La plateforme CRYOMAT sera une plateforme de référence pour la région Ile-de-France et sera dédiée à la caractérisation des matériaux à des températures sous le Kelvin (conductivité thermique, capacité calorifique, résistance thermique de contact, conductivité électrique, impédance complexe, dilatation thermique, module d'Young). CRYOMAT sera ouverte aussi bien aux laboratoires scientifiques qu'aux industriels. CRYOMAT s'appuiera sur les compétences existantes des équipes techniques et scientifiques du laboratoire APC, reconnues internationalement pour leur expérience des systèmes cryogéniques (Jean-Pierre Thermeau) et de l'instrumentation cryogénique (Michel Piat). Le laboratoire partenaire du LNE-CNAM garantira le plus haut niveau de précision des mesures métrologiques et du contrôle qualité des essais.
CRYOMAT comprendra trois types différents de systèmes de test installés dans des cryostats, chacun dédié respectivement aux tests mécaniques, électriques et thermiques. La première étape du projet est un prototype, le cryostat NG-Cryo financé par le CNRS/IN2P3. Le projet NG-Cryo comprend un cryostat polyvalent conçu pour fonctionner à des températures de 3 à 40 K pour les mesures thermiques. Actuellement, l'APC dispose de moyens de réfrigération à 250 mK, 300 mK et 1 K nécessitant des phases de régénération. Ce cryostat prototype NG-Cryo est dédié au développement de la réfrigération continue à des températures inférieures à 50 mK qui fait l'objet de la thèse financée par la société MyCryoFirm. Ce cryostat servira de base à la construction du premier cryostat de la plateforme CRYOMAT, le cryostat dédié aux mesures thermiques à des températures sous le Kelvin (conductivité thermique et capacité calorifique).
Sur la base de l'expérience du développement de ce premier cryostat, deux autres cryostats seront conçus, l'un pour les mesures de propriétés mécaniques (dilatation mécanique, module d'Young, par méthodes ultrasonores) et l'autre pour les mesures de résistance thermique de contact. Les caractérisations électriques des matériaux à des températures cryogéniques (conductivité électrique, impédance complexe) se feront à l'aide d'une station de sonde cryogénique commerciale qui sera améliorée pour aller à des températures inférieures à K. Ces cryostats intéressent particulièrement nos industries partenaires (EQUIUM, MyCryoFirm, Chipiron) pour tester des composants d'instruments médicaux et des systèmes de réfrigération pour l'informatique quantique, pour lesquels la capacité de réfrigération à très basse température est un enjeu majeur. La plateforme intéresse également nos collaborateurs académiques proches : CNRS / INSU / IAS, Observatoire de Paris / GEPI, CEA / Irfu / DIS.
Les mesures réalisées avec la plateforme auront un fort impact dans le domaine des mesures de propriétés des matériaux à des températures inférieures à K, pour lesquelles nous ne disposons pas de bases de données publiques. Nous partagerons les résultats de nos mesures des propriétés physiques des matériaux dans le domaine cryogénique avec la communauté astrophysique et scientifique plus large au travers d'articles scientifiques, mais aussi au travers d'une base de données ouverte à toute la communauté scientifique.
Contacts :
M. Piat
J.P. Thermeau
