Les états de surface dans tous leurs états - Micronora

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Le groupe IMI : un monde de microtechniques 7 centres de production Le groupe IMI rassemble sept sociétés spécialisées dans les microtechniques. Les talents conjugués des 450 collaborateurs du groupe, tous rompus aux exigences de la haute qualité de leurs productions, vous apportent les solutions adéquates à vos besoins dans les domaines de l’horlogerie, la bijouterie, les industries du luxe, la téléphonie, le médical… Bureau en Suisse IMI Swiss, filiale installée à la Chaux de Fonds, assure à la clientèle horlogère suisse du groupe la proximité recherchée et un service commercial permanent 2300 La Chaux de Fonds (Suisse) Numa Droz 165 Tél.: 0041 (0)32 925 70 10 Groupe IMI Siège social : 48 rue des Founottes 25000 BESANÇON Tèl. : 03 81 25 24 36 Fax : 03 81 25 24 37 www.groupe-imi.fr Haut de gamme : cadrans de montres tous décors, nacre Pose de pierres Pièces usinées, décorées Charquemont (25) France Tél.: 33 / (0)3 81 64 30 00 Vous créez… nous réalisons Composants pour l’horlogerie, la bijouterie et la micromécanique Couronnes de remontoirs de montres. Poussoirs Pierres et composants pour la haute horlogerie Revêtements de surfaces Composants en métaux précieux et en céramique pour les marchés du luxe École-Valentin (25) France Tél.: 33 / (0)3 81 40 56 00 Conception et fabrication de machines laser de série et spécifiques de découpage, soudage, marquage et perçage Fabrication de céramiques par pressage et procédé CIM pour l’horlogerie, la bijouterie, la téléphonie et les implants dentaires Usinage de matériaux durs Marnay (70) France Tél.: 33 / (0)3 84 31 95 40 Portugal Cadrans de montres et articles de luxe Lasers Fabrication de pierres d’horlogerie Décors, pose de pierres sur flaconnages Polissage, pose manuelle de composants sur articles de luxe Ile Maurice Sous-traitance laser tous secteurs à la demande Pirey (25) France Tél.: 33 / (0)3 81 48 34 60 Céramiques ÉQUINOXE Ltd Recherche, développement et commercialisation d’implants dentaires (titane et céramique) Iso 13485-2003 / Iso 9001-2000 Marquage CE 1014 Marnay (70) France Tél.: 33 / (0)4 78 50 19 57
La rupture du verre vue à l’échelle du nanomètre M I c R O S c O p I E c h a M p p R O c h E Comprendre les mécanismes de rupture des matériaux, c’est avoir accès à leur structure intime. Pour étudier la propagation d’une fissure dans le verre, le CEA crée un dispositif expérimental permettant de suivre cette propagation à l’aide d’un microscope à force atomique. Propagation lente d’une fissure (vitesse moyenne de 40 picomètres par seconde) à la surface d’un verre de silice (en corrosion sous contrainte) observée en temps réel à l’aide d’un AFM. L’échelle de couleur (à droite) traduit la topographie de la surface observée. (paru dans Reflets de la Physique). Source : Gaël Pallarès CEA La manière dont une fissure concentre les forces dans sa pointe est aujourd’hui assez bien comprise. Notamment par le biais de la Mécanique Elastique Linéaire de la Rupture (MELR) qui permet d’évaluer le flux d’énergie mécanique en pointe de cette fissure. Par contre, la manière dont la fissure s’étend en réponse à ce flux pose encore de nombreuses questions. Elisabeth Bouchaud, directrice de recherche au CEA Saclay, s’intéresse aux propriétés mécaniques des matériaux aux échelles où ils ne peuvent pas être considérés comme homogènes. Dans ce cadre, elle étudie plus spécifiquement les propriétés de rupture des verres de silice. Même à la loupe, le verre semble homogène, et il faut descendre à l’échelle de quelques dizaines de nanomètres, voire du nanomètre, pour voir que sa structure amorphe le rend hétérogène. "A ces échelles, la microscopie optique ne donne rien, car on est limité par la longueur d’onde. La microscopie électronique Image AFM de la surface de rupture de silice pure en corrosion sous contrainte. Source : Gaël Pallarès CEA à balayage arrive elle aussi à ses limites. Nous sommes alors obligés de trouver d’autres techniques pour voir et comprendre ce qui se passe". A l'échelle "nano", la microscopie en champ proche s'impose. A l'échelle du nanomètre, les microscopes à champ proche (SPM pour Scanning Probe Microscopes) sont les seuls à pouvoir scruter la surface. Ils sont essentiellement de deux types : microscopes à force atomique (AFM) et microscopes à effet tunnel (STM). Ces deux types d’appareils ont en commun d’utiliser des techniques basées sur le balayage d’une surface avec une pointe. L’AFM comporte une pointe très fine (rayon de courbure de l’ordre d’une dizaine de nanomètres) qui se trouve à l’extrémité d’un levier (cantilever). En mode contact, cette pointe suit les dénivellations de la surface et fait fléchir le levier. Cette déflection est amplifiée par le biais d’un laser qui vient se refléter sur un miroir solidaire de la pointe de l’AFM avant d’être renvoyé sur une photodiode. L’amplification permet de mesurer des variations extrêmement faibles de l’ordre de l’Angström (0,1 nm) avec une résolution latérale de 1 à 5 nm. Les microscopes STM ont aussi une pointe, Gaël Pallarès en train de régler un microscope AFM. Source : Gaël Pallarès CEA mais le mécanisme très différent fait que celle-ci ne touche pas la surface. Ce ne sont plus les déflections mécaniques d’une tige que l’on mesure, mais l’effet quantique d’un courant (le courant tunnel) qui passe d’atome à atome de la surface jusqu’à la pointe du microscope. C’est ce courant que l’on mesure pour une différence de potentiel que l’on impose, et qui traduit les variations topographiques et chimiques à la surface. La petite fissure qui avance sur le pare-brise… L’étude sur les verres a consisté à suivre avec un AFM la pointe d’une fissure au cours de sa propagation. Pour la suivre, il a fallu créer des conditions pour qu’elle se propage très lentement, grâce à un mécanisme de "corrosion sous contrainte". "Ce suivi en temps réel nous a permis de comprendre que le front de fissure avance par croissance et coalescence de cavités d’endommagement de taille nanométrique et non pas de manière régulière et continue comme nous le pensions". Cette étude pourrait permettre de mettre au point des verres plus résistants à la corrosion sous contrainte… qui est précisément celle qui fait avancer lentement la fissure amorcée par un gravier qui percute un pare-brise ! ■ Jean-Yves Catherin Micronora inforMations - juillet 2008
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