PNANO - PNANO : Nanosciences et nanotechnologies

Mesure de température et de pression de cavitation à l’aide de la luminescence ou de l'absorption de nanosondes – LUNAPROBE

Résumé de soumission

La cavitation est définie comme la formation de bulles de vapeur à l'intérieur d'un liquide là où la pression de celui-ci descend en dessous de sa pression de vapeur. Ces bulles évoluent pour ensuite s'effondrer, la température de la vapeur à l'intérieur de celles-ci pouvant alors atteindre quelques milliers de Kelvin et la pression plusieurs centaines d'atmosphères. Ces valeurs sont estimées à partir de mesures indirectes de phénomènes apparaissant en fin d'effondrement et la physique associée, à l'échelle du nanomètre, est encore sujette à débat. De plus, les approches expérimentales demandent à être développées. Notamment en ce qui concerne les premiers instants de l'implosion d'une bulle de cavitation. L'énorme quantité d'énergie dissipée au moment de l'effondrement peut donner lieu à des phénomènes d'érosion de pièces mécaniques. Toutefois, on s'intéresse de plus en plus aux aspects potentiellement positifs de ce phénomène.
Ainsi les bulles de cavitation peuvent agir comme des micros réacteurs de pyrolyse pouvant dégrader des polluants. La cavitation, aux échelles nanométriques, est un bon exemple où des recherches fondamentales et des applications potentielles sont étroitement liées.
Le but de ce projet est d'explorer une approche originale pour mesurer localement l'augmentation de température et de pression à l'intérieur d'une bulle de cavitation. Il se base sur l'utilisation d'une part des propriétés de luminescence de nanoparticules d'oxydes dopés terres rares et d'autre part des propriétés d'absorption du plasmon de nanoparticules métalliques. Dans les deux cas ces nanoparticules, dispersées dans le milieu liquide, serviront de sondes locales de pression et de température.
Il s'agit dans un premier temps d'une part de développer des systèmes microscopiques de génération de bulles de cavitation localisées et, d'autre part, de caractériser les propriétés de luminescence de nanoparticules dopés terres rares et celles d'absorption de nanoparticules métalliques, sur une large gamme de température et de pression. Ces nanosondes seront ensuite amenées au sein de bulles individuelles de cavitation afin d'estimer, au travers de leur propriétés de luminescence ou d'absorption, les conditions thermodynamiques les environnants. Ce projet réunit trois laboratoires spécialistes respectivement de synthèse et de caractérisation de nano matériaux luminescents (LPCM), d'hydrodynamique (LEGI) et de propriétés o tiques de nanoparticules métalliques (LASIM). La complémentarité thématique des trois laboratoires permettra de conduire efficacement ce sujet fortement pluridisciplinaire.

Coordination du projet

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 0 euros
Début et durée du projet scientifique : - 0 Mois

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