Donnons un sens à l'innovation

  • 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

    Présentation

    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

    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

    Équipements

    Équipements analytiques

    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

    Installations et pilotes

    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

    Projets

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

    Prise en compte des propriétés thermodynamiques et structurales de la matière végétale dans les technologies agro-alimentaires : congélation, extraction, pressage

    • 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)

    Valorisation de nouvelles molécules issues d’agroressources : substitution de molécules dérivées du pétrole et évaluation de leurs performances

    • 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)

    Mousses et émulsions : mécanismes de stabilisation/déstabilisation

    • 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)

    Adaptation des propriétés des particules en vue de l’obtention de propriétés d’usage désirées (coulabilité, mottage, agglomération, enrobage, encapsulation, hydrophobisation, contrôle de l’émission de poussières…)

    • 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)

    Contacteurs gaz-solides (lit fluidisé, lit circulant, transport pneumatique, silo)

    • Étude expéri­men­tale et mod­éli­sa­tion des réac­teurs à lit flu­idisé de car­bochlo­ration (Con­trat CIFRE Areva-Cezus)
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