Ingénierie et caractérisation des matériaux

Nos experts proposent une offre complète d’ingénierie, de développement et de caractérisation des matériaux.

Les compétences de nos équipes sont associées à l’expertise et aux moyens techniques exceptionnels des laboratoires de recherche. Nous mettons en œuvre un parc d’équipements de mesure et d’essai comportant près de 220 appareils. Cet ensemble nous permet de proposer une grande variété d’essais et d’analyses traitant des différentes propriétés des matériaux :

physico-chimiques, structurales, mécaniques, optiques, thermiques… Cette offre complète d’ingénierie et de caractérisation s’applique à tous types de matériaux : métalliques, polymères et composites, organiques, cimentaires, céramiques. Ainsi, nous apportons une offre globale aux problématiques et projets d’innovation portant sur les matériaux et leurs performances.

Prestations

Benchmark et conseil

Expertise

Tests et essais

Caractérisation

Projets de R&D

Quels que soient vos défis, nos experts vous livrent des solutions fonctionnelles et innovantes.

Expertise, recherche et développement sur les matériaux

Nos ingénieurs et docteurs-ingénieurs mettent leurs compétences à votre disposition pour développer de nouveaux procédés, identifier des technologies alternatives ou de nouveaux fournisseurs. Ils apportent un regard pointu et extérieur sur vos problématiques matériaux, imaginent des solutions innovantes et réalisent les essais pour sécuriser votre R&D.

En résumé
ÉTAT DE L’ARTBENCHMARKSYNTHÈSE, FORMULATIONESSAIS EN LABORATOIRENOUVEAUX MATÉRIAUXNOUVEAUX PROCÉDÉS

État de l’art

  • Recensement de publications scientifiques/brevets et synthèses bibliographiques
  • Aide au choix de voies exploratoires innovantes valorisables
  • Étude de brevetabilité en partenariat avec la SATT Ouest Valorisation

Benchmark

  • Identification et préconisation de solutions technologiques commerciales (matériaux et procédés)
  • Réalisation d’essais en laboratoire
  • Scaling-up ou recherche d’intégrateurs/fournisseurs de la solution

Nouveaux matériaux

  • Synthèse, formulation de nouveaux matériaux
  • Caractérisations et analyses pour déterminer les propriétés de nouveaux matériaux
  • Accompagnement et réalisation d’essais pour la mise au point de nouveaux matériaux

Nouveaux procédés

  • Accompagnement pour la mise au point de paramètres de procédés de mise en forme (soudage, fabrication additive)
  • Recyclage
  • Accès à des procédés d’analyse de dernière génération

Caractérisations et expertises sur matériaux métalliques

Les procédés de mise en forme et les conditions de mise en œuvre ou d’utilisation des matériaux métalliques peuvent fortement influencer leurs propriétés. Nos ingénieurs matériaux mettent au point et réalisent les essais nécessaires pour déterminer les propriétés de vos matériaux ou l’origine de leur défaillance afin d’optimiser les choix de matière ou les procédés de fabrication.

En résumé
IMAGERIE MICROSCOPIEANALYSES ÉLÉMENTAIRESPROPRIÉTES MÉCANIQUESPROPRIÉTES THERMIQUESMODE DE RUPTUREDÉFAUTS, TRAITEMENTSCND

Imagerie – Microscopie

  • Détermination des microstructures (microscopie optique ou électronique, ferritoscope) et des procédés de durcissement (structural ou de surface)
  • Analyses élémentaires qualitative et quantitative (EDX, WDS, EBSD, DRX, OES, ICP)
  • Détermination du taux d’inclusions et de porosités

Propriétés mécaniques

  • Dureté de matériaux ou d’assemblages soudés (filiation, cartographie)
  • Essais mécaniques statiques et dynamiques (fatigue, fluage, choc Charpy, flexion, traction) à température ambiante et jusqu’à 1000°C

Propriétés thermiques

  • Réalisation de traitements thermiques sous atmosphère(s) contrôlé(s)
  • Mesure du coefficient de dilatation
  • Températures de transition DSC, ATG

Expertises

  • Détermination du mode de rupture (fragile, ductile, fatigue) par analyse du faciès et recherche de pollutions
  • Identification des micro-structures pour remonter aux traitements mécaniques, chimique ou thermiques réalisés
  • Analyses chimiques pour déterminer la cause de corrosions (nature de l’oxyde, recherche de polluants)
  • Analyse de défauts sur soudures et sur pièces réalisées par fabrication additive (porosités, dureté, micro-structures, composition chimique, oxydation) et préconisations sur les paramètres des procédés
  • Contrôle non destructif

Caractérisations et expertises sur polymères et composites

Nous vous apportons une compréhension fine de la structure et des propriétés des polymères, thermoplastiques et composites pour optimiser vos procédés de fabrication, améliorer vos produits finis ou expliquer leurs défaillances. Pour cela, nous menons des analyses physico-chimiques et expertisons vos produits aux différents stades de leur mise en forme ou de leur utilisation.

En résumé
ANALYSE STRUCTURALEANALYSES CHIMIQUESANALYSES THERMIQUESANALYSES MÉCANIQUESANALYSE DES DÉFAUTSVIEILLISSEMENTRÉTRO INGÉNIERIECND

Imagerie et analyse structurale

  • Observations structurales par microscopies optiques et électroniques
  • Caractérisation de nanoparticules
  • Mesure du taux de polymérisation
  • Mesure du taux de cristallinité
  • Analyse de l’orientation moléculaire des chaînes polymères

Analyses chimiques

  • Détermination de la nature et de la proportion des composants (EDX, FTIR, DRX, DSC et ATG couplée spectrométrie de masse)
  • Caractérisation des surfaces, des revêtements et traitement de surface (XPS, FTIR, tensiomètre)

Analyses thermiques

  • Détermination des températures de dégradation (ATG)
  • Mesure des températures de changements de phase (DSC)
  • Mesure du temps d’induction à l’oxydation (PP PE)
  • Mesure du coefficient de dilatation
  • Pyrolyse pour analyse des cendres et des renforts

Analyses mécaniques

  • Mesure de dureté
  • Mesure de densité
  • Essais mécaniques (fatigue, fluage, choc Charpy, flexion, traction) à l’ambiante ou en température
  • Test de vieillissement : cycle thermique, brouillard salin, étuves en température et humidité contrôlée

Expertise

  • Analyse des défauts : porosité, délaminage, gonflement, déformation, décohésion fibre/matrice, endommagement de fibres
  • Analyse du vieillissement des matériaux polymères (EDX, FTIR, RAMAN et DRX)
  • Rétro-ingénierie : détermination du type de polymères et de renforts, taux de charges et de renforts, empilements et orientations des renforts, méthodes de fabrication
  • Contrôle non destructif

Caractérisations et expertises sur matériaux céramiques – poudres ou massifs

Avec le soutien des chercheurs de l’IMN, nos experts matériaux identifient et réalisent les caractérisations de matériaux céramiques massifs ou sous forme de poudres et déterminent leurs propriétés physiques, chimiques et structurales. Nos ingénieurs ont l’expérience nécessaire pour réaliser les expertises permettant de comprendre les éventuelles défaillances des matériaux céramiques.

En résumé
ANALYSES CHIMIQUESMICROSTRUCTUREGRANULOMÉTRIECRISTALLOGRAPHIEPROPRIÉTÉS PHYSIQUESCND

Analyses chimiques et microstructurales

  • Détermination de la porosité et de la surface spécifique
  • Granulométrie de poudres
  • Composition chimique et analyse cristallographique (EDX, XPS, DRX, FTIR)
  • Nanoparticules : observation au MET
  • Analyse par microscopie électronique MEB

Propriétés physiques

  • Essais mécaniques (fatigue, fluage, choc Charpy, flexion, traction, compression)
  • Propriétés optiques
  • Propriétés électriques et électromagnétiques
  • Dilatation
  • Conductivité thermique
  • Résistance à la fissuration lors des cycles thermiques

Expertises

  • Contrôle non destructif
  • Analyse structurale (taille et géométrie des pores)
  • Composition chimique
  • Propriétés mécaniques

Caractérisation des sols, des bétons et de leurs constituants

Que vous soyez en avant-phase de certification ou en cours de réalisation de travaux, nos essais portent à votre connaissance les propriétés mécaniques et physico-chimiques de vos matériaux, en laboratoire ou sur site. Notre parc d’équipements nous permet de caractériser un large éventail de propriétés : résistance, isolation thermique, perméabilité, etc.

En résumé
ANALYSE MICROSTRUCTURALESOLS ET GRANULATSBÉTONS DURCISCOMPOSANTSBÉTONS FRAIS

Analyse microstructurale

  • Diffraction X, analyse spectroscopique
  • Distribution porale (porosimétrie mercure)
  • Analyse de la microstructure par Imagerie MEB, MET

Sols et granulats

  • Analyse granulométrique par tamisage et laser (voies sèche et humide)
  • Études géotechniques in situ (essai au scissomètre, essai pressiométrique)
  • Mesure des variations de densité
  • Caractérisation physico-chimique et mécanique des sols en laboratoire : essais normalisés, argilosité, cisaillement, Proctor, tassement, valeur au bleu de méthylène, perméabilité à l’eau, essais triaxiaux (d=50 à d=300mm)…

Bétons durcis et composants

  • Caractérisation mécanique : résistance à la flexion, compression, traction par fendage des matériaux (presses jusqu’à 1000kN), mesures d’élasticité, essais de fatigue
  • Essais mécaniques, instrumentation et monitoring, à grande échelle (dalle 30m²)
  • Caractérisations thermiques : dilatation, conductivité, dégradation, calorimétrie…
  • Caractérisations physico-chimiques, mesures de corrosion

Bétons frais

  • Vitesses de réaction, de prise et de durcissement des liants
  • Étude de la maniabilité des bétons : essais d’affaissement et d’étalement
  • Mesures de retrait et de gonflement, au coulage et au jeune âge
  • Masse volumique
  • Teneur en air

Analyse de défaillances

Nos experts matériaux vous accompagnent en cas de défauts à la conception ou de défaillance en service (pièces en matériaux métalliques, composites, polymères, cimentaires). Nous élaborons une stratégie pour identifier les causalités et vous conseiller sur les voies de résolution ou d’amélioration.

En résumé
DIAGNOSTICRUPTURECORROSIONVIEILLISSEMENTDÉFAUTS SUR COMPOSITESPOLLUTIONSNON CONFORMITÉ

Diagnostic

  • Déterminer l’environnement du matériau défaillant et les conditions d’utilisation pour mieux cibler les analyses à réaliser
  • Construction d’une stratégie en concertation avec le client
  • Réalisation d’une proposition sur-mesure en détaillant les analyses envisagées

Préparation

  • Préparation des échantillons avant analyses et observations (découpe, polissage mécanique et électrochimique, métallisation)
  • Préparations spécifiques (microtome, cryomicrotomie, découpe et polissage ionique)

Matériaux métalliques

  • Détermination de l’origine d’une rupture ou d’une usure prématurée (faciès de rupture)
  • Détermination de l’origine de la corrosion (composition, type de corrosion)

Matériaux polymères et composites

  • Détermination de l’origine d’un vieillissement prématuré (oxydations, influence de l’environnement)
  • Analyse et origine de défauts sur composites (porosité, délaminage, gonflement, déformation, décohésion renfort/matrice, endommagement de fibres, fissures)

Matériaux céramiques

  • Analyse des phases présentes et des pollutions
  • Caractérisation de nanoparticules (tailles, formes, compositions)

Revêtements et assemblages

  • Analyse et observation des surfaces et des interfaces
  • Vérification de la conformité (compositions, épaisseurs, micro-structures)
  • Détermination de l’origine du défaut (délaminage, cloques, fissures, pollutions, porosités)

Conseil

  • Interprétation des résultats et détermination d’hypothèses permettant d’expliquer les défaillances
  • Préconisation sur les matériaux à remplacer, les paramètres à modifier dans les procédés de fabrication
  • Benchmark de nouvelles solutions commerciales
  • Proposition de développement de solutions sur-mesure

Transition écologique, réemploi et recyclage

Nos experts vous accompagnent dans vos processus de transition écologique. Nous vous aidons à identifier et à hiérarchiser les voies d’optimisation ou de remplacement de vos matériaux. Nous vous accompagnons dans vos démarches d’écoconception. Nous identifions les processus de tri, traitement, recyclage et réemploi des matériaux et étudions les conditions technico-économiques de leur déploiement.

En résumé
ÉCONOMIE CIRCULAIREÉCOCONCEPTIONRECYCLAGERÉEMPLOITRI & TRAITEMENTPROCÉDÉS DE RECYCLAGE

Économie circulaire

  • Conseil à la mise en place d’une stratégie d’économie circulaire
  • État de l’art, benchmark : matériaux et procédés plus respectueux de l’environnement
  • Études de faisabilité technico-économiques : nouvelles applications et potentiel de marché
  • Accompagnement au développement de nouveaux produits, à la création de nouvelles filières de recyclage, réemploi
  • Études de marché

Réemploi – Recyclage

  • Diagnostic du potentiel de réemploi et de recyclage des polymères
  • Recherche de nouvelles voies de valorisation : rebuts de production, produits en fin de vie

Écoconception

  • Impact de l’incorporation de matériaux recyclés sur les caractéristiques produit
  • Caractérisation des propriétés thermiques /mécaniques des pièces et produits avant substitution de matière
  • Benchmark : recherche de matières recyclées ou recyclables, aux propriétés les plus proches des matériaux à substituer
  • Aide à la conception, au dimensionnement d’un produit recyclé / recyclable

Produits recyclés / recyclables / bio-sourcés

  • Contrôle de la stabilité de production incluant des matériaux recyclés
  • Monitoring machine : vérification des propriétés rhéologiques, thermiques, haute pression

Tri, séparation et traitement des matières

  • Benchmark – identification des solutions de séparation des matériaux en boucle courte ou longue
  • Séparation d’assemblages multi-matériaux et de composites (résine/fibre)
  • Tests de faisabilité : méthodes mécaniques, thermiques et chimiques

Procédés de recyclage

  • Essais recyclage chimique, décomposition enzymatique thermoplastique
  • Pyrolyse / solvolyse
  • Suivi cinétique, suivi des transformations et contrôle thermique
  • Recyclage thermomécanique

L’ingénierie CAPACITÉS

Au cœur des laboratoires de recherche

Nos experts en matériaux effectuent leurs travaux d’ingénierie directement dans les laboratoires de recherche de l’Université de Nantes et plus particulièrement au sein de l’IMN (Institut des matériaux Jean Rouxel).
Au quotidien, ils associent moyens techniques et découvertes scientifiques pour relever vos défis de R&D.

Partenariats

CAPACITÉS est adhérent des réseaux S2E2, MH2 et Precend.

Équipements de mesure et d’essai

Vous avez besoin de mesures ou d’essais et vous recherchez un partenaire pour les réaliser ?
CAPACITÉS peut mettre en œuvre à la demande près de 220 équipements de mesure et d’essai appartenant aux laboratoires de l’Université de Nantes.
Prioritairement acquis pour les besoins de la recherche académique, ces équipements sont également disponibles pour des prestations aux industriels.

> Télécharger le catalogue (Pdf)
> Commander un essai ou obtenir un devis

NOS RÉALISATIONS

Les défis relevés

Enquête sur un matériau d’origine inconnue

Caractérisation de matériaux : comment identifier et déterminer la composition chimique et l’origine d’un corps gras inconnu sur un matériau ?

Voir la réalisation

Une problématique de fabrication résolue par la caractérisation avancée

Améliorer un procédé industriel en associant des expertises en procédés industriels, thermique et ingénierie des matériaux.

Voir la réalisation

L’économie circulaire au service de la valorisation des déchets plastiques

CAPACITÉS combine expertise de l’économie circulaire et ingénierie des matériaux & de la transformation des polymères au service de la gestion des déchets.

Voir la réalisation

Réduire l’impact environnemental d’un procédé industriel

Mise en place d’un nouveau procédé de dégraissage avant peinture & collage sur aluminium pour Alstom, afin d’être en conformité avec la réglementation REACH.

Voir la réalisation

Du béton sur les paquebots de croisière

Chantiers de l’Atlantique a commandé aux experts en géomatériaux et ouvrages de CAPACITÉS une étude comparative de plusieurs matériaux cimentaires.

Voir la réalisation

Des matériaux de construction à base de polyuréthane recyclé

Nos experts en génie civil et matériaux de construction ont travaillé sur un nouveau matériau cimentaire issu du polyuréthane de réfrigérateurs recyclés.

Voir la réalisation

NOS EXPERTS

Ils relèvent vos petits et grands défis

Chimie des surfaces

Cédric MARTIN

Ingénieur R&D en sciences des surfaces et interfaces. Docteur en chimie appliquée

Spécialités : traitements et fonctionnalisations de surfaces innovants, revêtements fonctionnels, procédés de préparation et d’activation de surface avant collage ou application de revêtements, caractérisation de surface (énergies de surface, XPS), caractérisation des assemblages (propriétés nanomécaniques par AFM).

 

Collabore avec les chercheurs de l’Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes (IMN).

Plus d’infos
Matériaux pour l’énergie – Surfaces/interfaces

Thierry BROUSSE

Responsable scientifique au sein de CAPACITÉS

Professeur à l’Université de Nantes, dans l’équipe ST2E (Stockage et Transformation Électrochimiques de l’Énergie) du laboratoire IMN.

 

Spécialités : matériaux et dispositifs pour le stockage de l’énergie, traitements de surfaces/revêtements innovants, synthèse et caractérisation des matériaux.

Plus d’infos
Matériaux – économie circulaire

Stéphane COIC

Ingénieur matériaux

Spécialités : caractérisation tous matériaux, expertise des matériaux polymères, composites et métalliques. Développements autour du recyclage et de l’économie circulaire.

 

Collabore avec les chercheurs de l’Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes (IMN).

Plus d’infos
Nouveaux matériaux – Hydrogène

Olivier JOUBERT

Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS

Professeur à l’Université de Nantes et responsable de l’équipe ST2E du laboratoire IMN. Directeur de la fédération de recherche sur l’hydrogène FRH2

 

Spécialités : piles à combustible haute température et électrolyseurs, chimie du solide et des matériaux, synthèse et caractérisation des matériaux céramiques (diffraction des rayons X, spectroscopie d’impédance électrochimique, analyse thermique, …)

Plus d’infos
Matériaux du BTP – Génie civil

Laurence GUIHENEUF

Ingénieur R&D. Docteur en Génie des Procédés de l’environnement

Spécialités : matériaux du BTP et plus particulièrement des géomatériaux : formulation, caractérisation et essais, gestion de projets.

 

Collabore avec l’équipe IEG (Interactions Eau-Géomatériaux) du laboratoire GeM (UMR CNRS 6183).

Plus d’infos

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