Institut Charles Sadron Plateformes

La plateforme Micro et Nano Mécanique rend accessible, pour des collaborations académiques et industrielles, les techniques innovantes de l'ICS développées pour étudier les propriétés de surface des polymères avec une spécificité qui est la vision in-situ.

L’ensemble des équipements permet de sonder la matière à différentes vitesses, températures et humidités relatives ; et de travailler à des échelles variant de quelques nanomètres au millimètre. La plateforme dispose également d’essais de caractérisation des propriétés volumiques et d’un tomographe RX instrumenté pour des essais mécaniques in-situ (compression et indentation).

Caractérisations des propriétés de surface

1. Machine de rayure instrumenté

Instrument dédié à la mesure de propriétés mécaniques de surfaces de polymères solides par vision in-situ.

Fonctions principales :

• Essais de rayure
• Essais d’indentation (fluage-recouvrance du contact)
• Essais de fatigue en rayure

Caractéristiques principales :

• Vision in-situ du contact indenteur/surface.
• Température d’essais de -50°C à 110°C et hygrométrie contrôlée.
• Vitesse de déplacement en rayure sur 4 décades : 1µm/s à 10mm/s.
• Charge normale de 0,05 à 25N.
• Indenteur (sphérique, conique, pyramidale, …) de rayon de courbure compris entre 10µm et 25mm.

Equipement complémentaire :

• Interférométrie laser pour suivre l’évolution du contact.

2. NanoIndenteur – NanoScratch

Instrument dédié à la mesure de propriétés mécaniques de surfaces par nano indentation et nano rayure.

Caractéristiques principales :

• Charge normale de 0,05mN jusqu’à 100mN.
• Profondeur de pénétration jusqu’à 50µm.
• Chambre environnementale (pilotage en températures, humidité et pression) et platine d’essais contrôlable en température.
• Mesures de l’aire de contact par vision in-situ.

Equipement complémentaire :

• Nanoscratch : gamme de force mesurable allant de 0,05mN à 1N et une vitesse de rayure allant de 0.1µm/s à 10mm/s.
• Microscope optique.
• AFM : cartographie de 40µm x 40 µm et Z de 4µm.
  
  

3. Tribomètre haute charge

Instrument dédié à la mesure de propriétés mécaniques de surfaces non transparente.

Fonctions principales :

• Essais de rayure.
• Essais d’indentation (fluage-recouvrance du contact).
• Essais de fatigue en rayure.

Caractéristiques principales :

• Système d’imagerie pour la vision in-situ du contact et pour le suivie de la recouvrance d’empreinte.
• Chambre thermique (Température d’essais entre 5°C et 60°C et humidité contrôlée).
• Vitesse de déplacement en rayure sur 4 décades : 1µm/s à 10mm/s.
• Charge normale de 0,05 à 25N.
• Indenteur (sphérique, conique, pyramidale, …) de rayon de courbure compris entre 10µm et 25mm.

Equipement complémentaire :

• Module rotatif pour des essais à haute vitesse (6m/s) ;
• Microscope interférométrique pour l’observation des surfaces.

4. JKR Dynamique

Instrument permettant l’investigation du contact (adhésion, énergie de surface) entre une surface molle et une rigide ou entre deux surfaces molles.

Caractéristiques principales :

• Contrôle de la température (entre -40°C et 110°C) et de l’humidité.
• Charge normal comprise entre 0.05N et 10N.
• Fréquence allant de 0.02Hz à 20Hz.
• Vision in-situ du contact.

Caractérisations des propriétés de volume

1. Tomographe à Rayon X

Observation et analyse de la micro structure d’échantillons.

Caractéristiques principales :

• Résolution entre 0.4µm et 100µm.
• 2 sources :
• 50 - 150kV
• 40 - 160kV
• 2 imageurs :
• Flat panel
• CCD

Equipement complémentaire :

• Module de compression/traction avec contrôle de température.
• Module d’indentation.
• Cellule de contrôle d’humidité

2. Machines de traction instrumentée

Essais de traction, compression, cisaillement, flexion et DMA.

Caractéristiques principales :

• Force applicable allant jusqu’à 10kN.
• Chambre thermique (Température de -80°C à 200°C).

Equipement complémentaire :

• Système d’imagerie permettant la corrélation d’image.

3. Machines de traction dynamique (INSTRON ElectroPlus E3000)

Essais de traction, compression et DMA

Caractéristiques principales :

• Capteurs de force de 10N, 100N et 1kN.
• Chambre thermique (Température de -80°C à 200°C)

Equipement complémentaire :

• Vidéo extensomètre

4. DMA Mettler Toledo

Module d’élasticité complexe en fonction de la température et de la fréquence pour la traction, compression, cisaillement et flexion.

Caractéristiques principales :

• Fréquence de sollicitation comprise entre 0.001 à 100Hz
• Force applicable : de 0.01mN à 10N
• Déplacement maximal de la traverse de 1mm.
• Chambre thermique (Température de -170°C à 160°C)
• Chambre hygrométrique (rH% entre 0 et 80% pour une plage de température allant de 5 à 80°C)