Optimisation des Propriétés Mécaniques des Résines Epoxy BIOsourcés par Intelligence ARTificielle – Quand les Nouvelles Technologies et le Développement Durable marchent main dans la main – BIO ART

Le but de BIO ART est de développer des nouvelles bio-résines époxyde à partir des ressources renouvelables sans bisphénol A, qui est toxique pour les humains et l’environnement. L’originalité de BIO ART provient de la synergie entre la chimie verte, des technologies émergentes (modélisation multiéchelles et intelligence artificielle), et des applications durables dans l’industrie. Contrairement à des projets purement expérimentaux ou numériques, BIO ART intègre des simulations et des expériences à des échelles de temps et de taille allant des échelles atomiques vers des dimensions macroscopiques d’ingénierie. Le projet ainsi propose contribuera à pallier quatre inconnues de nos jours : i) l’utilisation exclusive de molécules biosourcées dérivées des ressources renouvelables et des fibres naturelles ayant des propriétés mécaniques élevées, ii) modélisation multi-échelle des résines époxyde dont la topologie de leur réseau macromoléculaire, iii) optimisation des formulations des résines par intelligence artificielle liant l’influence de la structure chimique et les propriétés mécaniques obtenues, et iv) mise en œuvre et caractérisation mécanique approfondie de composites renforcés par des fibres. Le consortium formé autour de BIO ART consiste en quatre partenaires Franco-Allemands complémentaires, avec des expertises reconnues dans la synthèse de bio-polymères et caractérisation physico-chimique (ICMPE/FR), dans la génération de microstructures et modèles substituts basés en intelligence artificielle (MSME/FR), dans la modélisation des polymères et des méthodes discrètes vers le continuum (FAU/DE), et dans la mise en œuvre et caractérisation mécanique approfondie de composites (UBT/DE). Le programme scientifique est divisé en 5 parties : WP1: Synthèse des époxy biosourcés, WP2: Caractérisation des époxy biosourcés, WP3: Modélisation multi-échelle, WP4: Optimisation des époxy biosourcés par intelligence artificielle, et WP5: Mise en œuvre et caractérisation mécanique des composites. Ces parties ont été définies de telle manière qu’elles peuvent être faites en 3 ans par 3 thésards, l’un pour la partie expérimentale et deux pour la partie numérique. Un technicien soutiendra le thésard de la partie expérimentale lors de la fabrication et caractérisation des matériaux obtenus. Le consortium de BIO ART, formé par des jeunes chercheurs et des chercheurs confirmés, contribuera activement à l’obtention des objectifs de ce projet. Les méthodes utilisées pour BIO ART sont modernes, provenant des résultats récemment publiés, et profitent des fortes synergies avec des projets de recherche menés actuellement par chaque partenaire. Notamment, les méthodes expérimentales et numériques couvriront de l’échelle atomique (structure moléculaire, synthèse des molécules, simulation de dynamique moléculaire) vers des échelles mésoscopiques (formulation, caractérisation et modélisation du réseau polymère), et finalement vers des échelles macroscopiques (propriétés de rupture et modélisation des propriétés mécaniques). Ces méthodes se centreront sur la relation entre la structure et les propriétés multiéchelles investigués à la fois, et d’une manière synergétique, entre la modélisation et la caractérisation expérimentale, pour répondre à la problématique scientifique de ce projet. Cette approche scientifique multidisciplinaire permettra à BIO ART de répondre à un enjeu sociétal majeur de nos jours qui sont les matériaux polymères biosourcés issus de l’économie circulaire pour leur utilisation dans des applications de développement durable.