Matériaux

PROCÉDÉS D’ÉLABORATION ET RECYCLAGE DE MATERIAUX

L’axe Matériaux du LGC vise à mettre au point des procédés d’élaboration et de recyclage de matériaux, par des voies les plus respectueuses de l’environnement et les plus économiques possibles. Les approches mises en œuvre combinent études expérimentales aux différentes échelles (de l’échelle nanométrique à celle du procédé) et modélisation/simulation des processus, des équilibres, et des phénomènes de transfert réactifs se produisant dans les procédés.

Objectifs généraux de l’axe Matériaux

Les activités de recherche dans le domaine des procédés d’élaboration et de recyclage des matériaux, auxquelles contribuent environ 25 chercheurs et enseignant-chercheurs des six départements du LGC, portent sur :

  • les procédés d’élaboration de matériaux et l’étude de leurs propriétés,
  • la fabrication additive (matières premières et objets finis),
  • les procédés de recyclage et de traitement de déchets.

     

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    Procédés d’élaboration de matériaux et étude de leurs propriétés

    Procédés de génération (particules individuelles) ou d’élaboration (agrégats de nanoparticules) par cristallisation, précipitation et agrégation en solution
    > Thèse de Norinda Chhim (2019) « Effets d’additifs polymériques sur les cinétiques de précipitation de carbonate de calcium en présence de matières en suspension et de matériaux de corps d’échange thermique : applications aux circuits de refroidissement industriels » ; http://www.theses.fr/2019INPT0024
    > Thèse de Nouha El Amri (en cours) « Synthèse rationnelle de nanoparticules par mélange rapide séquentiel »
    > Contact : B. Biscans
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    Cristallisation et précipitation en outils microfluidiques
    > Contact : S . Teychené
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    Procédés de production de particules à usage biomédical – Maitrise de la mise en forme de suspensions de particules
    > Thèse de Lucas Ruffel (2019) « Procédé de co-atomisation séchage pour l’encapsulation d’un principe actif au sein de nanoparticules de silice mésoporeuse » ; http://www.theses.fr/2019INPT0130
    > Contact : M. Tourbin – C. Francès
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    Procédé de génération de particules par cristallisation, séchage, calcination et filtration en voie sèche – Fonctionnalisation de support poreux pour produire des média réactifs – Modélisation mésoscopique et approche thermodynamique pour la prédiction de structures d’agglomérats
    > Contact : M. Hémati
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    Matériaux d’anodes inertes pour les procédés d’électrolyses en milieux de chlorures et de fluorures fondus.
    > Contacts : P. Chamelot, M. Gibilaro, L. Massot
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    Procédés d’élaboration de métaux et alliages en milieux sels fondus
    > Thèse de Christophe Remazeilles (2021) « Optimisation d’un procédé pyrochimique de préparation de métaux stratégiques » ; http://www.theses.fr/s294407
    > Contacts : P. Chamelot, M. Gibilaro, L. Massot
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    Développement de matériaux membranaires pour des réacteurs chimiques, le captage du CO2 et la filtration des eaux
    > Thèse de Paul Beirnaert (2019) « Contacteurs membranaires pour la maîtrise des gaz dissous dans le vin »; http://www.theses.fr/2019TOU30017
    > Thèse de Flavie Prézélus (2019) « Ecoconception de membranes d’ultrafiltration pour la production d’eau potable : modélisation et approche expérimentale » ; http://www.theses.fr/2019INPT0088
    > Contact : J.C. Rémigy, J.F. Lahitte
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    Approches thermodynamiques dans les procédés d’élaboration de matériaux
    > Thèse de Juliano Schorne Pinto (2020) «Etude expérimentale et modélisation thermodynamique de systèmes de delafossites à base de cuivre » http://www.theses.fr/2020INPT0006
    > Thèse de Claire-Salomé Touchard (2021) « Développement d’un modèle thermodynamique pour la valorisation de la chalcopyrite par voie hydrométallurgique » http://www.theses.fr/s171899
    > Contact : L. Cassayre
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    > Thèse de Thomas Néron (en cours) « Modélisation d’un réacteur polyphasique hybride d’extraction réactive et de précipitation »
    > Contacts : Carine Julcour & Anne-Marie Billet
    > Projet EU AlSiCal (https://lgc.cnrs.fr/recherche/irpi/projets/ , https://www.alsical.eu/ )

    Utilisation de CO2supercritique comme agent de modification de matériaux
    > Thèse de Clémentine Aubry (2019) « Procédé innovant utilisant le CO2 haute pression pour la modification et la fonctionnalisation de phosphates de calcium » ; http://www.theses.fr/2019INPT0134
    > Contact : S. Camy
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    Les procédés continus au service du contrôle des propriétés des particules
    > Contact : N. LeSauze
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    Dépôt Chimique à partir d’une phase Vapeur : étude expérimentale et simulation numérique de procédés CVD sur substrats plans et sur poudres
    > Thèse de Simon Ponton (2019) « Etude d’un dépôt de silice sur verre par dépôt chimique à partir d’une phase vapeur »
    > Thèse de Giorgos Gakis (2019) « Multi-scale modelling and experimental analysis of ALD alumina: interplay of process dynamics, chemistry and interfacial phenomena »
    > Thèse de Milad Mirabedin (2020) « Etude d’un procédé de dépôt de couches minces de polymère conducteur PEDOT à partir d’une phase vapeur oxydante »
    > Thèse de Konstantina Christina Topka (2021) « Etude expérimentale et modélisation cinétique du procédé de dépôt chimique en phase vapeur de couches minces SiOxCy pour des barrières de corrosion aqueuses »
    > Thèse de Sana Aslam (2021-2024) « Fluidized Bed Chemical Vapor Deposition process for high performances battery materials »
    > Contact : B. Caussat
    > En savoir plus

    Influence des caractéristiques chimiques et physiques de matériaux catalytiques sur l’efficacité de procédés couplant adsorption et oxydation avancée
    > Thèse de Thibaut Triquet (2017-2021) : « Procédé hybride couplant adsorption et photocatalyse pour le traitement de l’eau : élimination de la ciprofloxacine par des fibres de charbon actifs fonctionnalisées avec du TiO2 » http://www.theses.fr/2021INPT0069
    > Contact : C. Andriantsiferana, M.H. Manéro
    > En savoir plus

    Régénération de catalyseurs et d’adsorbants utilisés dans l’industrie des procédés
    > Contact : R. Richard, M.H. Manéro
    > En savoir plus

    Etude des propriétés antimicrobiennes de matériaux fonctionnalisés
    > Contact : C. Roques
    > En savoir plus

    Procédés bio-inspirés pour la conception de nouvelles solutions de protection contre la corrosion – Nouveaux catalyseurs pour une électrolyse aqueuse à bas coût
    > Contact : R. Basséguy
    > En savoir plus –  http://micoatec.eu

    Développement de nouveaux matériaux pour le stockage solide d’ozone: procédés de synthèse et applications biologiques pour la protection des cultures
    > Thèse de Elsi HADDAD (en cours) « Développement de nouveaux matériaux pour le stockage solide d’ozone: procédés de synthèse et applications biologiques pour la protection des cultures »
    > Contact : J.P. Torré
    > En savoir plus

    E

    Fabrication additive (matières premières et objets finis)

     Conception de colonnes intégrées énergétiquement (application : production bioéthanol, captage CO2)
    > Contact : M. Meyer
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    Optimisation topologique de solide structuré complexe (application : interne de colonne à distiller et d’OBR pour la transestérification d’une huile végétale)
    > Thèse de Beatrice Kawas (2021) « L’impression 3D au service du génie des procédés : optimisation morphologique de structures complexes aux propriétés d’usages maîtrisées » http://www.theses.fr/s208809
    > Contact : D. Rouzineau
    > En savoir plus

    Design, modélisation et simulation de réacteurs-échangeurs monotubulaires ou monolithes catalytiques (application : réactions d’hydrogénation (terpène, huile végétale)
    > Thèse de Pierre Albrand (2020) « Développement d’un réacteur innovant de type monolithe pour l’hydrogénation sélective d’huile végétale » ; http://www.theses.fr/2020INPT0055
    > Contacts : A. Billet et C. Julcour
    > En savoir plus

    Conception de distributeurs de fluides (gaz + liquide) pour l’alimentation de réacteurs monolithes
    > Contact : A. Billet
    > En savoir plus

    Design de cellule de filtration millifluidique (application : observation des phénomènes de séparation membranaire)
    > Thèse Usman Garba ( en cours) «Etude de l’incidence de la morphologie d’un contacteur G/L sur l’hydrodynamique et le transfert de matière dans un RPB : application au traitement de gaz dans un procédé embarqué»
    > Contact : J.C. Remigy
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    Design d’un distributeur liquide pour les colonnes à garnissages
    > Contact : D. Rouzineau
    > En savoir plus

    Design d’un milimélangeur pour la synthèse de dispersions de nanoobjets
    > Contact : K. Roger
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    Adaptation des propriétés de poudres céramiques pour l’impression laser 3D – projet CIRIMAT DOC-3D-Printing (applications médicales: implants orthopédiques ou restaurations dentaires)
    > Thèse de Pedro Jesus Navarrete Segado (en cours) « Optimisation de poudres de phosphate de calcium à propriétés contrôlées pour la fabrication additive »
    > Contact : C. Frances, M. Tourbin
    > En savoir plus
    > http://www.doc-3d-printing.eu/

    Revêtement de poudres de FA, par des métaux ou métalloïdes (Cu, Ni, Si,… ), ou des oxydes (TiO2, Bi2O3, Al2O3, SiO2, …), sous forme de nanoplots ou de couches minces par  CVD (Chemical Vapor Deposition)
    > Contact : B. Caussat
    > En savoir plus

    Dépôt sur les objets complexes finaux par CVD ou ALD (Atomic Layer Deposition), en vue de modifier leurs propriétés de surface (application : mouillabilité, barrière à la corrosion, conductivité, dépôt de catalyseurs, …)
    > Contact : B. Caussat
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    E

    Procédés de recyclage

     Recyclage et valorisation des déchets amiantés
    > Contact : G. Denis
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    Recyclage du Polyvinylbutyral (PVB)
    > Contact : G. Denis
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    Retraitement de batteries NiMH par hydrométallurgie
    > Thèse de Margot Zielinski (2020) « Recyclage et valorisation de batteries Ni-MH par des procédés hydrométallurgiques : approches expérimentales et numériques des procédés de lixiviation-précipitation » ; http://www.theses.fr/s192499
    > Contact : B. Biscans
    > En savoir plus

    (Re)traitement de déchets nucléaires par des procédés pyrochimiques
    > Thèse de Julien Claquesin (2020) «Propriétés des actinides en sels fondus à base CaF2 : application au traitement de résidus » ; http://www.theses.fr/2020TOU30129
    > Thèse de Delphine Quaranta (2019) « Étude de voies potentielles pour le recyclage du zirconium des gaines en Zircaloy des combustibles nucléaires usés » ; https://www.theses.fr/2019TOU30038
    > Contact : P. Chamelot, M. Gibilaro, L. Massot
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    Retraitement d’aimants permanents et batteries par pyrométallurgie
    > Contacts : P. Chamelot, M. Gibilaro, L. Massot
    > En savoir plus 

    Valorisation de déchets secondaires issus de l’industrie du nickel
    > Contact : F. Bourgeois
    > En savoir plus

    Intégration de concepts de gestion de chaîne logistique en boucle fermée et d’analyse du cycle de vie : contribution à l’économie circulaire et application aux batteries au plomb
    > Thèse de Magno Gonzalez Rodriguez (2020) « Intégration de concepts de gestion de chaine logistique en boucle fermée (CLSCM) et d’analyse du cycle de vie (ACV): contribution à l’économie circulaire et application aux batteries au plomb » http://www.theses.fr/s140883
    > Contact : C. Azzaro-Pantel
    > En savoir plus

    Dualisme low tech/high tech au prisme de la mine urbaine : cas du recyclage des batteries au plomb
    > Thèse de Paul Lhoste (en cours)
    > Contact : L. Cassayre
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    L’Axe Matériaux

    procédés d’élaboration et recyclage en bref :

    chercheurs et enseignants chercheurs

    Mots clés

    Procédés – Elaboration – Recyclage – Matériaux – Fabrication additive – Etudes expérimentales – Modélisation/simulation numérique

    Animateurs de l’axe Matériaux

    L. Cassayre

    D. Rouzineau

    B. Caussat

    Références industrielles et académiques

    Académiques : Laplace, IEM, LCA, CIRIMAT, U.Laval, TBI, LMDC, LISST, UGE

    Industries et EPIC : BRGM, CEA, ADEME, IRT, ITERG, Total, Fusia, Cristal Union, Arkema, Labbe, SNAM

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