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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Bétons intelligents intégrant des nanotubes de carbone

Spécialité : / CHIMIE

Contact : PINAULT Mathieu,
e-Mail : mathieu.pinault@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 91 87
Laboratoire : /

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Non
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 13/05/2020

Résumé :
Le sujet de stage proposé s’inscrit dans le contexte du développement de bétons 'intelligents' avec comme objectif de poursuivre le développement des méthodes de préparation de nuances originales de bétons intégrant des nanotubes de carbone multi-feuillets, puis d’analyser ces matériaux afin de réaliser des mesures de propriétés électriques et mécaniques des matériaux élaborés.

Sujet détaillé :
L’avènement des matériaux intelligents, nés au début des années 80 dans le secteur de l’aérospatiale, concerne aujourd’hui tous les domaines d’activités, et notamment les bétons qui deviennent adaptatifs et évolutifs. Le « béton intelligent » est un béton dont les fonctions sont inscrites dans la matière. Elles lui permettent de se comporter comme un capteur (détection des signaux) ou comme un actionneur (action sur leur environnement). Ils sont ainsi capables de modifier leurs propriétés physiques en réponse à une sollicitation intérieure ou extérieure. Ces propriétés sont obtenues grâce à l’incorporation de nouveaux éléments : classiquement fils métalliques ou de polypropylène, ou même fibres voire nanotubes de carbone (NTC), nanoparticules…
Le sujet de stage proposé s’inscrit dans ce contexte et s’appuie sur les compétences de deux laboratoires : le LECBA qui possède une expertise dans la préparation et l’étude des propriétés des bétons et le LEDNA dont l’expertise repose sur un savoir-faire dans la synthèse et la caractérisation de NTC et de matériaux composites intégrant les nanotubes. Ce travail en collaboration a déjà permis en 2019 de définir un procédé d’élaboration de nuances originales de pâtes de ciments intégrant des NTC multi-feuillets, puis d’analyser ces matériaux en terme de propriétés mécaniques et électriques afin d’étudier l’effet de l’incorporation de ces nanocharges.
Le projet proposé a comme objectif de poursuivre le développement des méthodes de préparation spécifiques adaptées à des formulations industrielles obtenues à partir de plusieurs formes de NTC. Le travail de 2020 sera orienté sur la synthèse puis la dispersion des NTC pour l’élaboration de microbétons. Différentes méthodes de caractérisation seront utilisées pour déterminer la répartition des nanotubes, leur densité, la viscosité ou le temps de prise du matériau cimentaire (aiguille Vicat, ATG). Des mesures de propriétés électriques et mécaniques seront également réalisées durant ce stage. L’adaptation des techniques de caractérisation mécanique (Impulse Excitation Technique, nanoindentation, compression classique, traction, énergie de fissuration) à des éprouvettes de petites dimensions inhabituelles sera à prendre en compte.
Parallèlement à ce travail expérimental, un travail de recherche bibliographique sera mené de manière à identifier les dernières avancées dans le domaine et à envisager les perspectives d’applications.
Techniques utilisées au cours du stage :
Synthèse CVD, MEB, ATG, mesures des densité, viscosité, nanoindentation

Mots clés : Nanotubes de carbone, bétons, synthèse CVD

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