Génie des Produits

Génie des Procédés pour les Produits et les Matériaux

L’axe développe des concepts et des méthodologies nécessaires à la conception et la mise au point de procédés d’élaboration de produits/matériaux multi-structurés à propriétés/fonctions d’usage spécifiques. Sa démarche scientifique se caractérise par :

une approche intégrée multi-échelle des processus élémentaires aux propriétés et fonctions d’usage via la maîtrise des procédés ;
une transdisciplinarité (rhéologie, mécanique des fluides numérique, science des matériaux, chimie et physico-chimie) ;
des développements de méthodes et d’outils de caractérisation avancés des procédés : rhéologie systémique, métrologie en ligne, modélisation et simulation ;

Les principaux défis scientifiques de l’axe résident dans :

le développement de modèles de prédiction des propriétés d’usage à partir des compositions initiales ;
la compréhension et la maîtrise du couplage des phénomènes de transfert à différentes échelles du procédé ;
la structuration multi-échelle de milieux multi-constituants hors équilibre, rhéologiquement complexes et évolutifs
l’analyse et le pilotage (local) des procédés et des produits ainsi que la transposition des procédés batch aux procédés continus ;
l’optimisation multicritère des procédés et des produits en intégrant la sobriété en ressources des procédés ;

Afin de relever ces défis l'axe a structuré ses activités de recherche autour des trois thèmes suivants qui partagent et se nourrissent d’une même démarche scientifique :

Thème 1 : Élaboration et recyclage des matériaux polymères
Thème 2 : Génie Chimique des Milieux Rhéologiquement Complexes
Thème 3 : Élaboration et Mise en Forme des Matériaux Divisés

Génie des procédés d’élaboration et de recyclage des matériaux polymères

Ce thème vise à développer des connaissances, des concepts, des théories, des méthodes et des outils pour les procédés d’élaboration de nouveaux matériaux et produits à base des polymères, à haute valeur ajoutée et à propriétés d’usage contrôlées. Depuis de nombreuses années, nos activités se concentrent sur des procédés d’extrusion réactive, d’une part, et des procédés de polymérisation, d’autre part. Elles se sont poursuivies au cours des cinq dernières années, avec cependant une évolution majeure : désormais les procédés et matériaux que nous développons intègrent les questions liées aux ressources renouvelables, aux matières premières secondaires et à l’environnement. Par ailleurs, nous nous intéressons aux procédés de fabrication additive (impression 3D) et au développement de nouveaux matériaux polymères pour le transport et l’énergie.

Élaboration et Mise en Forme des Matériaux Divisés

Les activités de ce thème concernent l’élaboration de particules solides et leur mise en forme afin d’obtenir des fonctions d’usage contrôlées. Les sujets abordés relèvent du génie des produits, il s’agit en effet de proposer la meilleure stratégie d’obtention d’une ou plusieurs propriétés pour des produits solides par le choix des conditions de synthèse, le pilotage des procédés ou des modifications de formulation. La recherche du lien entre les caractéristiques physiques ou chimiques et les propriétés d’usage fait également partie de la démarche qui peut être expérimentale ou théorique.

Génie Chimique des Milieux Rhéologiquement Complexes

La création d’une chaire industrielle en 1991 (GEMICO) sur ce thème a permis de développer une expertise nationale et internationale autour du triptyque "processus-procédés-produits". La maîtrise de ce triptyque passe nécessairement par l'établissement de relations entre le comportement macroscopique des matériaux considérés, leur structure microscopique et les processus physico-chimiques mis en jeu, notamment aux interfaces, lors de leur élaboration. Les secteurs industriels concernés sont aussi divers que la cosmétique, les matériaux de construction, l'agro-alimentaire ou la pharmacie. Un tel objectif implique le développement de lois de comportement structurelles, intégrant le caractère généralement non linéaire et hors équilibre de milieux rhéologiquement complexes, polyphasiques, évolutifs et réactifs via une approche intégrée, nécessairement multi-échelles et pluridisciplinaire.