High Performance Composite
Design and Manufacturing
Canada Research Chair - Tier 1

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Appareils du LM2C

DSC Q1000 de TA Instruments

DSC Q1000 de TA Instruments

Le calorimètre à balayage différentiel (DSC) détermine la température et le flux de chaleur associés aux transitions survenant dans le matériau par rapport au temps ou la température. Les données obtenues peuvent être de nature qualitative ou quantitative sur des processus endothermiques ou exothermiques lors des transitions physiques comme :

  • transition vitreuse pour les matériaux amorphes et semi-cristallins
  • points de fusion et d’ébullition
  • temps et température de cristallisation ; pourcentage de cristallinité
  • chaleurs de fusion et de réaction
  • stabilité à l’oxydation
  • pureté
  • taux et degré de polymérisation
  • cinétiques de réaction
  • chaleur spécifique et capacité calorifique
  • stabilité thermique

La DSC Q1000 peut être utilisée en mode de calorimétrie standard (DSC avec flux de chaleur total seulement) ou en mode modulé (MDSC). La technologie MDSC permet la séparation des transitions complexes et facilite l’interprétation des résultats. Le flux de chaleur oscille de façon sinusoïdale selon les changements de capacité calorifique. À l’aide d’une transformée de Fourier, il est possible de séparer le flux de chaleur total en sa composante provenant de la cinétique de polymérisation (flux de chaleur non-réversible) et en sa composante reliée à la capacité calorifique (flux de chaleur réversible). La DSC est équipée d’un système de refroidissement RCS (Refrigerated Cooling System) qui permet d’aller jusqu’à -90°C

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Analyseurs thermomécaniques dynamiques (DMA)

DMA Q800
de TA Instruments
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DMA 450
de 01dB-Metravib
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La DMA sert à mesurer le module élastique ou la dissipation d'énergie lorsque le matériau est déformé de façon périodique. Elle est utilisée pour la caractérisation thermomécanique des matériaux viscoélastiques comme les polymères dont la réponse à la déformation dépend de la force, de la température, du temps et de la fréquence de la charge imposés. Les analyses peuvent se faire sur des échantillons de type solide, solide mou, gel, liquide visqueux, fibre ou film. Les informations suivantes peuvent être obtenues :

  • module complexe (E*)
  • module élastique ou d’entreposage d’énergie
  • module dissipatif, de perte ou visqueux
  • température de transition vitreuse (Tg)
  • taux et degré de cuisson
  • identification des étapes de polymérisation (qualitative)
  • gélification
  • vitrification
  • point de ramollissement
  • viscosité
  • caractéristiques de dissipation énergie
  • amortissement
  • morphologie des polymères
  • fluage et relaxation

Le laboratoire possède une DMA à basse fréquence (DMA Q800 de TA instruments) et une à haute fréquence (DMA+ 450 de 01dB-Metravib). La première permet d’aller à une force maximale de 18 N et une fréquence maximale de 200 Hz, tandis que la seconde atteint une force de 450 N et une fréquence maximale de 1000 Hz.

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Rhéomètre MCR501 d'Anton-Paar

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Le rhéomètre est un appareil servant à mesurer les caractéristiques d’écoulement des fluides lorsqu’ils sont soumis à une charge/contrainte, une déformation ou un changement de température. Les analyses en rhéologie permettent de réaliser les actions suivantes :

  • caractériser la structure du matériau :
    • masse/ distribution moléculaire
    • composition
    • état physique (floculation par exemple)
    • etc.
  • prévoir les performances en fabrication pendant :
    • extrusion
    • pompage
    • gonflement des films
    • polymérisation
    • etc.
  • évaluer la performance du matériau :
    • étirement
    • températures d’utilisation
    • stabilité
    • résistance à la sédimentation
    • etc.

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Système Ondulo de Visuol Technologies

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Le système de mesure Ondulo permet de caractériser les défauts de surface d’un échantillon selon le principe de la déflectométrie. Une mire lumineuse est projetée sur un écran et est observée par réflexion grâce à une caméra. Les rayons lumineux se réfléchissent sur la surface de la pièce et leur trajectoire est modifiée par les variations locales de pente à la surface de l’échantillon. La mesure de cette déviation permet d’obtenir les courbures locales, qui caractérisent la sévérité des défauts. Le résultat final peut être affiché sous la forme d’un champ de courbure, ou apparaître en trois dimensions pour représenter la localisation des défauts en microns.

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Boîte à gants Plas Lab

La boîte à gants Plas Lab permet de manipuler de manière sécuritaire les particules de taille nanométrique. Elle est composée d’une chambre principale et d’une boîte de transfert. La pesée des nanoparticules et leur incorporation dans diverses solutions sont effectuées dans la chambre principale. La boîte de transfert permet de faire entrer et sortir les produits et les déchets en évitant la libération de nanoparticules dans l’atmosphère grâce à un système de vide.

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Deux vannes sont branchées à la chambre principale pour l’entrée et la sortie d’air dans la boîte à gant. La pression de vide est contrôlée à 0.2 kPa et un balayage constant d’air permet d’évacuer les aérosols provoqués par les nanoparticules. Ces vannes sont couplées à des filtres à haut rendement HEPA (High Efficiency Particulate Filter) pour la capture des nanoparticules. Deux vannes sont aussi branchées à la boîte de transfert permettant de tirer le vide et établir un équilibre avec la pression extérieure. Un manomètre mesure la pression de vide atteinte dans la boîte de transfert. L’étanchéité entre la boîte de transfert et la chambre principale est assurée par une porte. Ce système est relié au réseau d’air comprimé asséché et filtré de l’école. La régularisation de la pression d’air arrivant à la pompe venturi est assurée par un compresseur.

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Cuve à ultrasons Elmasonic

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La cuve à ultrasons permet de disperser des particules nanométriques dans des liquides. Pour ce faire, elle génère des vagues qui voyagent dans l’eau distillée remplissant le bain. Les vagues de pression inférieure à celle de l’eau distillée sont responsables de la formation et de la croissance de microbulles sous-marines que les vagues de haute pression font éclater. Ce phénomène, appelé cavitation, forme des zones de forte pression et de haute température qui peuvent changer la nature chimique du matériau. La dispersion, l’intercalation et peut-être même l’exfoliation des feuillets des nanoparticules à mélanger se produisent lorsque les micro-bulles sous-marines éclatent contre la paroi du récipient abritant ces substances, engendrant alors une onde de choc qui se propage dans le mélange.

Le bain d’ultrasons peut générer des fréquences allant de 35 à 130 KHz pour différentes valeurs d’amplitude. Il est muni d’un système chauffant permettant une température maximale de 80°C.

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Mélangeur calandre à trois roues-TRM de Exact

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Cet appareil sert à disperser des petites particules nanométriques dans des fluides non corrosifs. Ce mélangeur fonctionne selon le principe de forces de cisaillement créées entre les rouleaux, lesquels ont des rapports relatifs de vitesse de 1 : 2.3 : 5.5 de l’introduction du mélange à sa collecte.

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