Axes de recherche

Le LabEx EMC3 a été pensé selon une roadmap scientifique comprenant 2 axes de recherches propres aux laboratoires membres (Matériaux pour l’énergie et Combustion propre) et un troisième axe interdisciplinaire initiateur de collaborations nouvelles entre ses membres. C’est feuille de route est gérée par Serge Bouffard selon les axes suivants:

LAN2600_webMatériaux pour l’énergie

Etant donné les nombreux défis liés aux matériaux pour l’énergie, la recherche du LabEx EMC3 se concentre sur les sujets où ses participants possèdent une renommée internationale : la thermoélectricité, les matériaux pour l’émission lumineuse et les matériaux pour l’énergie nucléaire. Le développement de nouvelles sources d’énergie non polluantes et la sauvegarde des énergies fossiles représentent un grand challenge pour les chercheurs. L’excellence de nos laboratoires est basée sur des compétences et expertises dans les types de matériaux suivants : les matériaux thermoélectriques utilisés dans les générateurs thermoélectriques pour convertir la chaleur en énergie électrique, les matériaux de structure utilisés dans les installations nucléaires et notamment le processus de vieillissement de ces matériaux, et les matériaux électroluminescents pour une consommation électrique moindre.

• Matériaux thermoélectriques : obtenir de nouveaux matériaux thermoélectriques performants et à faible coût.
➢ Synthèse sur les siliciures et les oxydes
➢ Réalisation d’hétérostructures comme systèmes modèles
➢ Explorations sur les matériaux hybrides

• Matériaux pour l’émission lumineuse : proposer des couches minces permettant de réaliser des dispositifs optiques compatibles CMOS, des lasers et des LEDs.
➢ Couches minces nanostructurées dopées terres rares
➢ Fluorures dopés praséodyme ainsi que les semi-conducteurs III-V
➢ Recherche de nouveaux matériaux organiques et hybrides

• Matériaux pour l’énergie nucléaire : comprendre les mécanismes de vieillissement sous irradiation des matériaux utilisés dans la filière nucléaire.
➢ Matériaux de structure des réacteurs actuels et futurs
➢ Gaine des combustibles
➢ Matériaux céramiques et organiques impliqués dans la gestion des déchets

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LAN0122_webCombustion propre

Compte tenu des importants défis liés à la production d’énergie, la recherche du LabEx EMC3 se focalise sur la combustion des carburants fossiles et alternatifs ainsi que sur les systèmes à haute performance énergétique et procédés de dépollution et captation de CO2. La combustion reste un des problèmes les plus sérieux dans la production d’énergie pour les activités urbaines, industrielles et de transport aérien ou automobile. Selon les estimations, la consommation d’énergie devrait croître de plus de 5% par an sur les 20 prochaines années. Cette situation aura un effet négatif sur les ressources en pétrole et l’environnement avec l’augmentation de l’effet de serre et la dégradation de l’air. Ainsi, les progrès effectués sur la combustion propre sont indispensables non seulement d’un point de vue environnemental mais aussi pour permettre aux industriels de rester des acteurs compétitifs.

Nos laboratoires possèdent une très grande expertise dans la combustion et la dépollution, notamment dans la simulation numérique, dans les systèmes catalytiques pour moteur automobile ou encore dans la physique des fluides. Ce thème de recherche est organisé en quatre thématiques :
• Turbulence et viscoélasticité : 
➢ Compréhension des mécanismes de couplage turbulence scalaire dans les écoulements à jets libres
➢ Viscoélasticité dans les écoulements
➢ Ecoulements diphasiques, atomisation et sprays

• Convertisseurs catalytiques : comprendre et améliorer les catalyseurs pour l’environnement
➢ Etudes operando
➢ Destruction des composés organiques volatiles
➢ Chimie cinétique des plasmas

• Ecoulements réactifs : optimiser les systèmes de combustion et de plasmas
➢ Combustion dans les domaines de production d’énergie et de propulsion aéronautique et terrestre pour une meilleure efficacité énergétique et environnementale
➢ Combustion haute pression
➢ Plasmas (allumage, CO2 …)

• Simulation numérique avancée : approche multi-échelle de l’écoulement turbulent, depuis la simulation de l’atomisation du jet de carburant jusqu’à la description détaillée de la cinétique chimique de la combustion
➢ Développement de codes de calcul intensif
➢ Simulation numérique des systèmes complexes

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Recherche transversaleLAN1176_web

Le développement d’une instrumentation de haut niveau est essentiel pour nos laboratoires. Des points de convergence existent dans de nombreux domaines. Le CIMAP et le CORIA ont des compétences complémentaires dans le design et la physique des lasers. Les thèmes communs de recherche renforcent le partenariat et la qualité des futurs projets. Le LCS et le CIMAP ont des approches convergentes sur l’utilisation de la spectroscopie IR operando pour étudier les catalyseurs ou suivre les changements des matériaux irradiés. le LCMT, le CRISMAT et le LCS portent un intérêt partagé sur la synthèse, la caractérisation et le conditionnement de matériaux qu’ils soient organiques, inorganiques ou hybrides. Ces trois laboratoires ont des approches convergentes sur les techniques d’analyse pour la caractérisation au niveau moléculaire des matériaux innovants.
Cet axe se décompose trois thématiques :

• Instrumentation scientifique : développements expérimentaux en lien avec les scientifiques
➢ Lasers
➢ Spectroscopie operando in situ
➢ Acquisitions multiparamétriques en temps réel
➢ Méthodes de synthèse et de caractérisation des matériaux
➢ Diagnostic optique et laser des écoulements réactifs
➢ Métrologie en milieu à haute température

• Récupération et conversion de l’énergie par modules thermoélectrique haute performance
➢ Intégration de modules thermoélectriques sur les systèmes de combustion
➢ Approche conjointe de modélisation thermodynamique et mesures expérimentales sur le banc d’essai pour optimiser cette technologie
➢ Système de production d’énergie électrique à échelle centimétrique
➢ Récupération thermique pour la production électrique

• Synthèse de nouveaux matériaux : Nouveaux matériaux hybrides (organique-inorganique) et de nanocomposites à propriétés contrôlées pour la catalyse thermoélectrique et optique
➢ Développement de procédés propres
➢ Mise en œuvre aisée
➢ Limitation des coûts

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