Gravure laser sur matériaux organiques et leurs produits

par Antonin Bouland

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Jean-Philippe Renault.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne) , en partenariat avec NIMBE - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux la Biomédecine et l'Énergie (laboratoire) , Laboratoire Interdisciplinaire sur l'Organisation Nanométrique et Supramolécualire (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-05-2017 .


  • Résumé

    La mise en œuvre des procédés laser est fortement liée aux matériaux envisagés pour l'application visée. Le plus souvent les matériaux d'intérêt industriel ne sont pas les matériaux modèles utilisés dans les études scientifiques et les résultats de ces études ne sont pas quantitativement transférables. C'est le cas lorsque l'on passe des métaux purs (cuivre, aluminium) aux alliages (inox), ou des matériaux transparents (silice fondue...) aux verres à vitre. Les données concernant ces matériaux d'intérêt industriel entrent souvent dans des secrets de fabrication et la connaissance des taux d'ablation, seuil d'ablation... sont une condition préalable à un développement réellement maîtrisé. D'un point de vu fondamental, le premier objectif sera l'instrumentation d'un laser industriel (luminescence, photo-acoustique) en relation avec le fabriquant, permettant de caractériser les différents régimes de dépôt d'énergie dans le système irradié. Des analyses des produits volatils (analyse de gaz résiduels, analyse d'aérosols) et des surfaces texturées (spectroscopies vibrationnelles) seront menées à bien de façon à identifier les processus chimiques dominants en cause. A partir des données rassemblées l'étudiant aura en charge la mise en place d'un modèle physico-chimique de la gravure sur un ou des matériaux de référence. (1-3). Ces données serviront également à comprendre le vieillissement des surfaces usinées par laser dans le temps (résistance à l'usure, à l'érosion, à l'oxydation…) L'étudiant pourra tester des procédés optiques de mise en forme du faisceau de manière à augmenter la résolution de la gravure (4-5).

  • Titre traduit

    Laser engraving on organic materials


  • Résumé

    The implementation of laser process is greatly linked to the materials considered for the planned application. Most frequently industrial materials are not the materials used as reference model in scientific research. The subsequent results can not be quantitatively transferable, for example, when comparing metal (copper, iron…) and alloy (stainless steel), or transparent materials (e.g : melt silica) with window glass. Data relating to these industrial materials are often covered by industrial secret nevertheless the knowledge of the ablation rate, ablation treshold … are prerequisites for a truly controlled development. From a fundamental research point of view, the first aim will be to equip an industrial laser with instruments (luminescence, photoacoustic) in parternship with the manufacturer, to characterize different regimes of energy deposition in the irradiated system. Analyses of volatile products (analysis of residual gases, aerosols analysis) and textured surfaces (vibrational spectroscopy) will be carried out in order to identify the dominant chemical processes involved. The PhD student will gather data in order to etablish a physico-chemical model of engraving on one or severals reference materials. (1-3). These data will also be used to understand the ageing of machined surfaces overtime (durability, resistance to wear, erosion, oxidation ...). The student will possibly test optical methods formatting the laser's ray to increase the resolution of the engraving (4-5).