« Cool-SPS » :
Figure : évolution des techniques de frittage, vers des procédés plus durables
L’utilisation des matériaux, dans le domaine de l’électronique en particulier, mais aussi dans le domaine de la catalyse, de la santé (…) requiert le contrôle de leur mise en forme (matériau dense ou poreux, à grains fins…). En général, cet objectif est atteint par la préparation de céramiques, constituées d’un assemblage de grains « soudés » entre eux, lors d’un frittage à haute température (T≥1000°C). Le Spark Plasma Sintering est une méthode de densification avancée, dont l’ICMCB a démontré l’efficacité à basse température (T≤600°C, Cool-SPS), avec une preuve de concept pour le développement de matériaux fragiles susceptibles d’application dans le domaine de l’électronique. Cette percée permet d’envisager le développement de nouvelles classes de matériaux, plus durables, et avec un meilleur potentiel de retraitement voire de recyclage.
- Hérisson de Beauvoir T., Sangregorio A., Cornu I., Elissalde C., Josse M. Cool-SPS: an opportunity for low temperature sintering of thermodynamically fragile materials. Journal of Materials Chemistry C: Materials for Optical and Electronic Devices 2018, vol. 6, n° 9, p. 2229-2233. DOI : 10.1039/C7TC05640K
contact : michael.josse@icmcb.cnrs.fr
« Céramique Moléculaire » :
Figure : Micrographie électronique d’une céramique moléculaire d’acétate de cuivre diamine (inset : structure cristalline de l’acétate de cuivre diamine montrant l’organisation tridimensionnelle des complexes neutres Cu(CH3COO)2 · 2(NH3))
Dans le cadre d’une recherche exploratoire de nouveaux matériaux ferroïques, l’acetate de cuivre diamine a été obtenu sous forme de céramique dense par Cool-SPS. Ce matériau est basé sur un arrangement tridimensionnel de complexes neutres de formule Cu(CH3COO)2 · 2(NH3). L’édifice cristallin étant stabilisé par des liaisons hydrogène, il s’agit d’un matériau moléculaire et par conséquent, de la première céramique moléculaire jamais obtenue. Il s’agit d’une avancée majeure dans le domaine des matériaux moléculaires, car la disponibilité de céramiques moléculaires permet d’envisager de nouvelles méthodes de caractérisation des matériaux moléculaires, et facilitera leur intégration et leur mise en œuvre dans des composants fonctionnels.
- Hérisson de Beauvoir, V. Villemot, M. Josse. « Cool-SPS an opportunity for the development of molecular ceramics » soumis à Solid State Sciences
contact : michael.josse@icmcb.cnrs.fr
« Piles à combustible » :
Montage pour l’échange isotopique de l’oxygène sous pression
Dans le cadre d’un projet en collaboration avec le CEA financé par le GDR HysPac,l’Institut a mis au point puis développé un montage d’échange isotopique de l’oxygène sous pression pour conduire des échanges jusqu’à 30 bars. Ce montage totalement original permet de déterminer la conductivité ionique de céramiques conductrices par ions O2- dans les conditions d’utilisation réelles d’un électrolyseur de la vapeur d’eau Haute Température. Des mesures sur les matériaux classiques de cellules SOFC ont été conduites. Les profils de diffusion de l’oxygène sont relevés par ToF-SIMS en collaboration avec PLACAMAT. Il est à noter que l’utilisation d’autres marqueurs isotopiques (N2 par exemple) est possible.
contact : jean-marc.bassat@icmcb.cnrs.fr