{"id":3036,"date":"2021-02-22T18:34:24","date_gmt":"2021-02-22T17:34:24","guid":{"rendered":"https:\/\/www.enscmu.uha.fr\/?p=3036"},"modified":"2021-02-22T18:35:07","modified_gmt":"2021-02-22T17:35:07","slug":"un-peu-de-mulhouse-sur-la-planete-mars","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.enscmu.uha.fr\/index.php\/2021\/02\/22\/un-peu-de-mulhouse-sur-la-planete-mars\/","title":{"rendered":"UN PEU DE MULHOUSE SUR LA PLAN\u00c8TE MARS !"},"content":{"rendered":"

\"\"Une pastille de z\u00e9olithe issue de la collaboration p\u00e9renne entre le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) et l\u2019Institut de Science des Mat\u00e9riaux de Mulhouse (UMR 7361 CNRS-UHA) vient d\u2019atterrir sur la plan\u00e8te Mars dans la partie SuperCam du robot Perseverance. Cette pastille a pour but de pi\u00e9ger les compos\u00e9s organiques volatils ou COV issus du d\u00e9gazage des diff\u00e9rents constituants de la SuperCam, en raison des variations de temp\u00e9rature sur Mars, et d\u2019\u00e9viter qu’ils ne se condensent sur les surfaces critiques comme les lentilles. Elle permet donc aux \u00e9quipements de conserver leur efficacit\u00e9 et de poursuivre leur mission.<\/p>\n

Une premi\u00e8re pastille de z\u00e9olithe mulhousienne \u00e9quipait d\u00e9j\u00e0 la ChemCam du rover Curiosity arriv\u00e9 sur Mars en 2012. Elle a fait l\u2019objet d\u2019une optimisation durant la th\u00e8se d\u2019un doctorant de l\u2019UHA, pr\u00e9c\u00e9demment dipl\u00f4m\u00e9 de l\u2019Ecole Nationale Sup\u00e9rieure de Chimie de Mulhouse (ENSCMu), th\u00e8se r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l\u2019IS2M en collaboration avec le CNES. La pastille permet donc aux \u00e9quipements de conserver leur efficacit\u00e9 et de poursuivre leur mission.<\/p>\n

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Pour approfondir….<\/h2>\n

Qu\u2019est-ce qu\u2019une pastille de z\u00e9olithe\u00a0?<\/strong><\/p>\n

En 1756 le min\u00e9ralogiste su\u00e9dois Axel Frederik Cronstedt d\u00e9couvre la stilbite. Cette roche naturelle est la premi\u00e8re d\u2019une nouvelle famille qui compte pr\u00e8s de 50 vari\u00e9t\u00e9s naturelles \u00e0 l\u2019heure actuelle. A. F. Cronstedt observe alors que la pierre semble bouillir une fois qu\u2019elle est chauff\u00e9e, d\u2019o\u00f9 l\u2019appellation \u00ab z\u00e9olithe \u00bb attribu\u00e9e \u00e0 ce type de roches. Au sens \u00e9tymologique, z\u00e9olithe provient des termes grecs zein <\/em>et lithos <\/em>qui signifient respectivement \u00ab\u00a0bouillir\u00a0\u00bb et \u00ab\u00a0pierre\u00a0\u00bb. La z\u00e9olithe est donc la \u00ab\u00a0pierre qui bout\u00a0\u00bb. Les z\u00e9olithes font partie de la classe des mat\u00e9riaux microporeux avec des diam\u00e8tres de pores inf\u00e9rieurs \u00e0 2 nanom\u00e8tres. Actuellement, il existe 254 vari\u00e9t\u00e9s de z\u00e9olithes dont plusieurs structures d\u00e9couvertes par des chercheurs et enseignants-chercheurs de l\u2019Universit\u00e9 de Haute-Alsace.
\nLes pastilles sont r\u00e9alis\u00e9es en pressant un m\u00e9lange de masses pr\u00e9cises de z\u00e9olithes et d\u2019un liant organique ou inorganique \u00e0 l\u2019aide d\u2019une presse hydraulique \u00e0 des pressions donn\u00e9es.<\/p>\n

Toute l\u2019histoire d\u2019une innovation d\u00e9j\u00e0 embarqu\u00e9e sur le rover Curiosity<\/strong><\/p>\n

L\u2019exigence quant au maintien de\u00a0la dur\u00e9e de vie et des performances des syst\u00e8mes satellitaires s\u2019est accrue au cours des derni\u00e8res d\u00e9cennies. C\u2019est pourquoi l\u2019industrie spatiale s\u2019est pench\u00e9e sur la probl\u00e9matique de la contamination mol\u00e9culaire en orbite, qui peut affecter la dur\u00e9e de vie des instruments de haute technologie embarqu\u00e9s \u00e0 bord des satellites et des robots de mani\u00e8re drastique.\u00a0 En effet, les d\u00e9tecteurs, les rev\u00eatements de contr\u00f4le thermique ainsi que les appareils optiques et \u00e9lectroniques sont vuln\u00e9rables quant aux effets dommageables engendr\u00e9s par la contamination mol\u00e9culaire. Cette derni\u00e8re est la cons\u00e9quence directe des mol\u00e9cules polluantes appel\u00e9es compos\u00e9s organiques volatils (COV), issues du d\u00e9gazage sous vide des mat\u00e9riaux constitutifs du satellite tels que les lubrifiants, les peintures, les vernis et les colles venant se d\u00e9poser sur les surfaces sensibles cit\u00e9es pr\u00e9c\u00e9demment. La pr\u00e9sence de rayons ultraviolets (UV) entra\u00eene \u00e9galement une fixation photochimique de ces contaminants sur la surface des appareils sensibles et une forte d\u00e9gradation de leurs propri\u00e9t\u00e9s thermo-optiques.<\/p>\n

Pour r\u00e9pondre \u00e0 cette probl\u00e9matique, une collaboration p\u00e9renne entre le CNES (Centre National d\u2019Etudes Spatiales) et l\u2019axe MPC (Mat\u00e9riaux \u00e0 Porosit\u00e9 Contr\u00f4l\u00e9e) de l\u2019IS2M (Institut de Science des Mat\u00e9riaux de Mulhouse) a d\u00e9but\u00e9 en 2001 et a permis d\u2019aboutir \u00e0 quatre travaux de th\u00e8se soutenues. La premi\u00e8re th\u00e8se a permis de mettre en \u00e9vidence les z\u00e9olithes aux capacit\u00e9s d\u2019adsorption et de r\u00e9tention les plus int\u00e9ressantes. Les th\u00e8ses suivantes ont quant \u00e0 elles port\u00e9 sur leur mise en forme, car leur utilisation directe \u00e0 l\u2019\u00e9tat de poudre aurait induit une nouvelle source de pollution sous forme de particules. Ainsi des films de z\u00e9olithes sur des substrats en aluminium qui composent majoritairement la structure des satellites ont \u00e9t\u00e9 \u00e9labor\u00e9s ensuite, puis la mise en forme des mat\u00e9riaux z\u00e9olithiques sous forme de pastilles a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9e.<\/p>\n

Ensuite le proc\u00e9d\u00e9 a \u00e9t\u00e9 optimis\u00e9 dans le cadre de la th\u00e8se de Guillaume Rioland de 2013 \u00e0 2016. Il a travaill\u00e9 sous la direction du Professeur Jean Daou, Jo\u00ebl Patarin (directeur de recherche au CNRS) et Delphine Faye (Chef de projet au CNES) sur l\u2019\u00e9laboration de pastilles ainsi que de billes z\u00e9olithiques poss\u00e9dant de bonnes propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et d\u2019adsorption de COV. Afin d\u2019am\u00e9liorer ces propri\u00e9t\u00e9s, deux types de liants (organiques et inorganiques) ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s dans la formulation \u00e0 hauteur de 5 % en masse. L\u2019ajout d\u2019un liant a permis d\u2019augmenter la tenue m\u00e9canique de ces objets z\u00e9olitiques sans pour autant alt\u00e9rer leurs propri\u00e9t\u00e9s d\u2019adsorption.<\/p>\n

    \n
  1. Patarin, J. Daou, G. Rioland, D. Faye, Porous zeolite-based materials as adsorbent for molecular<\/em><\/li>\n<\/ol>\n

    decontamination, 2016<\/strong>, WO2016120407A1; FR3031915A1, 2017<\/strong>, EP3250318A1; 2018<\/strong>, FR3031915B1.<\/em><\/p>\n

    Actuellement la collaboration avec le CNES se poursuit avec une cinqui\u00e8me th\u00e8se en cours \u00e0 l\u2019IS2M, avec un cofinancement du CNES et de la soci\u00e9t\u00e9 Z\u00e9phir Alsace. Cette th\u00e8se est men\u00e9e par un doctorant lui aussi dipl\u00f4m\u00e9 de l\u2019ENSCMu et encadr\u00e9e par le Professeur Jean Daou et par Habiba Nouali, ing\u00e9nieur de recherche \u00e0 l\u2019UHA. Dans la lign\u00e9e des th\u00e8ses pr\u00e9c\u00e9dentes, elle porte sur l\u2019\u00e9laboration d\u2019une peinture z\u00e9olithique optimale pour la d\u00e9contamination mol\u00e9culaire en orbite.<\/p>\n

    Portraits des chercheurs impliqu\u00e9s<\/strong><\/p>\n

    * Delphine Faye<\/strong> est Ing\u00e9nieur contamination au CNES. Son travail avec Guillaume Rioland consiste\u00a0\u00e0 garantir la propret\u00e9 du satellite au sol et en vol et donc ses performances associ\u00e9es \u00e0 travers diff\u00e9rentes actions\u00a0:<\/p>\n

      \n
    • Design (s\u00e9lection de mat\u00e9riaux, influence de l\u2019architecture, strat\u00e9gie de bake-out et de r\u00e9chauffage etc.)<\/li>\n
    • Assemblage \/ Int\u00e9gration \/ Test\u00a0(suivi de la contamination, plan de propret\u00e9 etc.)<\/li>\n
    • Simulation (pr\u00e9diction de la contamination etc.)<\/li>\n
    • Expertise \/ R\u00e9solution d\u2019anomalies (nettoyage, analyse, essais environnementaux etc.)<\/li>\n
    • R&D<\/li>\n<\/ul>\n

      * Guillaume Rioland<\/strong> a effectu\u00e9 ses \u00e9tudes \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Haute-Alsace. Dipl\u00f4m\u00e9 de l\u2019Ecole Nationale Sup\u00e9rieure de Mulhouse (ENSCMu) en 2013, il a ensuite pr\u00e9par\u00e9 sa th\u00e8se cofinanc\u00e9e par le CNES et la r\u00e9gion Alsace \u00e0 l\u2019IS2M. Il l\u2019a soutenue en juin 2016 et a ensuite \u00e9t\u00e9 recrut\u00e9 par le CNES, o\u00f9 il travaille toujours en tant qu\u2019Ing\u00e9nieur contamination.<\/p>\n

      * Jean Daou<\/strong> est Professeur \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Haute-Alsace et exerce ses activit\u00e9s de recherche \u00e0 l\u2019Institut de Science des Mat\u00e9riaux de Mulhouse, membre de l\u2019Institut Carnot Mica. Il a re\u00e7u le Prix chercheur 2020 de la division Chimie du solide de la Soci\u00e9t\u00e9 Chimique de France ainsi que le prix Sciences 2020 de l\u2019Acad\u00e9mie Rh\u00e9nane. Il avait d\u00e9j\u00e0 obtenu la reconnaissance de ses pairs en 2018 avec la nomination pour 5 ans comme membre junior \u00e0 l\u2019Institut Universitaire de France. Il est \u00e9galement impliqu\u00e9 dans la F\u00e9d\u00e9ration Fran\u00e7aise des Mat\u00e9riaux ainsi que dans le Groupe Fran\u00e7ais des Z\u00e9olithes dont il est le pr\u00e9sident depuis 2018.<\/p>\n

      * Jo\u00ebl Patarin<\/strong> est retrait\u00e9 depuis fin 2018, il a exerc\u00e9 ses activit\u00e9s de recherche en tant que directeur de recherche au CNRS au sein de l\u2019IS2M sur la synth\u00e8se de z\u00e9olithes et leurs applications dans le domaine de la d\u00e9contamination mol\u00e9culaire et le stockage d\u2019\u00e9nergie m\u00e9canique. Il est aussi un des fondateurs de la soci\u00e9t\u00e9 Z\u00e9phir Alsace qui cofinance actuellement avec le CNES la cinqui\u00e8me th\u00e8se \u00e0 l\u2019IS2M.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

      Une pastille de z\u00e9olithe issue de la collaboration p\u00e9renne entre le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) et l\u2019Institut de Science des Mat\u00e9riaux de Mulhouse (UMR 7361 CNRS-UHA) vient d\u2019atterrir sur la plan\u00e8te Mars dans la partie SuperCam du robot Perseverance. 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