La plate-forme IRMN/RMN du laboratoire Navier utilise et développe depuis 20 ans les techniques de résonance magnétique nucléaire (RMN) pour caractériser les matériaux du génie civil et de l’environnement.
Bien connue pour ses applications en imagerie médicale (IRM), la RMN permet également d’accéder, de façon non invasive, non destructive et avec peu de contraintes et de préparation sur l’échantillon, à diverses propriétés physico-chimiques aussi bien par une recherche d’informations analytiques (relaxométrie et spectroscopie) que par l’imagerie (IRM).
suivi par IRM de l’imbibition de l’eau dans différents bois : Distribution de temps de relaxation de transversal.
suivi par IRM de l’imbibition de l’eau dans différents bois : Profil 1D.
suivi par IRM de l’imbibition de l’eau dans différents bois : Image 2D de l’imbibition.
Particulièrement bien adaptés à des échelles intermédiaires entre l’échelle atomique et l’échelle macroscopique, ces instruments permettent d’obtenir de précieuses informations qui améliorent significativement la compréhension de phénomènes chimiques, physiques ou biologiques sur des systèmes riches d’applications tels que les milieux poreux ou la rhéologie bien que ces niveaux d’organisation intermédiaires et complexes soient souvent encore mal compris.
Plus spécifiquement, le laboratoire Navier a acquis une renommée mondiale grâce à des développements et des utilisations originales de l’IRM, plus récemment de la RMN bas champ, et à l’avenir de la RMN Mouse sur des thèmes de prédilection tels que l’étude – qualitative et quantitative – des milieux poreux, l’écoulement des fluides ou la rhéologie, éventuellement en mouvement. Outre sa très grande versatilité, l’IRM et la RMN se distinguent des autres techniques analytiques par des types de sélectivité spécifiques dans la mesure où celles-ci reposent sur des mesures de temps de relaxation dépendant de beaucoup paramètres physicochimique tels que la dynamique moléculaires, la présence de constituants paramagnétiques, la température… donnant accès à des études de porométrie, diffusométrie ou vélocimétrie. De plus, grâce à la RMN Mouse récemment acquise, des mesures de temps de relaxation in situ pourront être réalisées permettant d’investiguer encore d’avantage vers le « monde réel ».
rhéologie : étude de l’écoulement d’une pâte dans une cellule d’extrusion
changements de phases : étude quantitative du séchage d’un bois
processus chimiques : suivi de la prise d’un ciment blanc par RMN bas champs.
suivi par IRM de l’imbibition de l’eau dans différents bois : Image 2D de l’imbibition.
écoulements de fluides : étude du transport d’un pulse de traceur paramagnétique dans un écoulement d’eau à travers une colonne de sable
vélocimetrie : étude d’une limite d’écoulement d’un fluide avec zone d’arrêt
L’originalité des recherches de la plate-forme IRM/RMN du laboratoire Navier repose sur deux piliers : d’une part la conception et la réalisation par l’équipe technique du laboratoire Navier de sondes, de cellules, de capteurs… uniques et adaptés à l’imageur ou à la RMN bas champ et à une problématique spécifique et, d’autres part, le développement de séquences et de paramétrages spécifiques également adaptés à chaque analyse. De véritables cartographies de grandeurs dynamiques telles que le champ de vitesse d’un milieu granulaire ont ainsi été obtenues grâce, par exemple, à la réalisation d’un rhéomètre insérable dans le tunnel de l’IRM, le développement d’une séquence adaptée, ainsi qu’une exploitation et des interprétations des résultats adéquats.
De plus, la transversalité de la plate-forme IRM/RMN du laboratoire Navier permet de réaliser fréquemment des études mettant à profit la complémentarité de l’IRM ou de la RMN avec d’autres instruments analytiques.
