Pierre-Emmanuel MAZERAN Enseignant-chercheur
Maître de Conférence | IM - Ingénierie Mécanique | ROBERVAL - Mécanique, Energie et Electricité
Spécialiste dans le domaine de la caractérisation des propriétés mécaniques aux échelles micro et nanométrique par nano-indentation instrumentée et microscopie à force atomique : Dureté, morphologie de surface, frottement, usure. Les travaux de recherche recouvrent un large panel de secteurs.
Compétences clés
Détermination des propriétés mécaniques par Nanoindentation
La technique de Nanoindentation est utilisée pour déterminer les lois de comportement mécanique complexe de matériaux. Nous créons des protocoles et des modèles adaptés permettant de remonter aux propriétés mécaniques dans le cadre de matériaux dont le comportement mécanique s’éloigne du comportement élastoplastique idéal. Plus particulièrement nous caractérisons le comportement mécanique de polymères thermoplastiques (PC, PMMA, PS) et de tissus osseux (rat, bovin, humain), en prenant en compte le comportement visqueux. Dans le cas de polymères, nous montrons que le comportement viscoélastique peut être caractérisé par deux constantes de temps. Dans le cas des tissus osseux, nous mettons en évidence les différences de comportement en fonction de l’âge ou de la direction.
Par ailleurs, de manière plus classique, nous mesurons le comportement mécanique d’alliages métalliques, plus particulièrement, nous mettons en évidence les gradients des propriétés mécaniques en extrême surface dus à des préparations ou des traitements de surface ou des variations locales de propriétés mécaniques en liaison avec la microstructure. Nous réalisons des cartographies de propriétés mécaniques sur les matériaux hétérogène.
Microscopie à Force Atomique (AFM) et Nanotribologie
L’AFM est utilisée pour étudier les propriétés tribologiques d’un contact de dimension nanométrique. Nous avons développés des modes AFM (Mode Mise en Glissement, Mode Circulaire) permettant de transformer un AFM en un nanotribomètre rapide et fonctionnel. Le mode circulaire a été utilisé pour mesurer l’évolution de la force de frottement et des forces d’adhésion en fonction de la vitesse de glissement. Nous montrons que dans les cas des surfaces hydrophiles ou dans le cas des polymères, nous avons une évolution des forces d’adhésion en fonction de la vitesse de glissement que l’on peut attribuer à la disparition de la force d’adhésion capillaire et à la transition Béta des polymères respectivement. Dans le cas de couches minces organiques de type bicouches lipidiques, nous montrons que le frottement est purement visqueux et que ce dernier varie de manière considérable avec la composition chimique des membranes.
Par ailleurs, le mode circulaire est également utilisé pour étudier l’usure d’alliages métalliques à l’échelle nanométrique. Nous montrons qu’à cette échelle, l’usure suit globalement les lois macroscopiques : L’usure reste proportionnelle à la force normale et le taux d’usure baisse avec la distance parcourue.
Contacts
Pierre-Emmanuel MazeranMaître de conférences HDR
Centre de recherches de Royallieu
Laboratoire Roberval,
Rue Roger Couttolenc
60203 Compiegne cedex France
mazeran@utc.fr
06 35 90 70 38