L’équipe MPE est naturellement amenée à s’intéresser à l’élaboration de multimatériaux, ou matériaux composites au sens général du terme : composites à fibres (synthétiques / naturelles) – polymère, céramique – céramique, etc. La morphologie et l’agencement de ces différentes phases peuvent être extrêmement variés. La maîtrise du procédé d’élaboration, ainsi que les propriétés physiques induites du matériau élaboré, dépendent fortement des interfaces entre les constituants élémentaires. Ces interfaces doivent donc être caractérisées et optimisées en fonction du procédé utilisé et de l’application visée. Le deuxième axe de recherche de MPE est ainsi dévolu au développement de ces méthodes de caractérisation et à l’étude de la relation interfaces – élaboration – propriétés induites.
Le premier aspect de ce travail est la caractérisation du phénomène de mouillabilité durant l’élaboration de composites à fibres longues, et notamment à fibres de lin rétifiées. Ces méthodes de caractérisation ont été étendues à l’étude de l’imprégnation d’encre dans un lit de poudre (procédé Metal Binder Jetting, MPE – CETIM – Mines Alès).
Le deuxième aspect de cet axe est la caractérisation et l’optimisation du comportement sous champ micro-onde de matériaux céramiques ou composites céramiques/céramiques. L’équipe s’intéresse particulièrement à l’étude du frittage par chauffage micro-onde de ces matériaux. Le laboratoire dispose de différentes cavités micro-ondes (multimodes et monomode) instrumentées pour suivre in situ la densification des matériaux. Concernant l’étude du frittage, les deux objectifs principaux sont d’étudier la densification et de comprendre l’interaction micro-ondes/matériaux, par une approche combinant expérimentation et simulation numérique. Par ailleurs, l’équipe s’intéresse à la mise en forme de pièces céramiques par fabrication additive. Trois procédés sont particulièrement étudiés : la stéréolithograhie, le robocasting et le dépôt de fil fondu avec des filaments chargés en céramique. Ces procédés permettent d’envisager de fabriquer des pièces de géométrie complexe, dont le frittage par micro-ondes est ensuite étudié. Les spécificités du chauffage micro-onde (vitesse de chauffage élevée et sélectivité du chauffage) peuvent aussi être mises à profit pour le chauffage sélectif de matériaux ou l’étude de leur réactivité. Par ailleurs, pour mieux comprendre les interactions micro-ondes/matériaux, un dispositif de mesures de propriétés diélectriques en température a été développé au laboratoire.
Ci-dessous, quelques illustrations de ces activités :
