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Institut des matériaux Jean Rouxel

Créé en 1988 par le chimiste français mondialement connu Jean Rouxel, l'Institut des Matériaux est devenu l'un des principaux centres de recherche en matériaux en France.

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Ses travaux contribuent au perfectionnement de nombreux procédés industriels dans le domaine de la haute technologie. À travers la conception et la caractérisation de nouveaux matériaux, la démarche du laboratoire conduit à l'optimisation d'un large éventail de propriétés en vue d'applications, telles que les cellules photovoltaïques, les piles à combustibles, les batteries pour véhicules électriques, les nanotechnologies ou encore les matériaux pour mémoires, photoniques et optiques. L'Institut tire sa force d'une convergence de compétences regroupées aujourd'hui dans cinq équipes de recherche, le plus souvent autour d'applications ou de grandes familles de matériaux différents : Physique des matériaux et nanostructures, Plasmas et couches minces, Stockage et transformation électrochimiques de l'énergie, Matériaux innovants pour l'optique, le Photovoltaïque et le Stockage et Ingenierie des Matériaux et Métallurgie.
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Introduction d'une canne de mesure de la résistivité électrique d'un matériau dans un cryostat. Connaître l'évolution de la résistance électrique d'un nouveau matériau en fonction de la température est particulièrement important. Cela permet de savoir si ce matériau est un isolant électrique, un métal (bon conducteur électrique), voire même un supraconducteur (conducteur électrique parfait, résistance électrique nulle).

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Introduction d'une canne de mesure de la résistivité électrique d'un matériau dans un cryostat
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Mise en place d'un échantillon sur une canne de mesure de résistivité. Connaître l'évolution de la résistance électrique d'un nouveau matériau en fonction de la température est particulièrement important. Cela permet de savoir si ce matériau est un isolant électrique, un métal (bon conducteur électrique), voire même un supraconducteur (conducteur électrique parfait, résistance électrique nulle).

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Mise en place d'un échantillon sur une canne de mesure de résistivité
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Mise en place d'un échantillon sur une canne de mesure de résistivité. Connaître l'évolution de la résistance électrique d'un nouveau matériau en fonction de la température est particulièrement important. Cela permet de savoir si ce matériau est un isolant électrique, un métal (bon conducteur électrique), voire même un supraconducteur (conducteur électrique parfait, résistance électrique nulle).

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Mise en place d'un échantillon sur une canne de mesure de résistivité
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Mise en place d'un échantillon sur une canne de mesure de résistivité. Connaître l'évolution de la résistance électrique d'un nouveau matériau en fonction de la température est particulièrement important. Cela permet de savoir si ce matériau est un isolant électrique, un métal (bon conducteur électrique), voire même un supraconducteur (conducteur électrique parfait, résistance électrique nulle).

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Mise en place d'un échantillon sur une canne de mesure de résistivité
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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces. Le dépôt de couche mince est une étape indispensable pour utiliser des matériaux fonctionnels dans des dispositifs. Ici, il s'agit de déposer une couche mince d'un matériau chalcogénure isolant de Mott au sein d'un empilement de couches minces, en vue de réaliser deux nouveaux dispositifs de rupture : les mémoires de Mott et les neurones artificiels de Mott.

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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces
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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces. Le dépôt de couche mince est une étape indispensable pour utiliser des matériaux fonctionnels dans des dispositifs. Ici, il s'agit de déposer une couche mince d'un matériau chalcogénure isolant de Mott au sein d'un empilement de couches minces, en vue de réaliser deux nouveaux dispositifs de rupture : les mémoires de Mott et les neurones artificiels de Mott.

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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces
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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces. Le dépôt de couche mince est une étape indispensable pour utiliser des matériaux fonctionnels dans des dispositifs. Ici, il s'agit de déposer une couche mince d'un matériau chalcogénure isolant de Mott au sein d'un empilement de couches minces, en vue de réaliser deux nouveaux dispositifs de rupture : les mémoires de Mott et les neurones artificiels de Mott.

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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces
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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces. Le dépôt de couche mince est une étape indispensable pour utiliser des matériaux fonctionnels dans des dispositifs. Ici, il s'agit de déposer une couche mince d'un matériau chalcogénure isolant de Mott au sein d'un empilement de couches minces, en vue de réaliser deux nouveaux dispositifs de rupture : les mémoires de Mott et les neurones artificiels de Mott.

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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces
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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces. Le dépôt de couche mince est une étape indispensable pour utiliser des matériaux fonctionnels dans des dispositifs. Ici, il s'agit de déposer une couche mince d'un matériau chalcogénure isolant de Mott au sein d'un empilement de couches minces, en vue de réaliser deux nouveaux dispositifs de rupture : les mémoires de Mott et les neurones artificiels de Mott.

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Introduction d'un wafer de silicium dans un bâti de dépôt de couches minces
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Mesure courant-tension (I-V) sous simulateur solaire sur un mini-module photovoltaïque à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2, entièrement fabriqué à l'Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN). Il consiste en trois cellules connectées en série. Il est maintenu à une température de 25 °C à l'aide d'un système équipé d'un élément Peltier. Cette technologie permet d'atteindre des rendements de conversion photovoltaïque supérieurs à 23 %. Cette mesure permet de d'évaluer les performances des…

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Mesure courant-tension sous simulateur solaire sur un mini-module photovoltaïque à base de couches minces
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Mesure courant-tension (I-V) sous simulateur solaire sur un mini-module photovoltaïque à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2, entièrement fabriqué à l'Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN). Il consiste en trois cellules connectées en série. Il est maintenu à une température de 25 °C à l'aide d'un système équipé d'un élément Peltier. Cette technologie permet d'atteindre des rendements de conversion photovoltaïque supérieurs à 23 %. Cette mesure permet de d'évaluer les performances des…

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Mesure courant-tension sous simulateur solaire sur un mini-module photovoltaïque à base de couches minces
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Mesure courant-tension (I-V) sous simulateur solaire sur un mini-module photovoltaïque à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2, entièrement fabriqué à l'Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN). Il consiste en trois cellules connectées en série. Il est maintenu à une température de 25 °C à l'aide d'un système équipé d'un élément Peltier. Cette technologie permet d'atteindre des rendements de conversion photovoltaïque supérieurs à 23 %. Cette mesure permet de d'évaluer les performances des…

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Mesure courant-tension sous simulateur solaire sur un mini-module photovoltaïque à base de couches minces
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Mini-module photovoltaïque avec une architecture alternative fabriqué entièrement à l'Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN). Il consiste en trois cellules connectées en série. Ces cellules sont des dispositifs photovoltaïques à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2. Cette technologie permet d'atteindre des rendements de conversion photovoltaïque supérieurs à 23 %.

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Mini-module photovoltaïque avec une architecture alternative
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Mini-module photovoltaïque avec une architecture alternative fabriqué entièrement à l'Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN). Il consiste en trois cellules connectées en série. Ces cellules sont des dispositifs photovoltaïques à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2. Cette technologie permet d'atteindre des rendements de conversion photovoltaïque supérieurs à 23 %.

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Mini-module photovoltaïque avec une architecture alternative
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Série de cellules : 28 cellules individuelles de 0,5 cm² de surface sur un substrat de 2,5 x 7,5 cm². Ces cellules sont des dispositifs photovoltaïques, à base de couches minces de Cu(In,Ga)Se2, fabriqués à l'Institut des matériaux Jean Rouxel (IMN). Cette technologie permet d'atteindre des rendements de conversion photovoltaïque supérieurs à 23 %.

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Série de 28 cellules photovoltaïques de 0,5 cm² de surface, sur un substrat de 2,5 x 7,5 cm²
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Mise en place d'un échantillon dans un spectromètre Raman. La spectroscopie Raman est une technique de caractérisation des matériaux extrêmement puissante. Elle permet notamment de déterminer les énergies des modes de vibrations atomiques dans la matière. Ici, l'objectif est de détecter une transition de phase créée sur une très petite zone de l'échantillon (20 x 2 µm).

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Mise en place d'un échantillon dans un spectromètre Raman
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Mise en place d'un échantillon dans un spectromètre Raman. La spectroscopie Raman est une technique de caractérisation des matériaux extrêmement puissante. Elle permet notamment de déterminer les énergies des modes de vibrations atomiques dans la matière. Ici, l'objectif est de détecter une transition de phase créée sur une très petite zone de l'échantillon (20 x 2 µm).

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Mise en place d'un échantillon dans un spectromètre Raman
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Mise en place d'un échantillon dans un spectromètre Raman. La spectroscopie Raman est une technique de caractérisation des matériaux extrêmement puissante. Elle permet notamment de déterminer les énergies des modes de vibrations atomiques dans la matière. Ici, l'objectif est de détecter une transition de phase créée sur une très petite zone de l'échantillon (20 x 2 µm).

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Mise en place d'un échantillon dans un spectromètre Raman
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Plasma d'argon utilisé pour le dépôt de matériaux en couches minces. Le dépôt de couche mince est une étape indispensable pour utiliser des matériaux fonctionnels dans des dispositifs. La technique de dépôt utilisée ici est la pulvérisation magnétron. Elle nécessite la création, au voisinage d'une cible céramique du matériau à déposer, d'un plasma d'argon (mélange d'espèces gazeuses ionisées) qui se caractérise par un spectre d'émission lumineuse dans le violet.

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Plasma d'argon utilisé pour le dépôt de matériaux en couches minces
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Hackmanite synthétique sur un support pour une analyse de diffraction des rayons X. Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques sont envisagées.

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Hackmanite synthétique sur un support pour une analyse de diffraction des rayons X
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Hackmanite synthétique sous illumination ultraviolet. Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques sont envisagées.

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Hackmanite synthétique sous illumination ultraviolet
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Sodalite hackmanite synthétique qui montre une couleur pourpre clair après illumination sous ultraviolets. Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques sont envisagées.

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Sodalite hackmanite synthétique de couleur pourpre clair après illumination sous ultraviolets
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Sodalite de variété hackmanite naturelle qui montre une couleur pourpre après illumination sous ultraviolets. Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques sont envisagées.

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Sodalite de variété hackmanite naturelle, de couleur pourpre après illumination sous ultraviolets
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Sodalite hackmanite synthétique avec une partie blanche et une partie pourpre ayant été exposée aux ultraviolets. Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques sont envisagées.

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Sodalite hackmanite synthétique avec une partie blanche et une partie pourpre après exposition aux ultraviolets
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Sodalite hackmanite synthétique avec une partie blanche et une partie rose ayant été exposée aux ultraviolets. Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques sont envisagées.

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Sodalite hackmanite synthétique avec une partie blanche et une partie rose après exposition aux ultraviolets
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Sodalite hackmanite synthétique pourpre qui retourne à son état initial blanc suite à une exposition à la lumière visible d'une LED.Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques…

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Sodalite hackmanite synthétique pourpre qui retourne à son état initial blanc
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Sodalite hackmanite synthétique sur un support pour une analyse de diffraction des rayons X avant illumination sous ultraviolet. Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques sont…

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Sodalite hackmanite synthétique avant illumination sous ultraviolet
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Sodalite hackmanite synthétique sur un support pour une analyse de diffraction des rayons X après illumination sous ultraviolet. Cet aluminosilicate possède une propriété photochrome des plus intéressantes. L’hackmanite, initialement blanche, change sous ultraviolet pour acquérir une couleur pourpre. Le changement est réversible et cyclable à l’infini. L'étude de l'origine du photochromisme est en cours au laboratoire. Des applications dans le domaine des matériaux pour mémoires optiques sont…

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Sodalite hackmanite synthétique après illumination sous ultraviolet
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Microscope électronique en transmission (MET) dans son enceinte acoustique. En fonctionnement normal, toutes les portes de l'enceinte sont fermées afin de minimiser les perturbations acoustiques qui pourraient limiter les performances du MET. Seule la partie haute de la colonne du MET est visible sur cette image avec comme éléments principaux le canon à électrons, le monochromateur, le correcteur sonde, la platine goniométrique et la lentille objectif.

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Microscope électronique en transmission dans son enceinte acoustique
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Microscope électronique en transmission (MET) dans son enceinte acoustique. En fonctionnement normal, toutes les portes de l'enceinte sont fermées afin de minimiser les perturbations acoustiques qui pourraient limiter les performances du MET. Seule la partie haute de la colonne du MET est visible sur cette image avec comme éléments principaux le canon à électrons, le monochromateur, le correcteur sonde, la platine goniométrique et la lentille objectif.

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Microscope électronique en transmission dans son enceinte acoustique
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Station de pompage sous vide des porte-objets de microscopie électronique en transmission (MET). Leur stockage à l'abri de l'air permet de limiter la contamination lors de la caractérisation par MET des échantillons. Quatre ports permettent de stocker simultanément quatre porte-échantillons. Ici, seuls trois sont utilisés, de bas en haut : porte-échantillon dédié à la tomographie électronique, porte-échantillon simple tilt, porte-échantillon cryogénique.

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Station de pompage sous vide des porte-objets de microscopie électronique en transmission
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Station de pompage sous vide des porte-objets de microscopie électronique en transmission (MET) (à droite). Leur stockage à l'abri de l'air permet de limiter la contamination lors de la caractérisation par MET des échantillons. Quatre ports permettent de stocker simultanément quatre porte-échantillons. Ici, seuls trois sont utilisés, de bas en haut : porte-échantillon dédié à la tomographie électronique, porte-échantillon simple tilt, porte-échantillon cryogénique. Sur la gauche sont situés un…

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Station de pompage sous vide des porte-objets de microscopie électronique en transmission
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Console du microscope électronique en transmission (MET) permettant de déplacer l'échantillon, de changer de modes d'observation, de faire des réglages et des alignements du faisceau d'électrons. L'utilisation du MET se fait à distance, dans une pièce extérieure à celle où il est placé. Sur les écrans, les échantillons peuvent être observés directement grâce à différentes caméras.

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Console du microscope électronique en transmission
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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique, procédé WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Les paramètres de l'opération de fabrication (intensité, tension, vitesse de fil, vitesse de construction) sont monitorés et complétés par des mesures de température par thermocouples et par caméra infrarouge multispectrale grande vitesse. Le bain de fusion et le dépôt de fil est contrôlé au moyen d'une caméra grande vitesse.

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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique
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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique, procédé WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Les paramètres de l'opération de fabrication (intensité, tension, vitesse de fil, vitesse de construction) sont monitorés et complétés par des mesures de température par thermocouples et par caméra infrarouge multispectrale grande vitesse. Le bain de fusion et le dépôt de fil est contrôlé au moyen d'une caméra grande vitesse.

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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique
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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique, procédé WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Les paramètres de l'opération de fabrication (intensité, tension, vitesse de fil, vitesse de construction) sont monitorés et complétés par des mesures de température par thermocouples et par caméra infrarouge multispectrale grande vitesse. Le bain de fusion et le dépôt de fil est contrôlé au moyen d'une caméra grande vitesse.

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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique
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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique, procédé WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Les paramètres de l'opération de fabrication (intensité, tension, vitesse de fil, vitesse de construction) sont monitorés et complétés par des mesures de température par thermocouples et par caméra infrarouge multispectrale grande vitesse. Le bain de fusion et le dépôt de fil est contrôlé au moyen d'une caméra grande vitesse.

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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique
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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique, procédé WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Les paramètres de l'opération de fabrication (intensité, tension, vitesse de fil, vitesse de construction) sont monitorés et complétés par des mesures de température par thermocouples et par caméra infrarouge multispectrale grande vitesse. Le bain de fusion et le dépôt de fil est contrôlé au moyen d'une caméra grande vitesse.

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Banc de fabrication additive métallique utilisant la fusion d'un fil métallique par un arc électrique
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Préparation d'un dispositif de type "pouch cell", cellule poche, de supercondensateurs en milieu aqueux. Les prototypes obtenus permettent de valider les conditions de fabrication en vue d'un transfert technologique à une échelle industrielle. Le supercondensateur en milieu aqueux est un dispositif de stockage de l’énergie avantageux en matière de coût, de sécurité et d’impact sur l’environnement.

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Préparation d'un dispositif de type "pouch cell" de supercondensateurs en milieu aqueux
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Préparation d'un dispositif de type "pouch cell", cellule poche, de supercondensateurs en milieu aqueux. Les prototypes obtenus permettent de valider les conditions de fabrication en vue d'un transfert technologique à une échelle industrielle. Le supercondensateur en milieu aqueux est un dispositif de stockage de l’énergie avantageux en matière de coût, de sécurité et d’impact sur l’environnement.

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Préparation d'un dispositif de type "pouch cell" de supercondensateurs en milieu aqueux
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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell", cellule poche, de supercondensateurs en milieu aqueux. Les prototypes obtenus permettent de valider les conditions de fabrication en vue d'un transfert technologique à une échelle industrielle. Le supercondensateur en milieu aqueux est un dispositif de stockage de l’énergie avantageux en matière de coût, de sécurité et d’impact sur l’environnement.

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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell" de supercondensateurs en milieu aqueux
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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell", cellule poche, de supercondensateurs en milieu aqueux. Les prototypes obtenus permettent de valider les conditions de fabrication en vue d'un transfert technologique à une échelle industrielle. Le supercondensateur en milieu aqueux est un dispositif de stockage de l’énergie avantageux en matière de coût, de sécurité et d’impact sur l’environnement.

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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell" de supercondensateurs en milieu aqueux
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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell", cellule poche, de supercondensateurs en milieu aqueux. Les prototypes obtenus permettent de valider les conditions de fabrication en vue d'un transfert technologique à une échelle industrielle. Le supercondensateur en milieu aqueux est un dispositif de stockage de l’énergie avantageux en matière de coût, de sécurité et d’impact sur l’environnement.

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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell" de supercondensateurs en milieu aqueux
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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell", cellule poche, de supercondensateurs en milieu aqueux. Les prototypes obtenus permettent de valider les conditions de fabrication en vue d'un transfert technologique à une échelle industrielle. Le supercondensateur en milieu aqueux est un dispositif de stockage de l’énergie avantageux en matière de coût, de sécurité et d’impact sur l’environnement.

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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell" de supercondensateurs en milieu aqueux
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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell", cellule poche, de supercondensateurs en milieu aqueux. Les prototypes obtenus permettent de valider les conditions de fabrication en vue d'un transfert technologique à une échelle industrielle. Le supercondensateur en milieu aqueux est un dispositif de stockage de l’énergie avantageux en matière de coût, de sécurité et d’impact sur l’environnement.

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Préparation des électrodes à insérer dans un dispositif de type "pouch cell" de supercondensateurs en milieu aqueux

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