Donnons un sens à l'innovation

Équipe Interfaces et milieux divisés (IMiD)

Les activités de recherche de l’équipe Interfaces et Milieux Divisés (IMiD) concernent la mise en œuvre et la mise en forme de systèmes micro- et nano-hétérogènes, dans lesquels les phénomènes aux interfaces jouent un rôle prépondérant. Les aspects physico-chimiques sont associés aux paramètres procédés, dans une approche pluridisciplinaire et multi-échelle, et avec le souci de comprendre et de maîtriser les phénomènes et mécanismes mis en jeu. 

Présentation de l’équipe

La panoplie des compétences des membres du groupe couvre le domaine du génie des procédés, de la technologie des poudres, de la physicochimie des interfaces et des systèmes dispersés, mais aussi de la thermodynamique des corps purs et des solutions. Les projets sont menés dans le cadre de partenariats académiques et industriels, au niveau régional, national et international.

Contexte

De nombreux secteurs industriels, que ce soit dans les domaines dérivés de la chimie (lubrifiants, phytosanitaires, peintures, cosmétiques, …), de l’énergie, de la transformation des matières premières (ciments, agroalimentaire,…) mettent en œuvre des fluides et matières premières complexes, constituées le plus souvent de mélanges comprenant un grand nombre de constituants se trouvant sous plusieurs phases.

Ces systèmes, micro- ou nano-hétérogènes, constituent un « état divisé » de la matière, dans lequel les phénomènes aux interfaces vont jouer un rôle particulièrement important. Dans le but d’avoir une bonne maîtrise de ces systèmes, mais également dans un souci d’innovation, ou pour répondre aux contraintes croissantes sur la réglementation des matières premières, il est essentiel de comprendre les phénomènes et mécanismes mis en jeu.

Dans ce contexte, les activités de recherche de l’équipe IMiD sont caractérisées par une approche interdisciplinaire et multi-échelle, avec pour objectif d’optimiser les paramètres des procédés en fonction des spécificités liées aux propriétés physiques et physico-chimiques des systèmes mis en œuvre. Comme illustré dans le schéma ci-dessous, cette approche demande à la fois une bonne maîtrise des techniques de caractérisation de ces systèmes à plusieurs échelles, et des procédés de mise en forme et de mise en œuvre.

Axes de recherche

Les thématiques de recherche du groupe peuvent être regroupées selon deux axes :

  • Aspects physicochimiques des systèmes hétérogènes ;
  • Procédés et systèmes divisés. Approche expérimentale et modélisation.

Les thématiques de recherche de l’équipe IMiD, de par l’approche interdisciplinaire employée, se développent dans le cadre de projets collaboratifs à différents niveaux (local, régional, national, européen), aussi bien dans un objectif académique d’accroissement des connaissances, que pour la résolution de problèmes industriels concrets.

Nos travaux de recherche concernent principalement la mise en œuvre et la mise en forme de milieux divisés, systèmes nano ou micro-hétérogènes, multi-constituants et multiphasiques, dans lesquels les phénomènes aux interfaces vont être prédominants. Nous nous intéressons en particulier à l’impact des propriétés physiques et physicochimiques de ces milieux complexes sur la capacité d’un procédé/processus considéré à fournir les performances recherchées. 

Équipements

Caractérisation et analyse des poudres et émulsions

  • Granulomètre Mastersizer 2000
  • Granulomètre Mastersizer X
  • Morphogranulomètre G3S
  • Zetasizer 3000 HSA
  • Pycnomètre à Hélium Accupyc 1330
  • BET ASAP 2010
  • Porosimètre mercure Autopore IV
  • Rhéomètre à poudre FT4
  • Voluménomètre
  • Cellule de cisaillement (Peschl)
  • Instron 4464 (2kPa)
  • Dynamic Vapor Sorption (DVS)
  • Microscope optique avec cellule thermostatée

Mesure des propriétés électriques des poudres

  • Chilworth
  • Chubb
  • Fraday
  • Permittivité

Tensiomètre

  • Tensiomètre Kruss K100
  • Tensiomètre Kruss BP2
  • Tensiomètre Kruss DSA10 Mk2
  • Tensiomètre Kruss SITE04
  • Tracker (Teclis)
  • Balance de Langmuir KSV5000

Analyse thermique

Calorimètre Différentielle à Balayage :

  • DSC 131 evo Setaram
  • TG-DSC 111 Setaram
  • µDSC 7 Setaram
  • DSC Q100 TA Instruments
  • DSC 821 Mettler Toledo

Mais aussi

  • Densimètre Anton Paar DMA45
  • Viscosimètre capillaire SCOTT AVS 400
  • Rhéomètre Anton Paar MCR 301
  • Aw-mètre Aqualab Série 3TE
  • Spectromètre UV visible
  • Microscopie à balayage et à transmission
  • Microscopie à force atomique
  • Rayon X
  • Nano-indentation

Plateforme de granulation

  • Échelle labo : ProCept
  • Mélangeur granulateur à fort taux de cisaillement
  • Assiette granulatrice
  • Mélangeur granulateur : Tri-axe
  • Presse à rouleaux instrumentée
  • Granulateur à lit fluidisé
  • Mini tour d’atomisation

Autres installations

  • Colonne test de fluidisation
  • Silo 2D
  • Silo 3D
  • Banc de pulvérisation
  • Test de prise de charge tribo-électrique

Projets de recherche

Cette démarche peut être illustrée par notre implication dans les projets suivants (liste non exhaustive) :

  • Surgélation par le vide de purées de légumes (projet structurant Région Picardie, équipe TAI TIMR UTC/ESCOM, Bonduelle)
  • Extraction par CO2 supercritique couplée avec un procédé de pressage (collaborations équipe TAI TIMR UTC/ESCOM, Laboratoire GEC UTC)
  • Agrosolvants : caractérisation de nouveaux solvants, approche prédictive du pouvoir solvant, analyse des performances (détergence, phytosanitaire) (projet FUI, porteur Agroindustries Recherche et Développement, collaborations URCA, CETIM, Phyteurop – Pôle IAR, financement Région Picardie)
  • Valorisation de nouvelles molécules amphiphiles : caractérisation de leurs propriétés interfaciales et de leurs capacités d’auto-assemblage, interactions avec des cellules biologiques, développement de modèles prédictifs des relations structure/propriétés : projets développés dans le cadre du Programme Genesys de l’ITE PIVERT (collaborations Université de Picardie Jules Verne, Laboratoire BioMécanique BioIngénierie UTC, INERIS)
  • Substitution de dérivés siliconés par des biomolécules issues du végétal (projet SENSAS, porteur OLEON, collaborations équipe OCAT TIMR UTC/ESCOM, Labosphère – Pôle IAR, financement région Picardie)
  • Développement de paraffines issues de matière première végétale (projet FUI GREENWAX, porteur Denis et Fils, collaborations équipe OCAT TIMR UTC/ESCOM, ITERG, CVG, PCAS – Pôles IAR, Agrimip, Xylofutur et Vegepolys, financement région Picardie)
  • Formulation, élaboration et mise en œuvre d’émulsion à base d’huiles végétales pour le traitement phytosanitaire de grandes cultures (Projet européen VEGEPHY labellisé Eureka – Pôles Industrie et Agro-Ressources et Wagralim- porteur Comptoir Commercial des Lubrifiants)
  • Fundamental and Applied Studies of Emulsion Stability (Projet européen FASES – Agence Spatiale Européenne (ESA)- porteur L. Liggieri, CNR Gênes – collaboration Aix-Marseille Université)
  • PArticle STAbilised Emulsions and foams (Projet européen PASTA – Agence Spatiale Européenne (ESA) – porteur R. Miller, Max Planck Institute, Postdam – collaboration IFPEN)
  • Étude des mécanismes de séparation des émulsions de pétrole par des copolymères triblocks (collaborations IFPEN)
  • Contrôle des phénomènes de moussage des eaux de stations d’épuration (projet MOCOPEE, porteur SIAPP, collaborations équipe MAB TIMR UTC/ESCOM, IRSTEA, UPEC, UPMC, Univ. Catholique de Louvain)
  • Modélisation phénoménologique granulaire du frittage à une échelle représentative de la pastille de matériau (Contrat CIFRE CEA – collaboration IUT St Quentin)
  • Étude du mode d’action d’additifs sur le phénomène de mottage de poudres cristallines
  • Encapsulation d’eau en poudre (collaborations CLC, CVG, projet structurant région Picardie)
  • Étude des interactions gouttes-particules en relation avec le procédé d’enrobage
  • Étude de l’émission de nano-particules lors du vieillissement de produits finis (collaboration INERIS)
  • Étude expérimentale et modélisation des réacteurs à lit fluidisé de carbochloration (Contrat CIFRE Areva-Cezus)