Dans le cadre de l’appel à projets « IMPUSION 2017 », le comité scientifique du PALSE, Programme Avenir Lyon Saint-Etienne, a sélectionné la candidature de Guilhem Baeza en retenant son projet ouvrant la voie à l’élaboration de nouveaux élastomères hautement recyclables.

La somme de 75 000 euros a ainsi été attribuée à l’équipe de recherche PVMH (Polymères, Verres et Matériaux Hétérogènes) du laboratoire MATEIS pour une durée d’un an à compter du 1er janvier 2017.

3 questions à Guilhem Baeza.

Qu’est-ce que l’appel à projets « IMPULSION 2017 » ?
Chaque année, tous les chercheurs arrivant sur Lyon ou Saint-Etienne et qui n’ont pas passé les 4 dernières années sur ces territoires peuvent répondre à cet appel à projets afin de « booster » leur implantation. C’était mon cas. J’ai été recruté cet été à l’INSA Lyon pour occuper mon premier poste de Maître de Conférences, au département Science et Génie des Matériaux, tout en poursuivant mes recherches au laboratoire MATEIS.

J’ai passé les 6 premiers mois de l’année 2016 à l’Université de Leeds, en post-doc, sur l’élaboration de polyélectrolytes solides pour les batteries Li-ion. Avant cela, j’avais travaillé deux ans en Crète sur un projet européen mêlant une dizaine de partenaires spécialistes des réseaux supramoléculaires. Ingénieur diplômé du Politecnico de Turin, j’ai poursuivi une thèse CIFRE avec Michelin et l’Université de Montpellier et connaissais bien entendu l’INSA Lyon de réputation.

Pouvez-vous présenter votre projet ?
Mon projet, « Des matériaux polymères nano-architecturés innovants pour une industrie durable », a été spécialement écrit pour répondre à cet appel à projets. Dans ce cadre, je travaillerai sur une famille de matériaux, les élastomères thermoplastiques, ayant des propriétés mécaniques semblables à celles du caoutchouc à température ambiante (flexibilité, stabilité chimique…) mais pouvant être fondus autour de 150°C. Ces caractéristiques offrent une alternative sérieuse aux élastomères dits vulcanisés (infusibles) en terme de recyclage, une problématique qui concerne particulièrement le vaste monde des matériaux « plastiques ».

Ce projet a la particularité de réunir un grand nombre d’acteurs, pour la plupart d’anciens collaborateurs avec qui j’ai eu le plaisir de travailler durant mes expériences de post-doctorat. Ainsi, le groupe industriel néerlandais DSM (Maastricht) fournira les polymères synthétisés à façon. Des partenariats en Grèce (Héraklion) et en Belgique (Louvain-la-Neuve) nous serons aussi très utiles pour caractériser leurs propriétés mécaniques. Nous nous rendrons également en Allemagne (Halle) pour sonder la dynamique moléculaire de ces matériaux par Résonnance Magnétique Nucléaire, me permettant, en outre, de me perfectionner à l’utilisation de cette technique avant de l’importer à MATEIS via l’acquisition d’un spectromètre bas-champ.

Quel regard portez-vous sur ce genre de dispositif mis en place par l’Université de Lyon en direction de la Recherche ?
Je suis très heureux d’avoir eu l’opportunité de postuler et d’avoir été choisi. Je tiens d’ailleurs à remercier Laurent Chazeau (chef d’équipe PVMH) et Jérôme Chevalier (directeur de MATEIS) pour leur soutien. En France, les chercheurs prennent leur poste sans dotation, si ce n’est de quoi s’équiper d’un ordinateur, contrairement à d’autres pays (notamment les Etats-Unis) où le poste s’accompagne d’un budget alloué à la recherche. Grâce à ce programme, j’ai la chance de pouvoir démarrer mes activités dans de très bonnes conditions.

« IMPULSION 2017 » présente aussi l’intérêt d’être tourné vers l’international et d’encourager de facto les partenariats permettant d’élever le niveau des recherches. Travailler dans ce contexte est très enrichissant aussi bien professionnellement que personnellement et j’espère vivement pouvoir développer mon parcours sur ce type de projets multi-approches.

Une équipe de chercheurs du Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (LaMCoS) de l’INSA Lyon et du CNRS viennent de permettre pour la première fois la détection de fissures dans des matériaux poly-cristallins, dont font partie de nombreux métaux, des céramique ou encore le silicium. Mieux, les chercheurs sont parvenus en prédire le chemin de fissuration. Leur découverte fait l’objet d’une publication dans la revue Journal of Physics D: Applied Physics jeudi 3 novembre.

Dans certains matériaux, prédire où peuvent se créer des fissurations s’avérait jusqu’ici impossible. C’est le cas des matériaux dits « poly-cristallins », composés d’une multitude de cristaux de taille et d’orientation différentes. Or, c’est justement ce qui compose la plupart des métaux, beaucoup de céramiques ou encore le silicium utilisé dans certains circuits intégrés, processeurs et modules photovoltaïques.
Dans le cadre de l’Institut Carnot Ingénierie@Lyon et d’une collaboration régionale , des chercheurs du Laboratoire de Mécanique des Contacts et des Structures (LaMCoS, CNRS UMR5259 /INSA Lyon) ont pour la première fois réussi à reproduire des chemins de fissuration dans des matériaux poly-cristallins sur des échantillons jumeaux, et à prédire numériquement ce chemin de fissuration en prenant en compte notamment les joints de grain, c’est-à-dire les zones où les cristaux changent d’orientation.

Les expériences et la modélisation ont été réalisées par l’équipe du Professeur Daniel Nélias au LaMCoS à Lyon-Villeurbanne.

« Le matériau étudié est un silicium de qualité photovoltaïque, de la taille d’une cellule de dimensions 50x50mm. L’orientation des grains, donnée indispensable pour la simulation numérique, a été mesurée (méthode de Laue) sur un nouvel équipement du CEA-INES¹ à Chambéry. L’objectif est ici de mieux comprendre les mécanismes conduisant à la rupture des cellules photovoltaïques. Je précise que ces travaux ont été réalisés dans le cadre de l’Equipex Durasol »

explique Daniel Nélias. Cette première scientifique fait l’objet d’une publication jeudi 3 novembre dans le Journal of Physics D: Applied Physics.

¹⁾ Ces recherches impliquent également Benoit Marie, de l’Institut national de l’énergie solaire (Université Grenoble Alpes / CEA / CNRS) et du Département des technologies solaires du Laboratoire d’Innovation pour les Technologies des Energies nouvelles et les Nanomatériaux (LITEN, CEA).

Analyse très détaillée d’une fissuration en fonction des joins de grains d’une structure polycristalline de silicium. Crédit : LaMCoS/INES/LITEN

Le chemin de la fissuration (trait en noir) sur deux échantillons de silicium poly-cristallin de même structure (grains de même forme et de même orientation) a été étudié localement et globalement. Les chemins sont identiques sur les deux échantillons. Crédit : LaMCoS/INES/LITEN

Chemin de fissuration et grains de l’échantillon de silicium poly-cristallin. Pour la première fois, l’effet des plans de clivage entre des grains est implémenté dans un modèle numérique et permet de corréler le chemin et la répartition des grains. Les résultats de la modélisation et des observations réelles sont très similaires. Crédit : LaMCoS/INES/LITEN

En savoir plus :

On the fracture of multi-crystalline silicon wafer, Lv Zhao, Daniel Nelias, Didier Bardel, Anne Maynadier, Philippe Chaudet et Benoit Marie, dans Journal of Physics D: Applied Physics
LaMCoS : lamcos.insa-lyon.fr
INES : www.ines-solaire.org
LITEN : liten.cea.fr
Durasol : www.durasol.fr