2012>2020. Un continuum du lycée à l université Présentation des projets de recherche. Vendredi 24 mai 2013

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1 2012>2020 Un continuum du lycée à l université Présentation des projets de recherche Vendredi 24 mai 2013

2 2 Laboratoire CEMHTI Directrice du laboratoire : Catherine Bessada

3 CEMHTI Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation Matériaux? Verres, vitrocéramiques, céramiques matériaux pour les batteries, l électronique, le nucléaire, l industrie Caractérisations? Microscopie, structure (DRX), spectroscopies (Raman, IR, RMN..) Elaborations? Fours, lasers..

4 4 Les lycéens.. Brittany Domain Alexandre Jouannet Tugce Asik Jean-Baptiste Bedu Teddy Bocquet Pierre-Antoine Dargent Adrien Bousseton Georges Do Nascimento Mehdy Haddou Esengül Taninmis Yasmine Yamnaïne Anass Mellouki Bastien Taillandier Jaël Zamangu Mathieu Roux Quentin Mellet Les acteurs Les doctorants.. Kholoud Al Saghir Roman Shakhovoy Benjamin Bouvry Hao Li Olga Maslova Les enseignants.. David Dufour Laetitia Bideau-Sorita Delphine Tournassat Michel Bertrand

5 5 Laboratoire CEMHTI Doctorante : Kholoud Al Saghir Lycée : Benjamin Franklin

6 6 Synthèse et Caractérisation de Verres et de Céramiques ASIK Tugce BEDU Jean-Baptiste BOCQUET Teddy DARGENT Pierre-Antoine Responsables: David DUFOUR (Professeur) Guy MATZEN (Directeur de Recherche) Kholoud AL SAGHIR (Doctorante)

7 Verre: Principaux composants et applications Les composants principaux : SiO 2 (sable) CaCO 3 (craie) Na 2 CO 3 (carbonate de sodium) Additifs: affinage/dégazage, T f, propriété particulière (ex: couleur) Applications : 1. Plaques électriques 2. Bijoux 3. Pare-brise 4. Sculpture de verre 5. Fibre optique 6. Laine de verre 7. Pots, bouteilles, flacons

8 8 Structure du verre et de la céramique : VERRE Amorphe (= désordonné) CERAMIQUE Cristalisé (= bien ordonné)

9 Synthèse de verre et de céramique Four de trempe Synthèse de verre Four de recuit Synthèse de céramique

10 10 Caractérisation : DSC ( Differential Scanning Calorimetry) RX (Rayons X) DSC RX

11 11 Synthèse : Réalisation du projet : Verre Céramique transparent Four 1100ºC Caractérisation : DSC Rayon X Tc=1100 C Céramique Verre HeatFlow (/mw) Intensity (a.u) Cristallisé (Ordonné) Température échantillon (/ C) Amorphe (Désordonné)

12 12 Conclusion: Synthèse de verres et de céramiques transparents Caractérisation par RX et DSC Perspectives: Polissage Mesure de la transparence de notre céramique Essai dopages / mesure de luminescence

13 Merci à l Université d Orléans et au CNRS de nous avoir accueillis et de nous avoir fait découvrir le monde de la science et de la recherche. Merci au lycée Benjamin Franklin, à son proviseur et à ses enseignants de nous avoir permis de réaliser ce projet. Merci à vous pour votre attention.

14 Merci pour votre attention

15 15 Laboratoire CEMHTI Doctorant : Roman Shakovoy Lycée : Benjamin Franklin

16 Brittany DOMAIN Alexandre JOUANNET David DUFOUR Roman SHAKHOVOY Catherine BESSADA

17 17 Workflow NMR and IR investigation Crystal growing Preparation of compounds

18 18 Preparation of compounds Argon atmosphere Elastomeric gloves Moisture and oxygen controllers Big antechamber Mini antechamber

19 19 Preparation of compounds Pressure controllers Admissionpumping valves

20 20 Crystal growing

21 21 Crystal growing

22 22 Crystal growing

23 23 Crystal growing

24 24 Crystal growing

25 25 Crystal growing

26 26 Aim of the work IR Raman Alkali sulfates Electrical conductivity NMR

27 27 Thank you!

28 28 Laboratoire CEMHTI Doctorant : Benjamin Bouvry Lycée : Benjamin Franklin

29 Développement de fours verriers - Etude des propriétés optiques des matériaux réfractaires à haute température Elèves Lycée Benjamin Franklin Adrien Bousseton Georges Do Nascimento Mehdy Haddou Esengül Taninmis Encadrement CEMHTI Benjamin Bouvry (doctorant) Patrick Echegut (directeur de thèse) Encadrement Benjamin Franklin David Dufour (Professeur) 24 mai 2013

30 Contexte Domaine d étude : Fours destinés à la fabrication du verre (embouteillage, fibre, verre automobile ) Température d utilisation : 1000 < T < 1600 C environ transfert de chaleur par rayonnement dans l Infrarouge Matériaux utilisés : principalement Alumine (Al ) But : Diminuer la quantité d énergie perdue à travers le matériau diminuer la consommation d énergie fossile Améliorer l efficacité énergétique des fours

31 Comment? I R E Matériau T A I = rayon incident R = rayon réfléchi T = rayon réfracté (ou transmis) A = rayon absorbé E = rayon réémis

32 32 Spectromètre de mesure Mesure d émission dans l infrarouge Chauffage des échantillons par laser Température > 2000 C

33 Résultats Al 2 O C Al2O3 + dopage 1583 C Al2O3 Peu d émission dans l Infrarouge moyen et proche (E=0.1 entre 3000 et 13000cm -1 ) Al 2 O 3 + Dopage Bande d absorption centrée à 5700cm-1 due à la présence d impuretés (fer) Augmentation importante de l émittance dans l IR (E=0.8 entre 3000 et 13000cm -1 )

34 Conclusion Matériaux de base inefficaces d un point de vue émission dans l infrarouge (légère influence des impuretés présentes). Ajout Dopant Amélioration importante de l émission dans l IR Energie réémise dans le four diminution des pertes d énergie Diminution de la quantité d énergie utilisée Perspectives : Accroître les propriétés d émission dans tout l infrarouge et approcher la valeur théorique de l émetteur parfait. (E=1)

35 Merci pour votre attention

36 36 Laboratoire CEMHTI Doctorant : Hao LI Lycée : Voltaire

37 Approche structurale in situ des milieux fondus sous conditions extrêmes de température et de pression Yasmine Yamnaïne, Anass Mellouki, Bastien Taillandier Hao Li Encadrement : Laetitia Bideau-Sorita, Delphine Tournassat, Michel Bertrand Patrick Echegut 24/ 05/ 2013 Orléans

38 Les intérêts de la thèse? -Milieu fondu -Haute température et haute pression -Energie Volcan Erebus -Un volcan d Antarctique situé sur l île de Ross. -le volcan en activité le plus austral du monde.

39 1 Identifier la composition. SiO 2 :55.35% TiO 2 :1.01% Al 2 O 3 :19.80% FeO:5.43% MnO:0.28% MgO:0.84% CaO:1.85% Na 2 O:9.00% K 2 O:5.61% P 2 O 5 :0.28% SO 2 :0.08% F:0.23% Cl:0.15% 2 Caractérisation de la structure des verres/magmas. Un verre est un solide non-cristallin, désordonné. 3 Détermination des propriétés physiques telles que leurs propriétés thermiques (rayonnement et conduction), la conductivité électrique.

40 Echantillons : - Ils sont faits à partir de poudre provenant des laves de l Erebus - La poudre est fondue à environ 1400 C - Le liquide est trempé (refroidi très rapidement) - Le verre est ensuite poli

41 Mesures : -DSC : T g (653 C) -Spectroscopie de Rayons X (mise en évidence désordre et ordre) -Spectroscopie d émission infrarouge (transfert de chaleur par rayonnement ) Notre Verre (bande large) Un exemple de Cristal (Pics fins)

42 Merci pour votre attention

43 43 Laboratoire CEMHTI Doctorante : Olga Maslova Lycée : Voltaire

44 Jaël Zamangu Mathieu Roux Quentin Mellet Olga Maslova Encadrement : Laetitia Bideau-Sorita, Delphine Tournassat, Michel Bertrand Mohamed Ramzi Ammar, Guillaume Guimbretière, Patrick Simon

45 45 Spectroscopie Raman Faisceau laser incident Lumière diffusée Système Raman In Via Renishaw Echantillon Lumière incidente Spectre Raman carte d identité des matériaux Couleur Fréquence ou Energie Lumière diffusée Spectroscopie vibrationnelle Fréquence de la vibration des molécules Couleur Fréquence Energie

46 46 Exemple : matériaux carbonés Le tableau des éléments périodiques Diffusion Graphite Diffusion Diamant Fréquence Fréquence

47 47 Le tableau des éléments périodiques Imagerie Raman U-O U Diffusion O Surface Raman UO2 sous imagerie Structure d UO spectres Fréquence

48 48 Et maintenant, une expérience en direct!

49 Merci pour votre attention