Matériaux avancés

• Thématiques :
  • Chimie du solide exploratoire
  • Conception et formulation des matériaux, procédés, nano-structuration, fabrication additive
  • Caractérisation des matériaux
  • Relation structure-propriétés-élaboration
  • Cycle de vie des matériaux et matériaux de substitution

L’axe matériaux est un axe historique et l’un des plus important sur le site de Bordeaux. Il est porté par de nombreuses unités de recherche, que cela soit leur thématique principale ou bien une thématique de quelques équipes au sein de celles-ci. Si le thème de la matière molle et des matériaux polymères a été détaillé plus haut, la chimie du solide est développée dans plusieurs unités et elle constitue l’axe majeur de deux d’entres elles. On peut ainsi mentionner les matériaux composites à matrice céramique (CMC). Les CMC sont développés pour des applications dans des environnements extrêmes tels que les applications aéronautiques, spatiales, énergétiques ou industrielles. L’intérêt des composés inorganiques sur les composés organiques tient à leur tenue en température et leur résistance à l’oxydation. 

La conception des matériaux incluant la mise en place de nouveaux procédés et les problématiques de recyclage, l’étude et la caractérisation multi échelles de ces matériaux s’appuient sur des compétences fortes et historiques en chimie du solide. Quel que soit le type de matériaux élaboré (inorganique, organique, hybride, etc..) les applications potentielles de ces matériaux concerne de nombreux domaines et permettent de répondre à la fois aux défis sociétaux comme le vieillissement de la population mais également aux enjeux liés au réchauffement climatique et aux problématiques de production et stockage de l’énergie, ainsi on peut citer, de manière non exhaustive: 

• Matériaux X-chromes pour l’énergie et l’environnement,
• Matériaux d’électrodes et d’électrolytes pour des systèmes de stockage électrochimique de l’énergie, à haute densité d’énergie et de puissance,
• Matériaux multifonctionnels aux propriétés optiques et électroniques pour l’économie d’énergie, les télécommunications, la défense et la santé,
• Matériaux composites innovants pour l’économie d’énergie et l’économie matière,
• Nanomatériaux fonctionnels pour la santé en lien avec des stratégies thérapeutiques « guidées par imagerie »,
• Matériaux pour la réfrigération reposant sur les propriétés thermoélastiques de composés à conversion de spin,
• Matériaux quantiques obtenus par la combinaison de la supraconductivité et de la chiralité pour les technologies de l’informatique quantique,
• Matériaux et procédés pour un hydrogène « décarboné » : stockage, production et conversion,
• Matériaux et procédés pour la conversion de N2 et du CO2 : des électrures pour la production de NH3 et des bioprocédés pour la conversion du CO2,
• Métamatériaux à indice négatif pour la furtivité acoustique.
• Matériaux 2D à propriétés magnétiques à haute température
• Nanocomposites à coefficients d’électrostriction géants
• Matériaux à base de graphène ou nanotubes de carbone
• Matériaux biosourcés et biocompatibles

Mais plus que les applications potentielles qui constituent la finalité de ces travaux, ce sont également les procédés de fabrication qui font l’objet de recherches intensives au sien du département, à la fois dans le domaine de la chimie du solide mais également dans le domaine des polymères et de la matière molle en général.

• Assemblage d’objets optiques inédits sur des substrats nano-structurés pour le développement de matériaux intelligents,
• Procédés de fabrication additive et de structuration des matériaux basés sur l’interaction laser-matériaux et impression 3D,
• Frittage basse température,
• (Bio-)Procédés pour une chimie pour un développement durable, pour la valorisation des bioressources, pour la dépollution et le recyclage,
• Préparation de matériaux par fabrication additive, formulation, encapsulation.

Par ailleurs, les techniques de caractérisation de ces matériaux se sont considérablement développées et le site de Bordeaux accueille l’UMS Placamat  entièrement dédiée aux techniques de caractérisation des matériaux à différentes échelles. Enfin, des études fondamentales en physique des solides sont bien sûr nécessaires à la compréhension des propriétés macroscopiques de ces matériaux et aux relations structure-propriétés.
De plus, et dans le cadre de la stratégie de développement durable assumée par l’Université de Bordeaux, les problématiques de recyclage, de cycle de vie, de chimie verte ou encore de diversification des sources de carbone par exemple constituent une priorité du département, portée entre autres par le GPR PPM .