Plateforme PROTHERM

Description

La plateforme PROTHERM est un plateau technique d’instruments de laboratoire pour la caractérisation des matériaux. Cette plateforme est très majoritairement utilisée par les chercheurs du CERTES, mais également mise à disposition de chercheurs extérieurs et d’entreprises.

Les appareils constituant ce plateau technique sont soit des appareils commerciaux, soit des dispositifs expérimentaux conçus et réalisés au CERTES.

Compétences et expertises

• Caractérisation des matériaux et notamment de matériaux innovants pour le domaine du bâtiment
• Physique des transferts d’énergie et de matière dans les environnements bâtis
• Inspection des structures par thermographie
• Optimisation des propriétés thermophysiques des matériaux
• Développement de méthodes de diagnostic in-situ pour les bâtiments et les infrastructures de génie-civil

Matériels disponibles

• Dispositifs de caractérisation de propriétés thermophysiques :

• Hot-disk : mesure de la conductivité et de la diffusivité thermique en régime transitoire de divers matériaux (polymères, composites, métaux, matériaux de construction, minéraux et céramiques).
• 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).
• 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 : banc d’étude de la cinétique de fusion-cristallisation de matériaux à changements de phase.

• Dispositifs de caractérisation de propriétés hydriques :

• DVS (Dynamic Vapor Sorption) : dispositif permettant la mesure de la cinétique de sorption/désorption de vapeur d’eau dans les matériaux.
• Essais en chambre climatique : mesure de la perméabilité à la vapeur d’eau (méthodes de la coupelle sèche et de la coupelle humide), mesures de sorption/désorption
• Test d’absorption capillaire

• Dispositifs d’analyse thermique :

• DSC (Perkin-Elmer) : appareillage utilisé pour la mesure de la capacité thermique massique de matériaux ou bien la détermination des températures de changement d’état de matériaux et enthalpies associées.
• ATG (Perkin-Elmer) : balance placée dans un four permettant de suivre l’évolution de la masse d’échantillons de quelques dizaines de milligrammes en fonction de la température.
• DMA (TA Instruments) : appareil permettant la mesure de la viscosité ou bien du module de cisaillement de matériaux en fonction de la fréquence et de la température.
• Spectromètre Diélectrique (AMTEK) : appareil permettant la mesure de la permittivité diélectrique de matériaux (sous forme de films minces) en fonction de la fréquence et de la température.

• Dispositifs de caractérisation optique :

• Spectromètre UV-Visible-NIR (Perkin-Elmer Lambda).
• Spectromètre FTIR (Perkin-Elmer Frontier).
• Emissomètres portables EM1 et EM2 : appareils portables 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.
• SPIDER : dispositif encore en cours de développement permettant de réaliser des mesures d’indicatrices d’émission (variations de l’émissivité en fonction de l’angle d’observation).

• Caméras Thermiques et Banc de Contrôle Non Destructif par Thermographie infrarouge :

• 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 : banc de contrôle non destructif par thermographie infrarouge active permettant la détection de défauts dans différentes sortes de matériaux (polymères, composites, matériaux de construction et d’infrastructures routières, matériaux du patrimoine).

Offre et services proposés

À l’issue d’une phase de formation, mise à disposition des équipements de la plateforme pour réaliser les types d’étude suivants :

• Mesure de la conductivité et de la diffusivité thermique de matériaux
• Mesure de la résistance thermique de matériaux
• Mesure des propriétés hydriques des matériaux
• Étude du stockage et du déstockage d’énergie par des matériaux
• Étude de la cinétique de fusion-cristallisation de matériaux à changements de phase
• Mesure de la capacité thermique massique de matériaux
• Détermination des températures de changement d’état de matériaux et enthalpies associées
• Mesure de la viscosité ou bien du module de cisaillement de matériaux en fonction de la fréquence et de la température
• Mesure de la permittivité diélectrique de matériaux (sous forme de films minces) en fonction de la fréquence et de la température
• Mesure d’émissivité des matériaux sur site (chaussées, parois de bâtiments) ou en laboratoire
• Mesure d’indicatrices d’émission de matériaux
• Contrôle non destructif par thermographie infrarouge active pour la détection de défauts dans différentes sortes de matériaux

Exemples de prestations réalisées

• Analyse de la diffusivité thermique de polymères en fonction de la température
• Impact de l’ajout de fibres de Posidonia Oceanica sur les propriétés thermiques d’une pâte de ciment
• Détermination de la température de dégradation de matériaux
• Composites Lin/Epoxy : étude de l’influence du traitement chimique des fibres
• Étude de la stabilité thermique des Matériaux à Changement de Phase (MCP)
• Étude des modes de transfert de chaleur qui pilotent la fusion et la solidification d’un MCP