif du comportement viscoélastique de composites par analyse modale en vibrations libres
Éprouvette testée en vibrations libres
Modèle de calcul EF
Réponse fréquentielle Modes propres
• Modules élastiques
• Amortissement modal
Modélisation phénoménologique des comportements mécaniques: comparaison modèles/expériences et recalage de modèles EF (FEMU Method CinEMA/ZeBuLoN).
Suivi local du comportement mécanique par CIN. Analyse statistique des phénomènes d’instabilités
Vieillissement couplé d’un PLA/Lin, (th A. Régazzi) 3,2
3,4
3,6
3,8
4
4,2
4,4
4,6
0 25 50 75 100 125
Mo
du
le é
last
iqu
e [
GP
a]
Temps [h]
Fluage 10MPa
Immersion
Fluage et immersion
Synergie de dégradation
Académique Industrielle
Sociétés savantes
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Centre des Matériaux des Mines d’Alès Pôle Matériaux Polymères Avancés Axe Compatibilisation et Fonctionnalisation des Surfaces et Interfaces
Contexte
Développement au C2MA de matériaux polymères et composites capables de résister à des conditions environnementale et thermique sévères
Optimisation des propriétés d’usage des matériaux par le développement de mélanges de polymères et de structures (nano)composites
Valorisation de matrice, charges, renforts et additifs issus de ressources renouvelables d’origine naturelle dans des matériaux « hautes performances »
Forte interaction avec les autres axes thématiques et pôles de recherche du C2MA
Objectifs
Développer des protocoles et des procédés de modifications chimique, physico-chimique, mécanique et biologique des surfaces et interfaces
Structurer les matériaux aux échelles moléculaire et microscopique au cours de la mise en œuvre par le contrôle des surfaces et interfaces
Moduler le comportement des matériaux par le contrôle des structures
Enjeux et verrous
Identifier, caractériser et maîtriser les propriétés de nouvelles ressources de matériaux minérales et végétales présentant une forte hétérogénéité
Définir des matériaux modèles permettant de découpler les phénomènes chimique, physico-chimique, mécanique et biologique en jeu
Mettre en place des méthodologies de caractérisation directe et/ou indirecte rendant compte des effets d’interface sur les performances de matériaux hétérophasés et hétérogénes
18 f
évrie
r 20
14
AER
ES
Partenariats
Académique Industriel
Modification de surface de charges et renforts
d’origine végétale
Mise en œuvre / forme
Relations procédé / structure
/ performance
Modification de surface de particules inorganiques
-0,1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
65075085095010501150125013501450
Ab
sorb
ance
un
its
Wavenumber cm-1
raw flax
(+) silane 5%
(+) silane 1%
(+) silane 10%
1365
1201
1159
1103
1150
10261003
700
Si–O–Si +
Si–O–C
Si–OH
Si–O–Si
Si–O–Si
Si–O–CH3
Si–O–Siphysico- chimique
mécanique
spectroscopique analytique
thermique
microscopique
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 5500
200
400
600
800
1000
1200
Hea
t Rea
leas
e R
ate
(W/g
)
Nitrogen flow
Hea
t Rea
leas
e R
ate,
W/g
Polymères purs: PS PA6 Loi des mélanges
Mélanges PS/PA6 80/20 non chargé +SiNP-greffées +SiNP-non modif. Loi des mélanges
Hea
t Rea
leas
e R
ate
(W/g
)
Temperature (°C)
H
eat R
eale
ase
Rat
e, W
/g
Température (°C)
EDX sur nanoparticule de silice fonctionnalisée
Angle de contact sur tissu de lin
Spectre IR sur fibres de lin fonctionnalisées
Faciès de rupture d’un composite PLA / fibres de lin fonctionnalisées
Comportement mécanique de films silicones chargés de silices fonctionnalisées
Dégradation thermique de mélanges PS/PA chargés de nanoparticules de silices fonctionnalisées
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Centre des Matériaux des Mines d’Alès Pôle Matériaux Polymères Avancés Axe Biopolymères, Conditionnement & Interfaces
Contexte
Valorisation de ressources renouvelables pour l’élaboration de matériaux avancés.
Interface entre le génie de l’environnement et la science des matériaux.
Devenir des matériaux dans l’environnement pour en "réduire l’empreinte".
Interactions matériaux-microorganismes. Valorisation de ressources métallifères (mine urbaine, effluents
industriels …)
Objectifs
Développer de nouveaux matériaux à partir de ressources renouvelables (chitosane, alginate, …) et en mettant à profit leurs interactions avec les métaux (biopolymères pour la catalyse supportée, matériaux à visée antimicrobienne …).
Développer des procédés innovants de traitement des eaux à partir de biopolymères (adsorption, coagulation/floculation,…).
Fonctionnaliser les matériaux (chimiquement et physiquement) pour en faciliter la mise en œuvre (procédés d’encapsulation: liquides ioniques, micro/nanoparticules; mise en forme des biopolymères).
Elaborer des méthodologies de caractérisation et d’étude des phénomènes de biodégradation des matériaux (avec l’Axe "Ecomatériaux et Cycle de Vie").
Faciliter la gestion des matériaux en fin de vie. Enjeux et Verrous
Procédés d’encapsulation et de mise en forme: pour une gestion simultanée des propriétés de confinement et de transfert de matière.
Améliorer la compétitivité de ces matériaux (ressources renouvelables) pour en faciliter le transfert industriel.
Diversifier les champs d’application de ces matériaux. Maîtriser la gestion du biofilm pour la protection des
matériaux ou pour en faciliter la dégradation. Elaborer un outil de décision rapide et fiable pour la gestion
des filières de traitement des matériaux biosourcés. Fé
vrie
r 201
4 Ev
alua
tion
AER
ES
Collaborations
Institut Charles Gerhardt, Montpellier / Equipe MACS (Matériaux Avancés pour la Catalyse et la Santé) / Intégration dans le Groupe R2M2 (des Ressources Renouvelables aux Matériaux et Molécules, Dr. F. Quignard) (E.G., T.V.)
Consortium Européen du Projet BIOMETAL DEMO (biosorption).
Universidad de Guanajuato (Mexique) (résines imprégnées, liquides ioniques, biopolymères).
Universitat Politechnica de Catalunya (Espagne) (biosorption) CEA Marcoule (Encapsulation d’échangeurs ioniques).
TUBES
FIBRE CREUSE
MEMBRANE SPHERE CREUSE
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Pôle MPA Matériaux Polymères Avancés Axe Endommagement thermique et comportement au feu
Animateur: Laurent FERRY
Contexte
Sécurité incendie Réglementation de plus en plus sévère
Sécurité sanitaire et environnementale Produits non toxiques Produits à faible impact environnemental
Développement durable Biosourçabilité des matières premières Recyclabilité des produits
Formulation de matériaux à réaction au feu améliorée
Févr
ier 2
014
AER
ES
Objectifs
Amélioration des propriétés liées au comportement au feu de matériaux polymères par le biais du développement de systèmes retardateurs de flamme (RF) multi-composants et écologiquement compatibles
Compréhension des mécanismes d’ignifugation et des relations microstructure/comportement au feu
Approche multi-échelle de la réaction feu
De la réaction au feu aux performances globales des matériaux
...),,,,,,,,( 0 hαερCkQxtfT p ),( AETf
dt
dm ),%( 2OTfHRR
Collaborations: LNE, IRSN, ISR CEA, ACOME
Verrous Identifier les mécanismes et leur cinétique Etablir des lois de changement d’échelle
Verrous Maitrise des modifications chimiques Maitrise des procédés de mise en oeuvre Compréhension des interactions entre constituants du système RF
Verrous Identifier l’influence des RF sur les propriétés
fonctionnelles des matériaux Développer des méthodes permettant
d’identifier la présence de RF
Collaborations:
Blue Star, Sulitec, ANSES, EDF
Collaborations:
ICGM, Centre Henri Tudor, Rio Tinto, Toyal, St Gobain
C2MA Centre des
Matériaux des Mines d’Alès
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Axe de recherche « Eco-Matériaux et Cycle de Vie»
EMCV
Janv
ier 2
012
Nom
de
l’évé
nem
ent
Etude du recyclage de composites renforcés par des farines de bois
L’utilisation des composites à charges végétales connait dernièrement une importance croissante dans les domaines de l’automobile et de la construction. L’un des matériaux les plus répandus sur le marché de la construction est ainsi le polypropylène renforcés de bois.
Evaluer le comportement en recyclage de matériaux entièrement ou partiellement bio-sourcés. Comprendre la dégradation au cours de la re-tranformation. Mesurer l’effet de la taille des particules de bois, l’influence de l’ajout d’un agent de couplage et du vieillissement des biocomposites.
• Bonne stabilité des propriétés mécaniques des biocomposites jusqu’à 5 cycles
• Léger impact de la taille initiale des particules de bois (les plus petites ont tendance à s’agglomérer)
• Diminution de la viscosité du PP vierge probablement due aux scissions de chaînes après recyclage
• Pas de variation de la viscosité des biocomposites
• Combinaison de la réticulation et de la scission de chaînes de la matrice PP
• Evolution de la morphologie et de la dispersion des WF très probable (travail en cours)
Production
Utilisation Tri
Recyclage
Broyage puis intégration dans
la chaîne de production
Extrusion
Vieillissement hygrothermique ou
photochimique
Injection Cycle de vie du biocomposite
Conclusions
Projet « End of Life of
Biocomposites
(ENOLIBIO)
Résultats
Objectif
Contexte
Auteurs
Partenaires
Lata Soccalingame Didier Perrin Jean-Charles Bénézet Anne Bergeret Panneau de porte
automobile Dekking
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Axe de recherche « Eco-Matériaux et Cycle de Vie»
EMCV
Janv
ier 2
012
Nom
de
l’évé
nem
ent
Le développement de matériaux plus respectueux de l’environnement est devenu une préoccupation majeure pour le monde industriel et cela répond à une demande sociétale croissante. Actuellement, les axes de recherches sur ces matériaux concernent les matériaux biosourcés, les matériaux biodégradables et les matériaux recyclés.
En terme de développement durable, deux approches principales ont été développées dans cet axe de recherche : Le développement de matériaux issus de ressources renouvelables à partir de bio-monomères, de bio-polymères ou encore à partir de biomasses végétales.
- Le développement de matériaux biosourcés et biodégradables nécessite le développement d’essais spécifiques d’évaluation de la biodégradation des matériaux formulés. La fin de vie par compostage doit être maintenue quelles que soient les propriétés physiques des matériaux et les traitements de surface réalisés.
- Le développement de matériaux à partir de ressources première secondaires nécessite
l’obtention de pureté de plus en plus importante afin de viser des applications à fortes valeurs ajoutées.
Académique :UMR IATE, Mines Douai, Mines Albi, Pôle Européen de Plasturgie, ICSM-CEA Industrielle : CEISA Packaging, AG Plasturgie, Pellenc ST, BioSud, Environnement Massif Central
Contexte
Objectif
Verrous Scientifiques
Collaborations
Le développement du recyclage des matériaux en fin de vie grâce à l’amélioration des performances d’identification et de tri des matériaux.
Pièce automobile
Balles de riz
Lin
Canne à sucre
Chanvre
Bambou
Gisement de D3E Fibres en « recyclé »
Chaine de tri
Test DBO Biomasse
Balles de polymères
Tri optique
Matière première secondaire
Contact Site web
Institut Mines-Télécom
www.mines-ales.fr
Comment adapter la fonctionnalisation de
particules inorganiques pour améliorer les
performances finales du matériau
polymère?
Fonctionnalisation de (nano)particules
Incorporation dans des polymères et performances finales
Févr
ier 2
014
AER
ES
En vue d’améliorer les performances de matériaux polymères telles que les propriétés mécaniques, thermiques ou électrochimiques, la dispersion de particules inorganiques adaptées est une voie incontournable, largement décrite dans la littérature. Cependant, l’incorporation de telles particules dans des polymères ou des mélanges de polymères nécessite souvent une modification chimique maitrisée de leur surface.
Nanoaiguilles de sépiolite
5,8 mmol/g d’agent greffé
Silice vierge Silice greffée
4,9 % d’agent greffé (ATG)
Silice Sépiolite
O
Ooù R=
Fonctionnalisation:
Dans un mélange 80PS/20PA6
Silice vierge Silice greffée
Les NPs de silice greffées se placent à l’interface (comme prédit par le coefficient de mouillage) entre PS et PA6
bloque la coalescence
des phases dispersées de PA6
modifie la dégradation thermique sous O2 du matériau
250°C, 10 min
L’incorporation de la sépiolite greffée dans une membrane Nafion améliore ses performances en assemblage membrane électrode (MEA) à haute T et bas taux d’humidité relative
Greffage analysé par : - Pyrolyse GC/MS - ATG
Dans une membrane Nafion (électrode pour PEMFC)
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
1200
Hea
t Rea
leas
e R
ate
(W/g
)
Nitrogen flow
Hea
t Rea
leas
e R
ate,
W/g Polymères purs:
PS PA6 Loi des mélanges
Mélanges PS/PA6 80/20 non chargé +SiNP-greffées +SiNP-non modif. Loi des mélanges
Hea
t Rea
leas
e R
ate
(W/g
)
Temperature (°C)
H
eat R
eale
ase
Rat
e, W
/g
Température (°C)
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
300 350 400 450 500 550
0
200
400
600
800
1000
1200
Hea
t Rea
leas
e R
ate
(W/g
)
Nitrogen flow
Hea
t Rea
leas
e R
ate,
W/g Polymères purs:
PS PA6 Loi des mélanges
Mélanges PS/PA6 80/20 non chargé +SiNP-greffées +SiNP-non modif. Loi des mélanges
Hea
t Rea
leas
e R
ate
(W/g
)
Temperature (°C)
H
eat R
eale
ase
Rat
e, W
/g
Température (°C)
