La plateforme PROTHERM est un plateau technique d’instruments de laboratoire de caractérisation des matériaux. Cette plateforme est très majoritairement utilisée par les chercheurs de la thématique OPTIMISTHE, mais également mise à disposition des chercheurs des autres thématiques (OSED et QAI-STA) et de la société THEMACS Ingénierie (sous convention avec l’UPEC). Par ailleurs, cette plateforme peut être utilisée pour des prestations. Les appareils constituant ce plateau technique sont soit des appareils commerciaux, soit des dispositifs expérimentaux conçus et réalisés au CERTES. Ces appareils peuvent être groupés en plusieurs catégories
Dispositifs de caractérisation de propriétés thermophysiques
Hot-Disk
Dispositif commercial permettant la mesure de la conductivité et de la diffusivité thermique en régime transitoire de divers matériaux (polymères, composites, métaux, matériaux de construction, minéraux et céramiques). Le dispositif est couplé à un four permettant des mesures de l’ambiante à 300°C.
DICO
Vue générale du dispositif DICO
Dispositif développé par le CERTES permettant la mesure de la conductivité et de la diffusivité thermique en régime périodique de matériaux faiblement conducteurs : polymères, composites, bois, gypse, béton, verres. Ce dispositif permet des mesures de -20°C à +120°C. Les mesures peuvent être par ailleurs effectuées à différentes pressions (entre 1000 et 10-4 mbar). Une extension de la méthode permettant la caractérisation de matériaux anisotropes est en cours de développement.
PCGT – Plaque Chaude Gardée en régime Transitoire
Dispositif développé par le CERTES permettant la mesure de la résistance thermique d’échantillons ou bien de réaliser des cycles thermiques adaptés à l’étude du stockage/déstockage d’énergie d’échantillons incluant des matériaux à changement de phase (MCP)
FISOMP
Ce dispositif est un banc d’étude de la cinétique de fusion-cristallisation de matériaux à changements de phase. Une caméra rapide à haute résolution permet le suivi de fronts de fusion.
Dispositifs d’analyse thermique
DSC (Perkin-Elmer)
Cet appareillage permet la mesure de la capacité thermique massique de matériaux ou bien la détermination des températures de changement d’état de matériaux et enthalpies associées. Il permet la caractérisation de tout type d’échantillons de -80°C à 500°C. Seules des quantités de quelques dizaines de milligrammes peuvent être étudiées.
ATG (Perkin-Elmer)
Cet appareillage est une balance placée dans un four permettant ainsi un suivi de l’évolution de la masse d’échantillons de quelques dizaines de milligrammes en fonction de la température. Les applications sont par exemple la détermination de la température de dégradation des matériaux ou bien la mesure de la teneur en eau. Ce dispositif peut être couplé au spectromètre FTIR du laboratoire de manière à réaliser en parallèle une analyse des composés gazeux émis en fonction de la température.
DMA (TA Instruments)
Cet appareil permet la mesure de la viscosité ou bien du module de cisaillement de matériaux en fonction de la fréquence et de la température. Ceci permet l’étude des transitions de phase et relaxations mécaniques dans les matériaux, notamment les polymères et les matériaux composites.
Spectromètre Diélectrique (AMTEK)
Cet appareil permet la mesure de la permittivité diélectrique de matériaux (sous forme de films minces) en fonction de la fréquence et de la température. Ceci permet l’étude des transitions de phase et relaxations diélectriques dans les matériaux, notamment les polymères et les matériaux composites.
Dispositifs de caractérisation optique
Spectromètre UV-Visible-NIR (Perkin-Elmer Lambda)
Ce spectromètre permet des mesures dans la bande spectrale allant de 190 nm à 2500 nm. Il est équipé d’une sphère intégrante, ce qui permet de réaliser des mesures de transmission et de réflexion spéculaire ou diffuse.
Spectromètre FTIR (Perkin-Elmer Frontier)
Ce spectromètre permet des mesures dans la bande spectrale allant de 1,5 à 40 µm. Différents accessoires sont disponibles permettant de réaliser des mesures en transmission ou en réflexion spéculaire, des mesures d’absorption de matériaux solides ou liquides (dispositif ATR) et de gaz. Par ailleurs, une sphère intégrante munie d’un détecteur MCT refroidi permet de réaliser des mesures de réflectance et d’émissivité.
Emissomètres portables EM1 et EM2
Ces appareils portables ont été développés pour la caractérisation sur site de revêtements de chaussées. Ils peuvent également être utilisés en laboratoire ou bien pour des mesures sur des parois de bâtiments. Deux bandes spectrales sont disponibles (1-40µm ou 7-14µm)
SPIDER
Ce dispositif encore en cours de développement permet de réaliser des mesures d’indicatrices d’émission (variations de l’émissivité en fonction de l’angle d’observation). L’appareil a été validé pour différents types de matériaux (métaux, polymères, verres). Il est en cours de validation pour des matériaux de construction et d’infrastructures (matériaux minéraux à forte granularité).
Caméras Thermiques et Banc de Contrôle Non Destructif par Thermographie infrarouge
Caméras thermiques
La plateforme PROTHERM utilise diverses caméras thermiques :
- Caméra portable FLUKE TI32, microbolomètres, 7 – 14µm, 320 x 240 pixels
- Caméra FLIR A325, microbolomètres, 7 – 14µm, 320 x 240 pixels
- Caméra FLIR SC7000, caméra à détecteur refroidi par Stirling, 7,7 – 9,2µm, 320 x 256 pixels
Banc de CND
Un banc de CND par thermographie infrarouge active permet la détection de défauts dans différentes sortes de matériaux (polymères, composites, matériaux de construction et d’infrastructures routières, matériaux du patrimoine). L’excitation thermique des matériaux peut être effectuée à l’aide de lampes halogènes (jusqu’à 4 x 500W) ou de Flash (jusqu’à 4 x 3200 J).