Microfluidique Supercritique – µFS

L?objectif du projet « Microfluidique Supercritique » est de développer une base de connaissances scientifiques et techniques permettant de spécifier, fabriquer et mettre en oeuvre pour la première fois des dispositifs microfluidiques associant les fluides supercritiques dans une large gamme de température et de pression. Les conditions opératoires maximum sont alors de 50 MPa et 500 °C si l?on veut envisager de couvrir les nombreux enjeux fondamentaux et appliqués associés aux fluides supercritiques « hydrothermaux ». Toutefois dans les plages plus modestes de pression (?40 MPa) et de température (?400°C), ce projet présente déjà de très nombreux centres d?intérêts originaux pour enrichir nos connaissances scientifiques de base, notamment en matière condensée, en sciences des matériaux, en génie des procédés et même en sciences de la terre. Pour satisfaire ce challenge, les trois partenaires répartis entre Bordeaux, Marseille et Toulouse, ont associé des compétences complémentaires en instrumentation et mesure, et en modélisation et simulation numérique, pour comprendre le fonctionnement des dispositifs microfluidiques supercritiques et établir les liens fondamentaux entre la microfluidique « gaz » et la microfluidique « liquide ». En effet, en élargissant les conditions opératoires en pression et température de ces dispositifs microfluidiques classiques pour couvrir les états monophasiques et multiphasiques de la plupart des fluides réels, la microfluidique « supercritique » peut être une combinaison « gagnante » qui tire profit du lien thermocompressible (maintenant bien compris) entre aérodynamique compressible et hydrodynamique incompressible. L?optimisation pourra être conduite pour pallier certains inconvénients aujourd?hui bien connus du fonctionnement des dispositifs classiques (comme le mélange des espèces chimiques), et profiter « au mieux » des nombreux avantages ? largement valorisés au cours de la dernière décennie par une littérature abondante sur les MEMS - de la réduction de taille d?un microréacteur fluidique supercritique. Ce projet est une démarche pionnière dans le monde, inscrite et soutenue dans des programmes de recherche au niveau régional (Aide à la recherche, pôles de compétitivité, GIS) et national (programme Sciences de la matière du CNES). Cette démarche est basée sur des développements récents en modélisation sur les écoulements confinés de fluides hyperdilatables et hypercompressibles. Elle bénéficie de plusieurs sauts technologiques significatifs en miniaturisation de l?instrumentation sous pression réalisés (1) au cours du développement (2001-2007) d?expériences spatiales sur les fluides critique et supercritiques (instrument DECLIC-CNES), (2) au cours d?un travail de thèse (2003- 2006) sur des études d?écoulements de fluides supercritiques en milieu poreux et surtout (3) au cours d?un travail post-doctoral inédit, en cours au MIT (2006), sur la mise en oeuvre sous pression et température de dispositifs microfluidiques « classiques » qui a définitivement confirmé la faisabilité de ce projet ambitieux en terme de maîtrise technologique. Après environ 24 mois d?avancement du projet, les trois partenaires auront à leur disposition des dispositifs microfluidiques supercritiques, certes encore limités en nombre et en conditions opératoires, mais spécialement conçus pour supporter une instrumentation originale de caractérisation, adaptée aux principaux enjeux scientifiques à satisfaire. Avec l?approche du terme du projet, soit 36 mois, les partenaires pourront mettre à la disposition de la communauté nationale les principaux outils expérimentaux et de simulation numérique indispensables à l?utilisation des dispositifs microfluidiques supercritiques (par exemple au sein de plates-formes technologiques).