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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Fissures rapides dans les verres : développement d’une mesure électrique pour le suivi submicroseconde de la dynamique

Spécialité : MATÉRIAUX / Résistance des matériaux

Contact : ROUNTREE Cindy,
e-Mail : cindy.rountree@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 26 55
Laboratoire : SPEC/SPHYNX

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 29/03/2024

Résumé :
Développement d'une mesure électrique pour le suive submicroseconde de la dynamique.

Sujet détaillé :
Le verre est un matériau largement utilisé du fait de ces nombreux avantages : transparence, dureté, faible dilatation thermique, température du point de fusion élevée, relative inertie chimique, etc... Il présente néanmoins une faiblesse majeure : sa fragilité. Des sollicitations relativement modérées peuvent amener sa rupture brutale, sans signe avant-coureur.

La particularité de cette rupture brutale est la vitesse de propogation des fissures : de l’ordre de la vitesse du son soit le km/s dans le Plexiglass et jusqu’à 3 km/s dans les verres d’oxydes (verre à vitre). Les techniques traditionnelles (imagerie rapide par exemple) ne sont pas adaptés sur ces échelles de temps. Et de fait un certain nombre d’observations faites à haute vitesse continue d’échapper à notre compréhension : problème de fragmentation sous impact ou pourquoi un verre casse en mille morceaux et pas en deux !

La technique de chute de potentiel (potential drop method) permet a priori de suivre cette dynamique aux échelles de temps pertinentes. Il s’agit de déposer des fines bandes (quelques dizaines de nanomètres) de métal à la surface de l’échantillon considéré et d’utiliser un oscilloscope pour localiser les instants (à l’échelle de quelques dizaines de nanosecondes) de rupture de ces bandes lorsque la fissure se propage dans l’échantillon. Cette méthode a été utilisé avec succès sur des échantillons décimétriques de polymères (PMMA, polystyrène). Il s’agit maintenant de relever le défi de son extension sur des échantillons de verre d’oxydes (beaucoup plus rigide et de plus faible dimension).
L’objectif de ce stage est de mettre en place et qualifier la méthodologie appliquée sur le verre. Dans ce cadre, le stagiaire aura en charge :

- Concevoir la géométrie de bandes et le circuit électrique associé ;
- Réaliser les dépôts métalliques en salle blanche ;
- Réaliser les expériences de fracture dynamique ;
- Analyser et interpréter les signaux obtenus ;
- Qualifier la méthode en lien avec la littérature et les données connues en corrosion sous contraintes et fracture.

Ce stage sera l’opportunité de travailler avec des chercheurs du SPEC-SPHYNX sur le comportement mécanique de verre. Le SPEC est une unité mixte CEA / CNRS (UMR 3680 CEA-CNRS) menant des recherches autour de l’état condensé allant des technologies quantiques à la physique de la rupture. Il dispose en particulier d’une salle blanche à l’état de l’art et de plateformes expérimentales diverses. Dans ce contexte, le candidat aura l’occasion de manipuler les outils théoriques et expérimentaux utilisés dans le domaine de la science des matériaux, de la mécanique et de la physique de la rupture.
Techniques utilisées au cours du stage :
Salle blanche à l’état de l’art et de plateformes expérimentales diverses

Mots clés : Verres, Fissures rapides

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