Septembre 2003 - n°80

Zoom sur le Laboratoire de Thermophysique de la Matière Condensée de Dunkerque

L'aventure débute dans les années 90 alors que les antennes des Universités de Lille prennent peu à peu leur autonomie. Le Professeur Jean Marc Buisine, chercheur CNRS à l’Université de Lille 1 ( Laboratoire de Dynamique et Structure des Matériaux Moléculaires ) depuis plusieurs années, est nommé en 1992 à la Nouvelle "Université du Littoral" sur le site de Dunkerque.
Très vite, il crée en 1993 le " Laboratoire de Thermophysique de la Matière Condensée ( LTPMC) " à l’Université du Littoral et s' installe dans les locaux de la Maison de la Recherche en Environnement industriel de Dunkerque (MREID).

La MREID est un Centre de Recherche de l'Université du Littoral Côte d'Opale qui regroupe cinq laboratoires de recherche, deux unités CNRS, trois équipes d'accueil et un Centre Commun de Mesures.

Accueillir de jeunes enseignants-chercheurs

Au sein de cette structure, le Laboratoire de Thermophysique de la Matière Condensée a participé à rendre possible l’émergence et la reconnaissance de l’Université du Littoral en s’appuyant sur des structures de recherches. Et notamment, d'attirer de jeunes enseignants-chercheurs dans la nouvelle université en leur proposant de développer leurs recherches.
Le succès de cette entreprise est récompensé en 1998 par le CNRS qui reconnaît le LTPMC comme une équipe du Littoral du Laboratoire de Dynamique et Structure des Matériaux Moléculaires ( Université Lille 1).

Le Laboratoire de Thermophysique de la Matière Condensée accueille donc régulièrement des thèses de Doctorat en Sciences des matériaux, des étudiants en stage, des chercheurs confirmés en stages post-Doctoraux, des chercheurs seniors pour des périodes de longue durée et des étudiants en stage de 3 mois pour les Maîtrises et licences de Physique et Chimie.

Depuis sa création, le LTPMC emploie 11 permanents ( 1 recrutement par an en moyenne) : 9 Enseignants-chercheurs ( 1 professeur, 2 Maîtres de Conférence habilités à diriger des recherches et 6 Maîtres de Conférence), et 2 Ingénieurs dont 1 habilité à diriger des recherches.
D'autre part, des membres non-permanents participent à l'entreprise. il s'agit de 1 à 3 doctorants selon les années, et de 2 à 4 chercheurs étrangers invités de haut niveau chaque année ( U.S.A, Roumanie, Algérie) pour plusieurs mois.

Le Laboratoire dispose de 300 m² . Son matériel se répartit ainsi :
- Analyseur thermobarométrique ( métabolémètre) : – 40°C à +200°C, 0 à 2000 bars
- Analyseur calorimétrique différentiel classique et à oscillations : - 60°C à + 600°C
- Bancs de mesures photothermiques :

* à détection " mirage " : - 160°C à + 300°C
l source = 3,39 m m / 0,1 à 10 kHz

* à détection " pyroélectrique " : - 160°C à + 300°C
l source = 514 nm / 0,1 à 10 kHz
- Photocalorimètre : - 160°C à +600°C / l = 250 à 500 nm
- Microscope optique polarisant : - 160°C à +600°C ; jusque x320
- Banc de mesures électrooptiques : - 160°C à +300°C / 0 à 150 volts
- Microscope électronique à balayage : jusque quelques dixièmes de microns.
- Equipements pour élaboration de matériaux composites.
- Stations de calcul informatique

Des recherches pointues

L’activité menée au sein de l’Equipe de Thermophysique porte sur les nouveaux composites constitués de molécules dispersées dans une matrice polymère. Ces matériaux présentent des enjeux technologiques importants dans le domaine de l’utilisation rationnelle de l’énergie ( films électroactifs…), des composants pour l’électronique ( ligne à retard…), de l’inertage ( composés à noyaux aromatiques) ou de l’encapsulation ( médicaments, molécules biocompatibles…). Actuellement, les études sont orientées vers l’exploitation des films polymères dans le domaine de l’affichage et concernent de nouveaux composites électroactifs constitués de cristaux liquides dispersés dans une matrice polymère : PDLC. Compte tenu du potentiel d’applications de ces matériaux, les travaux réalisés au sein du groupe concernent tout naturellement le rôle de la composition sur les propriétés électrooptiques et thermophysiques, ainsi que sur la thermodynamique de la séparation de phase. Cependant, aucune recherche n’a jusqu’alors été réalisée sur leurs propriétés de transferts thermiques. De telles études sont donc entreprises en utilisant différentes techniques photothermiques développées au Laboratoire.

Les principaux thèmes de recherche sont :

- La relation Structure-Propriétés de matériaux composites à confinement de phase : élaboration, modélisation thermodynamique et structurale, études thermophysiques : microscopie, optique/électronique, calorimétrie, photocalorimétrie, électrooptique.

- La conception, modélisation et élaboration de nouvelles méthodes d’ analyse de matériaux pour les hautes technologies sous conditions extrêmes de pression et de température : analyse photothermique normale et colinéaire à détection mirage, pyroélectrique, photoacoustique, analyse électro-optique fréquentielle.

- Les matériaux innovants et risques industriels, l'élaboration et la mise en oeuvre sous des critères de procédés propres : rayonnement UV et électronique, utilisation : encapsulation de composés pharmaceutiques, inertage de toxiques, régulateur de flux thermique.

Un savoir-faire efficace

Le savoir-faire du Laboratoire se répartit sur différents axes :

ENVIRONNEMENT
- Expertise dans la conception, l’élaboration par procédés non polluants et la caractérisation de matériaux intelligents respectueux de l’environnement.
- Réalisation de nouveaux composites pour l’utilisation rationnelle de l’énergie.

SCIENCES DE L’INGENIEUR
- Expertise dans le développement d’outils de caractérisation thermique.
- Réalisation de nouveaux composites à base de polymères comme micro-composants pour l’électronique.

VALORISATION DE LA RECHERCHE
- Offre de compétences dans les PME/PMI dans le domaine des polymères, analyses thermiques, photopolymérisation et thermodynamique des mélanges :

Le LTPMC a travaillé sur différentes missions :

- Détermination précise ( 1/10ème de °C) de la température de congélation de saumures ( polluées ou dopées).
- Détermination de taille de fracture sur une pièce métallique par microscopie optique.
- Analyse d’échantillons de cire EN 62 et de résidus de bouchage par thermographie.
- Caractérisation par DSC de granulés de PEN-PET.
- Caractérisation calorimétrique d’une paraffine- Caractérisation thermique d’un revêtement polymère par DSC.
- Détermination de la répartition de phases cristallines dans du nylon après thermofixation.
- Analyse thermique sur une pièce réfractaire.
- Tests de tenue aux U.V.
- Mesures de diamètres de canaux d’insufflation argon.
- Analyse thermique sur vernis de feuillards.
- Détermination du taux de polymérisation d’un film composite de revêtement de panneau stratifié.
- Détermination du taux de polymérisation d’un gel coat.

Le Laboratoire de Thermophysique de la Matière Condensée souhaite poursuivre ses projets dans le cadre du Contrat de plan Etat-Région dans la thématique "Technologies Avancées des Communications et Transports Terrestres " et plus spécifiquement sur les " Matériaux pour les Composants Avancés de l’Information et de la Communication ".
Mais aussi continuer ses recherches dans le cadre du Programme Interreg III ( programme transfrontalier de recherche et développement entre Mons-Belgique- et Dunkerque) sur la thématique " Optimisation de la qualité de régulation lumineuse et thermique de films composites ".
De plus, le LTPMC a l'intention d'intégrer un réseau d’excellence dans le cadre européen ( de l’Espace Européen de la Recherche) sur la thématique " European Liquid Crystal Institute ". Des projets ambitieux qui valoriseront davantage l'Université du Littoral…

M. HASLE