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Morphomeca

The platform  is dedicated to the morphological exploration and analysis of surfaces from decimeter to nanometer scales.

What is Morpho-Mechanics?

Morpho-Mechanics is measuring the topography of an object's surface and applying a morphological treatment methodology adapted to its environment in order to characterize its history, quantify its properties and thus increase desired functionalities while guaranteeing its structural integrity.

MORPHOMECA, a multidisciplinary platform

Inaugurated in 2017, the MORPHOMECA platform is dedicated to the morphological exploration and analysis of surfaces, from decimetric to nanometric scales.

The objective of the MORPHOMECA platform is to build tools for morphological exploration of the surface, at the scales where physical, chemical or biological phenomena appear (cell sizes in biology, abrasive particles in wear...).

This multidisciplinary platform allows the investigation of various disciplinary fields (mechanics, chemistry, optics, archaeology, medical, sensory, art ...) whose common denominator is the understanding of physical mechanisms at interfaces.  

A request from many industrialists

Many industrial companies, from small and medium-sized businesses to large corporations, request this platform and the associated processing tools to study manufactured surfaces and thus optimize their functionality and physical integrity. The engineers and researchers of the teams associated with this platform participate in the development of prototypes with manufacturers of surface exploration equipment (Bruker USA, Alicona Austria, Altimet France) and software solution editors (DigitalSurf France).

Numerous partnerships

Thanks to these partnerships, the MORPHOMECA platform has the latest innovations in terms of morphological characterization. It brings together a unique set of equipment, combining different dimensional metrological techniques. This multiplicity of methods of morphological characterization makes the measurement of surfaces at each scale representative of the phenomena to be observed more reliable. The integration and a strong coupling of instrumental techniques allow a geometric description of surfaces from decimetric to nanometric scales, without breaking the dimensional continuum.

Mots-clés

Surface ; Caractérisation ; Topographie ; Fonctionnalisation ; Tribologie ; Propriétés micromécaniques ; Texturation ; Rugosité; Sensoriel; Fractographie ; Biomatériaux ; Implantologie ; Archéologie ; Métallurgie ; étanchéité ; métrologie.

Fonctionnalités de la plateforme

  • Exploration multi-échelle : Observation et analyse des surfaces du décimètre au nanomètre sans rupture de continuité.
  • Caractérisation topographique : Mesure précise de la rugosité et de la géométrie des surfaces par diverses techniques métrologiques.
  • Caractérisation micromécanique : Evaluation des propriétés mécaniques multi échelles par indentation en température et environnement.
  • Texturation laser femtoseconde : Création de micro-motifs et de nanostructures pour modifier les propriétés de surface sans dommage thermique.
  • Fonctionnalisation des surfaces : Optimisation de l'adhérence, de la mouillabilité, des effets optiques ou des propriétés antibactériennes.
  • Expertise en Morpho-Mécanique : Traitement de données pour quantifier l'historique d'une pièce et garantir son intégrité structurale.
  • Analyses multidisciplinaires : Études appliquées à la tribologie (usure), à la biologie (interfaces cellulaires), à l'archéologie ou encore au sensoriel.

Exemples de travaux

  • Compréhension de phénomènes cancérogènes en implantologie souple
  • Optimisation d'étanchéité
  • Optimisation du rendement de transport électrique
  • Compréhension des phénomènes de détérioration des verres ophtalmiques

Projets de recherche représentatifs réalisés sur la plateforme

Matrice "Sceau des clarisses d'Aix-en-Provence", XIVème siècle

Etude topographique du patrimoine culturel :

  • Caractérisation de la qualité de restauration en peinture par étude de la couche picturale
  • Etude sur la différenciation des techniques de fabrication des matrices de sceaux médiévaux 
  • Optimisation de la représentation numérique des surfaces 3D de pièces anciennes 
  • Détection de faux Van Gogh par analyse de la dimension fractale d'images haute résolution. 

Collaborations représentatives

The platform's equipment

The platform, referenced at CNRS and Carnot institutes, includes:

Beyond the non-standard measurement means, the team relies on the MesRug expert system, to ensure the processing and analysis of morphological databases, quantify the relevant physical scales and provide robust numerical indicators associated with the studied phenomena. Software is developed to explain the formation of the measured morphologies (wear, sandblasting, diffusion...). Other software is implemented to model the interaction of physical phenomena with the measured surface (gloss, light transmission, cell adhesion, sealing...).

Nom de l'équipement Modèle Marque Informations spécifiques
Profilomètre tactile

Dektak XT

Bruker

 
Microscope à variation de focus (prototype) Contour LS-K Bruker        
Microscope à variation de focus portable

Infinite Focus Portable RL

Alicona

       

Microscope à variation de focus

Infinite focus G5

Alicona

 
Interféromètre    Newview 7300 Zygo     VSI - Vertical Scanning Interferometry
Interféromètre Contour GT Bruker VSI, PSI - Phase Shifting Interferometry
Microscope à force atomique (AFM) Dimension Edge Bruker Tapping, PeakForce Tapping
Dome De Reflectance Prototype Altimet     Méthode RTI      
Nano-indenteur environnemental en température Tribo-Indenteur HysitronTI980 Bruker

Nano, micro et macro indentation, scratch.
Températures -80°C à 800°C

Tribomètre environnemental en température UMT TriboLab Bruker Rotatif et linéaire
Laser Femto seconde SFT22 ~ Satsuma HP3 ES-laser ~ Amplitudes Laser bi-chromatique (IR/SHG), impulsions 300 fs. 

Financeurs

ELSAT2020, GDR CNRS Topologie des Surfaces, INSA, Instituts Carnot, ANR et contrats industriels (Grands groupes, PME, TPME), partenariats public-privé.

Partenaires Morphomeca

The platform's equipment

The platform, referenced at CNRS and Carnot institutes, includes:

Beyond the non-standard measurement means, the team relies on the MesRug expert system, to ensure the processing and analysis of morphological databases, quantify the relevant physical scales and provide robust numerical indicators associated with the studied phenomena. Software is developed to explain the formation of the measured morphologies (wear, sandblasting, diffusion...). Other software is implemented to model the interaction of physical phenomena with the measured surface (gloss, light transmission, cell adhesion, sealing...).

Responsables scientifiques

Maxence Bigerelle

Romain Vayron

Responsables techniques

Raphael Deltombe

Frederic Robache