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HAL Id: tel-00493988 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00493988 Submitted on 21 Jun 2010 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Caractérisation et propriétés des ”matériaux culturels” ... vers une nouvelle discipline en Science des Matériaux Luc Robbiola To cite this version: Luc Robbiola. Caractérisation et propriétés des ”matériaux culturels”... vers une nouvelle discipline en Science des Matériaux. Matériaux. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1999. tel-00493988 Université Pierre et Marie Curie Dossier en vue de présenter l'habilitation à diriger des recherches Luc ROBBIOLA 1999 Laboratoire de Métallurgie Structurale ENSCP- université Pierre et Marie Curie 11, rue Pierre et Marie Curie F - 75231 Paris Cedex 05 HDR – UFR Chimie, spécialité Métallurgie (UMPC) Caractérisation et propriétés des «matériaux culturels» ... vers une nouvelle discipline en Science des Matériaux ___ Date de soutenance : 5 juillet 1999 Lieu : Amphithéâtre Jean Perrin, Institut de Chimie Physique, Paris 5ème ___ Jury Président - Professeur Michel GUIMONT Laboratoire de Métallurgie Structurale (Université Paris Sud 11 – Orsay) Rappporteurs - Docteur William Thomas CHASE Freer Gallery of Art – Directeur du Laboratoire (Smithsonian Institution - Washington DC, USA) - Docteur Michel KEDDAM Laboratoire de physique des liquides et électrochimie – Directeur (UPR 15 CNRS, UPMC Paris) - Docteur François SCHWEIZER Musée d’Art et d’Histoire de Genève – Directeur (Suisse) Examinateur - Professeur Richard PORTIER Laboratoire de Métallurgie Structurale – Directeur (ENSCParis - UPR 2801 CNRS) A Tay, Xav et à tous les autres … petit clin d'oeil ! Tout au long de ce parcours vers la connaissance, poussé par une curiosité étrange que j'espère garder jusqu'à la fin, j'ai côtoyé de nombreuses personnes. Parmi celles-ci, je voudrais remercier plus particulièrement : Monsieur le Professeur Richard PORTIER, qui m'a recueilli dans son laboratoire après des moments difficiles. Non seulement, j'ai pu trouver un peu de calme pour y effectuer ma recherche mais aussi un soutien étonnant et rare. Qu'il en soit ici remercié, car si cette recherche - et cette nouvelle discipline - peut un peu plus sortir de l'ornière ou de l'abîme, c'est grâce à lui ! Monsieur le Professeur Christian FIAUD, qui m'a permis de maintenir ce sujet et m'a offert un lieu d'accueil inestimable dans cette «aridité officielle française» que nous connaissons tous... Il m'a fait confiance pour assurer l'encadrement de jeunes chercheurs; c'est en grande partie à lui que je dois cette approche de mon métier... J'espère y avoir répondu. Et puis parmi tous les gens qui par leur soutien, leur ardeur ou simplement leur gentillesse m'ont accompagné tout au long de mon travai. Merci à : Fatiha ABDENNEBI, d'un silence impressionnant, toujours là pour sa gentillesse exquise et si simple, Jean- Michel BLENGINO, sans qui je n'en serai pas là, toujours présent, un vrai ami d'une remarquable plume (au fait merci pour l'intro de ma thèse....), Gérard HURIOT, impossible à décrire mais c'est lui, toujours lui, tiens ... encore lui, homme inoubliable..., Loïc(-Pierre) HURTEL, le meilleur breton non complètement taciturne que je connaisse, il fut mon Maître et est maintenant mon ami ... qui m'a fait sentir bien avant que je puisse le voir cette drôle de matière qu'est le métal, Michel KERGOUSTAN, l'homme de la mécanique, sans qui rien ne pourrait se faire... artisan d'une qualité exceptionnelle, Jean-Pierre LABBE, le chimiste par excellence, un Maître qui n'a pas besoin de médailles, un réservoir ouvert de gentillesse et de disponibilité, une figure pour moi toujours présente et, avec cela, toujours de grands conseils dans les moments difficiles...merci !, Michel MASSE, l'homme droit et pur, aussi forte gueule que son coeur est grand ... c'est pas peu dire !, Maï TRAN, sourire d'une chercheuse redoutable et remarquable, .... Parmi mes compères restaurateurs, pardon : conservateur-restaurateurs, Florence BERTIN, Caroline RELIER et Régis BERTHOLON, bien différents mais tous riches de leurs idées et de leur vie, compères de la première heure et, aussi, toujours présent.... Aux «stagiaires» qui m'ont subi, j'espère que ma foi a pu compenser les erreurs d'encadrement qu'ils ont eu à souffrir... et puis merci à tous les autres que je ne peux citer ici, la liste serait trop longue. SOMMAIRE INTRODUCTION .............................................................................................................. 1 I. Caractérisation et propriétés des «matériaux culturels» … vers une nouvelle discipline en Science des Matériaux ......................................... 3 I.1 Matériaux à dimension culturelle … spécificités d'une réalité complexe ............................................ 4 I.2 Méthodologie : principes généraux ................................................................................................ 8 II. Présentation de la recherche ................................................................................... 10 II.1 Programmation générale ................................................................................................................... 10 II.2 Présentation des travaux .................................................................................................................... 14 II.2.1 Axe n°1 : bronzes anciens ...................................................................................................... 14 II.2.2 Axe n°2 : alliages de synthèse ................................................................................................ 20 a) Elaboration métallurgique des alliages et caractérisation structurale ................................. 20 b) Etudes des propriétés (réactivité en milieu aqueux) .......................................................... 23 c) Caractérisation des couches de surface .............................................................................. 26 II. 3 Applications .................................................................................................................................. 27 II.3.1 Application pour l’archéométrie ................................................................................................ 27 a) Paramètre de maille : étalon interne de la composition des bronzes monophasés .............. 27 b) Critère d’authentification ....................................................................................................... 27 II.3.2 Comportement à la corrosion : diagnostic des états d’altération ............................................. 28 a) Bronzes exposés à la corrosion atmosphérique .................................................................. 28 b) Dégradation des objets en plomb dans les musées .............................................................. 29 c) Alliages modernes et «anciens» .......................................................................................... 29 II.3.3 Caractérisation et propriétés des couches de surface - application en conservation-restauration ................................................................ 29 a) Eprouvettes témoins reproductibles ....................................................................................... 29 b) Surface originelle et propriétés des oxydes semi-conducteurs ............................................... 31 III. Projets et développements ................................................................................... 33 III.1 Publications engagées ou prévues à court terme ................................................................................ 33 III.2 Développements et projets à plus long terme .................................................................................... 33 III.2.1 Axe n° 1 (bronzes anciens) ..................................................................................................... 34 III.2.2 Axe n° 2° (matériaux de synthèse) .......................................................................................... 34 a) alliage monophasé ................................................................................................. 35 b) alliage biphasé (phases alpha+delta) ..................................................................... 35 III.2.3 Applications ............................................................................................................................... 36 a) Applications pour l’archéométrie ............................................................................. 36 b) Conservation-restauration : mise au point de procédés ............................................ 36 IV. Autres travaux ........................................................................................................... 37 IV.1 Comportement à la corrosion des alliages Mg-Al .................................................................................. 37 IV.2 Collaboration dans le cadre du service des microscopies électroniques ................................ 41 V. Liste des travaux et collaborations .............................................................................. 43 T Thèse ...................................................................................................................... 43 P Publications (périodiques à comité de lecture) ..................................................................... 43 O Publications (congrès, symposiums...) ...................................................................................... 44 C Communications ................................................................................................................... 46 D Distinctions Scientifiques ..................................................................................................... 49 E Edition d'ouvrages scientifiques ............................................................................................ 49 F Formation à la recherche et encadrement .............................................................................. 50 G Organisation de manifestations scientifiques ........................................................................ 52 J Participation à des Jurys de Doctorat .................................................................................... 53 R Contrats Scientifiques ........................................................................................................... 53 Collaborations et engagement scientifique ............................................................................................. 54 ANNEXE I : Curriculum Vitae ANNEXE II : Publications 1 INTRODUCTION De formation universitaire en Chimie-Physique et en Conservation-restauration des biens culturels, je suis docteur de l'Université Paris VI (spécialité métallurgie) et possède une Maîtrise de Sciences et Techniques en Conservation-Restauration. Après avoir procédé à la mise en place d'une antenne Science/Art en Asie (à Hong Kong) en relation avec le Ministère des Affaires Etrangères et celui de la Culture, j’ai occupé une fonction de secrétaire général adjoint d'un programme franco-allemand pour la conservation des monuments historiques. Actuellement et depuis le 1er août 1990, j'occupe un poste d'Ingénieur de Recherche au CNRS. J'ai été affecté initialement au groupe corrosion dirigé par le Pr. C. Fiaud de l'UA 216 du CNRS (Laboratoire d'électrochimie et Chimie Analytique, actuellement UMR 7575). Puis j'ai été ensuite rattaché en 1994 à l'équipe du Dr J. Devynck. Je travaille, depuis 1996, au Laboratoire de Métallurgie Structurale dirigé par le Pr. R. Portier, dans un environnement cohérent avec mes préoccupations scientifiques. Outre mes travaux de recherche, j'assume le rôle de responsable du Service Commun des Microscopies Electroniques de l'Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris. Il s'agit d'en assurer la bonne marche, c'est à dire la qualité scientifique, la gestion financière et administrative et le développement. Depuis 1987, mon activité de recherche a pour thème principal « la connaissance des matériaux du patrimoine », une discipline peu développée en science des matériaux voire à l'état embryonnaire. Il s'agit de comprendre le comportement d'un matériau évoluant vers un état de plus grande stabilité thermodynamique, sachant que ce matériau est porteur d'informations historiques, artistiques ou technologiques. De la même façon qu'une carotte glaciaire permet de comprendre l'évolution climatique, la caractérisation physico-chimique d'un matériau «culturel» est à même de révéler son état de conservation mais aussi un grand nombre de données, historiques ou technologiques. Les applications de la recherche sont en étroite relation avec la conservation de ces documents matériels et leur lecture. Par exemple il peut s'agir d'évaluer l'état d'altération du Penseur de Rodin exposé dans le jardin du Musée à Paris ou bien de comprendre les risques de dégradation de l'unique rouleau en cuivre de Qumrân complètement minéralisé, mis au jour dans une uploads/Science et Technologie/ habilitation-lr-1999-version-pdf-pdf.pdf