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Coalia

COALIA se dote d’une plateforme de microscopie électronique à balayage ultra haute résolution (FE-SEM) pour la caractérisation et la valorisation des matériaux

Partenaire financier : Fondation canadienne pour l’innovation (FCI)

Date d’acquisition : Printemps 2023

Afin de répondre à la demande des industriels notamment en ce qui a trait à la caractérisation et à la valorisation des minéraux ou encore au développement de nouveaux matériaux avancés, COALIA s’est récemment doté, grâce à une subvention de la FCI, d’une plateforme de microscopie électronique à balayage (SEM) ultra haute résolution (0,9 nm à 15 keV sous vide élevé) d’une valeur de plus de deux millions de dollars. Cette plateforme qui touche aux trois expertises de COALIA soit, la minéralurgie, la plasturgie et la chimie des matériaux, est aujourd’hui installée et opérationnelle.

Elle comprend :

– Un microscope électronique à ultra haute résolution de type FE-SEM (« Field Emission Scanning  Electron Microscopy »).

– Des détecteurs sensibles aux électrons secondaires (ES) et rétrodiffusés (BSE), classiquement utiliser pour réaliser des images topographiques.

– Des détecteurs à énergie dispersive (EDS) pour réaliser l’analyse automatisée de libération des minéraux via le logiciel TIMA ou encore pour cartographier les éléments chimiques à l’échelle submicrométrique.

– Un détecteur de diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) pour identifier les objets observés (fibres, plaquettes, etc.) sur la base de leur structure cristalline plutôt qu’à partir de leur forme ou de leur composition chimique. Deux méthodes d’acquisition sont disponibles : en vrac sur section polie, ou en transmission sur une grille TEM.

– Des équipements de préparation des échantillons soit, un ultramicrotome, un instrument pour le nettoyage et le polissage ionique sous argon ainsi qu’un système pour faire des revêtements métalliques. Enfin, une cage de Faraday protège tout le système des interférences électromagnétiques. Ces équipements permettent d’obtenir le plein potentiel de ce microscope et d’acquérir des images d’une qualité exceptionnelle.

De belles perspectives pour le secteur minier, notamment en géométallurgie ou encore pour les entreprises œuvrant dans les matériaux avancés et les composites thermoplastiques.

Une plateforme haute performance pour desservir de nombreux secteurs d’activités

Géométallurgie

La valorisation des minéraux et implicitement le développement de méthodes de traitement est un défi pour les entreprises œuvrant dans le secteur minier.

La plateforme de microscopie électronique à balayage haute résolution (FE-SEM) offre la possibilité de réaliser des études minéralogiques approfondies et donc de répondre, entre autres, à des problématiques liées :

● À la minéralogie et à la géochimie, comme dans le cas de minerais réfractaires.

● Au traitement du minerai, par exemple lorsque le degré de libération des minéraux et les associations minérales ne permettent pas leur valorisation par le biais de méthodes conventionnelles.

● Aux rejets, en présence notamment de résidus dont la composition minéralogique les catégorise comme étant générateurs de drainage minier acide (DMA).

Gestion sécuritaire de l’amiante

Utilisé durant de nombreuses années comme remblai, abrasif pour le réseau routier ou comme matériaux de construction, l’amiante se caractérise par sa résistance thermique, chimique et mécanique. La valorisation de l’amiante et des résidus miniers amiantés offre aujourd’hui de bien plus larges perspectives notamment dans un contexte d’économie circulaire. Séquestration du carbone, fertilisant, système énergétique, ces résidus se démarquent par leur composition chimique (Mg, Ni, Cr, Co, etc.). Cependant, l’amiante représente un risque pour la santé.

Dans ce contexte, la plateforme de microscopie électronique à balayage et à transmission haute résolution (FE-STEM) est une opportunité pour les industriels et les organismes publics de :

● Détecter et quantifier les fibres d’amiante dans des échantillons de diverses natures (air ambiant, eau, sol, matériaux de construction, enrobés bitumineux, résidus miniers).

● Caractériser les résidus amiantés de manière fiable en vue d’une valorisation.

● Cartographier et caractériser les haldes de résidus miniers.

Matériaux avancés et composites thermoplastiques

Le développement de nouveaux matériaux polymères avancés représente une occasion pour les industriels de se démarquer et de demeurer compétitifs notamment en améliorant les performances de leur produit (mécanique, physique, esthétique).

Les spécificités de la plateforme et notamment sa capacité d’imagerie à haute résolution permettent la caractérisation des nanoparticules, de structures hybrides ou encore de matériaux mixtes et implicitement le développement de nouveaux matériaux haute performance notamment pour la fabrication additive.

L’acquisition de cette plateforme stimulera les activités de recherche appliquée avec les entreprises œuvrant aussi bien dans les secteurs des technologies minérales, de la plasturgie et des matériaux avancés (santé, transport, aéronautique, construction, etc.). Cela permettra non seulement aux entreprises de demeurer compétitives mais stimulera également l’économie canadienne par la création d’emplois.