La plateforme CRYOMAT est une plateforme 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). Elle constitue une plateforme et un équipement de référence dans le domaine de la cryogénie pour la région Ile-de-France.
CRYOMAT s'appuie 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 comprend trois types différents de systèmes de test installés dans des cryostats, chacun dédié respectivement aux tests mécaniques, électriques et thermiques. A terme, suite à la phase de développement en cours, CRYOMAT sera ouverte aussi bien aux laboratoires scientifiques qu'aux industriels pour y réaliser des mesures et la caractérisation de matériaux. 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. Les résultats de nos mesures seront partagées avec la communauté scientifique au travers d'articles scientifiques, mais aussi au travers d'une base de données ouverte.
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 sert de base à la construction du premier cryostat de la plateforme CRYOMAT qui sera dédié aux mesures thermiques à des températures sous le Kelvin (conductivité thermique et capacité calorifique). Sur la base de cette première expérience, deux autres cryostats seront développés, 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 proches collaborateurs académiques comme IAS (CNRS / INSU), LIRA (Observatoire de Paris) et Irfu / DIS au CEA.
Contacts : M. Piat et J.P. Thermeau
