Sujet :

Développements méthodologiques par spectrométrie de masse à haute résolution en vue de la caractérisation moléculaire de fibres de carbone

Contexte :

Les fibres de carbone, par leurs propriétés mécaniques et leurs faibles masses, entrent dans la réalisation de composites qui interviennent aujourd’hui dans des domaines aussi variés que le sport, l’industrie (transport, nucléaire, robotique, biomédical…) ainsi que l’aéronautique et le domaine spatial. En effet, ces fibres constituent souvent le renfort de choix pour la majorité des applications qui nécessitent de concilier légèreté et performances.
Les propriétés mécaniques des fibres de carbone dépendent souvent de la topologie et de la chimie de surface de la fibre. Lors des étapes de fabrication des fibres, une couche d’ensimage (sizing en anglais) est notamment déposée à leur surface. Celle-ci est constituée de petites molécules dont le rôle est d’améliorer l’interaction entre la fibre et la matrice. La constitution de ces couches d’ensimage étant spécifique à chaque producteur de fibre, la caractérisation moléculaire de cette couche serait un excellent moyen de classification d’une fibre.

Objectif :

Le(a) postdoctorant(e) sera en charge de développer de nouvelles méthodologies de caractérisation moléculaire d’échantillons de fibres de carbone d’intérêt pour les applications du laboratoire à l’aide de la spectrométrie de masse à haute (Q-TOF) et très haute résolution (Orbitrap). Il/elle sera également en charge de développer un modèle de classification d’échantillons de fibres de carbone en fonction de leurs propriétés mécaniques et de leur composition chimique par analyses à composantes principales (ACP) via le logiciel chimiométrique LiveID.
Le CEA fournira les échantillons de fibres de carbone à analyser. Le laboratoire dispose d’un ensemble de spectromètres de masse couplés à de la chromatographie en phase liquide et à de la chromatographie en phase gazeuse. Les composés organiques de nature volatile seront analysés avec un système de chromatographie en phase gazeuse couplé à la spectrométrie de masse haute résolution à temps de vol munie d’une cellule de collision (GC/Q-TOF). Nos techniques d’analyse possèdent une sensibilité suffisante pour détecter des éléments à l’état de traces (au niveau du sub-ppb) dans de très petits échantillons. Par ailleurs, les composés semi volatils ou non volatils pourront être caractérisés par la spectrométrie à transformée de Fourier de type Orbitrap, ou par la chromatographie en phase liquide couplée à de la mobilité ionique et de la spectrométrie de masse à temps de vol (LC/QTOF). Celles-ci étant couplées au laboratoire à des sources d’ionisation ambiantes telles que le DART (Direct Analysis in Real Time), l’ASAP (Atmospheric Solid Analysis Probe), l’ESI (ElectroSpray Ionisation), l’APPI (Atmospheric Photoionisation), l’APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionisation) ou encore l’AP-MALDI (Atmospheric Pressure Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation). Toutes ces sources d’ionisation sont interchangeables très rapidement (car fonctionnant à pression atmosphérique) et permettent de caractériser les échantillons solides, liquides et gazeux en temps réel.

Contact :

BRIDOUX Maxime
CEA/DAM Ile-de-France – Bruyères-le-Châtel, 91297 Arpajon
Tél. : 01.69.26.40.40. – maxime.bridoux@cea.fr