Les activités de cet axe reposent sur les traitements de surface et s’intéressent notamment à l’étude de la physico-chimie des surfaces et interfaces, à l’optimisation et à l’application des procédés plasmas et lasers.

Le matériau massif comme ceux développés dans l’axe ‘matériaux avancés et  procédés d’élaboration associés’ assure généralement une fonction principale, par exemple structurale, mais son interaction avec l’environnement est assurée par sa surface. Les traitements de surface ou les revêtements ont pour objet de conférer des caractéristiques ou des fonctionnalités nouvelles. Les techniques mises en œuvre sont multiples et peuvent également être couplées. Ainsi, les procédés mis en œuvre dans cet axe visent à élaborer des revêtements, à structurer, à texturer et à fonctionnaliser les surfaces. Les céramiques, alliages et polymères occupent une large place des matériaux concernés.

La démarche scientifique de cet axe vise:

i) à comprendre les processus élémentaires dans les procédés mis en œuvre et notamment les procédé plasma ou laser via des modélisations physiques et numériques (voir axe transverse ‘modélisation et simulation, approches multi-échelles, prévision du comportement’) couplées à des diagnostics dédiés jusqu’à la modification des matériaux et leur caractérisation,

ii) à étudier les mécanismes de croissance, de fonctionnalisation, de structuration ou de gravure propres à chaque matériau,

iii) à mieux connaitre et maitriser les plasmas et notamment vis-à-vis de leur interaction avec le milieu vivant.

Une des finalités d’ensemble des études menées est d’intégrer les matériaux élaborés dans des dispositifs/systèmes/objets fonctionnels soumis à des exigences croissantes en termes de performance (voir axe transverse ‘fonctionnalité et intégration’).

Objectifs principaux

– Procédés de croissance de couches minces/épaisses : plasma et laser, dépôts physiques/chimiques en phase vapeur, techniques de dépôts électrophorétiques, dépôt/gravure par couche atomique, micro-usinage, …

– Compréhension des processus élémentaires, (nano)structuration et fonctionnalisation/modification des surfaces, contrôle des surfaces et des interfaces

– Etude des mécanismes de croissance (sur couches minces et nanomatériaux), rôle de la chimie combinatoire  et maîtrise des propriétés chimiques, physiques et structurales des matériaux

– Etude des interfaces solide/gaz et solide/liquide

– Etude de la diffusion élémentaire dans les massifs ou aux interfaces de multicouches (marqueurs isotopiques).

– Propriétés physico-chimique des matériaux ainsi élaborés