DS03 - Stimuler le renouveau industriel

Caractérisation rapide par effet Marangoni – CARANGONI

Résumé de soumission

Le changement global vers un modèle économique plus écologique nécessite de remplacer les produits chimiques non renouvelables par des produits durables dont les performances correspondent au moins à celles de leurs prédécesseurs tout en respectant les normes les plus récentes. L'adaptabilité rapide aux standards est essentielle dans de nombreux domaines tels que la cosmétique, la récupération du pétrole, la construction, l'agro-alimentaire et l'industrie automobile. Dans ce contexte en constante évolution, des méthodes qui accélèrent la synthèse, la caractérisation et l'optimisation chimiques sont désirables.

L'objectif de la proposition CARANGONI est de relever le défi du développement d'une nouvelle méthode rapide et peu coûteuse de caractérisation de la solubilité des espèces chimiques basée sur les écoulements de Marangoni. Certains d'entre nous ont montré par le passé que la taille des écoulements de Marangoni induite par l'injection d'espèces actives en surface solubles dans l'eau à la surface d'une couche d'eau était fixée à la fois par le débit à laquelle les molécules sont injectées et leur limite de solubilité dans l'eau avant l'agrégation, également connue sous le nom de concentration critique de micelles. La relation entre ces trois quantités est une simple loi d'échelle. Ainsi, à l'aide d'une calculatrice, on peut déduire une propriété thermodynamique des molécules tensio-actives en solution à partir de la mesure de la taille d'un écoulement avec une règle. En outre, une seule mesure est nécessaire. Cette particularité doit être contrastée avec la nécessité de grandes quantités de matériel et de temps nécessaires pour effectuer des mesures de la cmc avec des méthodes classiques (goutte pendante, conductimétrie, ...). Jusqu'à présent, nous avons testé des molécules simples qui sont loin des systèmes moléculaires utilisés dans l'industrie. Dans la proposition CARANGONI, nous voulons généraliser la caractérisation de Marangoni à des systèmes moléculaires complexes et plus proches des applications, comme les mélanges de tensioactifs-polymères ou les tensioactifs en présence de sels. Nous voulons également explorer les extensions du système Marangoni pour éliminer les impuretés dans les tensioactifs et la synthèse des nanoparticules à base d'ADN. Enfin, nous voulons bénéficier de la beauté de l'expérience pour développer des outils de vulgarisation autour de la science des interfaces.

Notre consortium inclut quatre groupes de trois laboratoires, Matière et Systèmes Complexes, le Laboratoire de Physique des Solides et l'Institut de Physique de Rennes, à Paris et à Rennes. Ce consortium réunit à la fois des expertises dans les approches expérimentales et théoriques des sciences de l'interface, de l'hydrodynamique et de l'auto-assemblage. La vulgarisation occupe une place importante dans ce projet, et la proposition comprend une tâche spécifique consacrée à la diffusion. Le consortium implique des chercheurs dans ce domaine qui ont développé des stratégies novatrices pour populariser d'autres sujets de la physique comme la mécanique quantique. La proposition bénéficie du soutien de la société française TECLIS, basée à Lyon, qui est un important fabricant de dispositifs de caractérisation d'interface. Les membres du consortium ont déjà commencé à développer un prototype de dispositif basé sur l'automatisation de la mesure des flux de Marangoni pour la caractérisation rapide de la solubilité des espèces chimiques. Le but de cet appareil est au niveau de la formulation et au contrôle de la qualité.

Coordinateur du projet

Monsieur Matthieu Roché (Laboratoire Matière et Systèmes Complexes)

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

IPR Institut de Physique de Rennes
LPS Laboratoire de Physique des Solides
MSC Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Aide de l'ANR 463 611 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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