Exemples d'applications de nos équipements
Analyse microbiologique par la technique du Stomacher
Exemple d’application : un géotextile en chanvre impacter par des moisissures
Lorsqu’un matériau naturel, comme un géotextile en chanvre, présente des traces de moisissures, il est essentiel d’identifier précisément les microorganismes responsables afin de proposer un traitement adapté.
Nous utilisons la technique du Stommacher, une méthode de référence pour l’extraction douce et efficace des microorganismes présents dans différents matériaux. Cet appareil permet d’obtenir une suspension homogène de l’échantillon, indispensable pour réaliser des analyses fiables.
Matériaux biosourcés : 5 techniques pour étudier leur vieillissement
Exemple d’application : étude du vieillissement en laboratoire de matériaux de construction biosourcés
La caractérisation du vieillissement accéléré des matériaux permet de prédire l'évolution de leurs performances dans le temps et de fournir aux fabricants ou aux utilisateurs des recommandations pour optimiser l'étude de leur formulation ou préciser leur domaine d'application.
Pour cela 4 appareils sont nécessaires :
Les protocoles de vieillissement accéléré doivent correspondre aux conditions réelles d'usage des matériaux en tenant compte de la sensibilité des matériaux à certains facteurs agressifs. Dans le cas des matériaux de construction biosourcés, l'impact de l'humidité et essentiel. Des protocoles de vieillissement sont donc développés en faisant varier la température et/ou l'humidité dans des enceintes climatiques.
Pendant leur vieillissement accéléré, les propriétés des échantillons sont évaluées à différentes échelles.
Par exemple, leur microstructure peut être caractérisée en utilisant le pycnomètre à hélium qui permettra de quantifier l'évolution de la porosité des matériaux.
L'évolution de la microstructure et des propriétés chimiques des matériaux pendant leur vieillissement a un impact sur les performances fonctionnelles des matériaux, comme leurs propriétés mécaniques, thermiques et hygrothermiques.
Les propriétés mécaniques sont caractérisées avec une presse en compression pour obtenir la résistance à la compression, le module d'Young et la déformation à la rupture.
La conductivité thermique est mesurée grâce à la méthode du fil chaud et leur comportement hygrique en caractérisant les isothermes de sorption de vapeur d'eau grâce au DVS (Dynamic Vapor Sorption).
La caractérisation de l'ensemble de ces propriétés permet d'identifier l'évolution des performances des matériaux et d'identifier des mécanismes de vieillissement. Des mesures complémentaires de caractérisation physico-chimique peuvent être utilisées (IRTF, ATG, DRX…), ainsi que l'analyse d'un développement fongique éventuel.
L’analyse thermogravimétrique, est une analyse thermique qui consiste en la mesure de la variation de masse d’un échantillon en fonction du temps et d’une température donnée. Elle permet d’observer les effets de décomposition thermique, d’évaporation, de désorption, de sublimation, d’oxydation, d’absorption... Elle quantifie aussi la stabilité thermique de composés et peut également déterminer les températures auxquelles ont lieu les réactions chimiques. Enfin il est possible de doser certains composés volatils dans un échantillon solide.
Trois techniques au service d’une problématique : ICP-AES / XRF et DRX
Exemple d’application : Immobilisation de déchets liquides de l'industrie nucléaire
Comment immobiliser des déchets liquides contenant des radionucléides simulés (I, Tc, Cs, Sr) et des éléments néfastes à l’hydratation du ciment (Na⁺, SO₄²⁻) ?
Pour répondre à cette question, trois appareils travaillent en synergie lors de la synthèse de matrices cimentaires (C-S-H, ettringite)
La spectrométrie d’émission atomique avec plasma à couplage inductif (ICP-AES) est une technique d’analyse élémentaire très utilisée en chimie analytique. Son principe repose sur l’introduction d’un échantillon, sous forme liquide, dans un plasma d’argon porté à très haute température (environ 6000 à 10 000 K). À cette température, les atomes et ions présents dans l’échantillon sont excités et émettent une lumière caractéristique de chaque élément. Cette émission est ensuite mesurée par un spectromètre, permettant d’identifier et de quantifier les éléments présents. Elle offre une excellente sensibilité, stabilité pour une analyses multi-élémentaire rapide, détection et quantification de nombreux éléments simultanément, même à de faible concentration (ppm). Pour l’analyses des solides, cela demande une préparation de dissolution en laboratoire par des acides fort voir par des mélanges d’acide fort.
La spectrométrie de fluorescence X (XRF) est une technique d’analyse physico-chimique non destructive reposant sur l’interaction entre un faisceau de rayons X et la matière. Elle permet la détermination qualitative et quantitative de la composition élémentaire d’un échantillon. Lors de l’irradiation, les atomes excités émettent un rayonnement secondaire caractéristique, dont l’analyse spectrale permet d’identifier et de quantifier les éléments présents avec une grande précision. Rapide et non destructive, la XRF s’applique à une large gamme de matériaux, incluant les métaux, céramiques, verres, polymères, peintures, pigments, poudres ainsi que les liquides. L’XRF permet ainsi l’analyse d’éléments couvrant une large gamme du tableau périodique, allant des éléments légers aux plus lourds, tels que le potassium, le calcium, le fer.
La diffraction des rayons X (DRX) constitue une technique d’analyse physico-chimique largement utilisée pour l’étude des matériaux cristallins. Cette méthode s’applique aux substances présentant un ordre cristallin, telles que les minéraux, les métaux, les céramiques et certains composites, et demeure généralement inadaptée à l’analyse des phases liquides. Elle permet d’identifier et de caractériser les phases minéralogiques, de déterminer la composition minéralogique, la structure cristalline et les propriétés physiques afin de comprendre l’origine, l’évolution et l’impact environnemental d’un matériau. Par ailleurs, la diffractométrie des rayons X permet de différencier des composés possédant une composition chimique identique mais des structures cristallines distinctes. Elle s’avère ainsi particulièrement pertinente pour la quantification des phases minéral des matériaux.
Deux approches complémentaires : GPC-HT / Spectrométrie micro IR
Exemple d’application : analyse du vieillissement réel d'un polymère
Quel est réellement son état de vieillissement à l'échelle microscopique et chimique ?
On utilise alors eux techniques complémentaires :
GPC-HT à triple détection permet, après dissoulution de l'échantillon dans du TCB et filtration à chaud à 140°C afin d'éliminer les particules, notamment de carbone, de déterminer la distribution des masses moléculaires du polymères et de suivre de sa structure.
La spectrométrie micro-IR permet l'analyse de différentes couches du polymère, de l'extérieur vers l'intérieur, permet d'établir un profil d'oxydation à travers son épaisseur et de suivre l'évolution des fonctions caractéristiques de l'oxydation.