TOSCaNA — Vers le contrôle de la taille et la morphologique de metal-oxides synthétisés via une flamme en combinant des approches expérimentales et numériques

La synthèse de nanoparticules (NP) constitue une voie viable pour poursuivre la production de matériaux de nouvelle génération. Pour permettre leur utilisation industrielle, des technologies permettant une production à grande échelle et peu coûteuse de NP avec des caractéristiques optimisées sont obligatoires. Pour cela, les systèmes de pyrolyse de flamme de spray (FSP-flame spray pyrolysis) constituent une option prometteuse, mais un contrôle précis de la combustion turbulente est nécessaire car elle régit les caractéristiques des particules telles que la taille et la morphologie. Ce sont ces caracteristiques qui déterminent grandement les performances du matériau final. Pour cela, la simulation numérique CFD (Computational fluid dynamics), fournissant des informations complémentaires et uniques aux expériences, est un outil essentiel pour la conception rationnelle des nanoparticules, dont la fabrication est généralement basée sur des méthodes « trial & error». Ainsi, l'objectif du projet TOSCaNA est de développer un approche expérimentale et un formalisme CFD pour la prédiction de la taille et de la morphologie des oxydes métalliques synthétisés via une flamme, grâce: 1) au development de diagnostics optiques in situ et de modèles CFD pour la caractérisation au niveau du continuum d'une population de nanoparticules. Cela sera possible en les couplant à des mesures et des simulations à l’échelle nanométrique. 2) à l'etude de l'effet des conditions opératoires sur le processus de formation de particules en déterminant l'évolution temporelle et spatiale des caractéristiques des nanoparticules dans les flammes laminaires et turbulentes. Ce projet fournira les bases pour l'optimisation rigoureuse de la technologie FSP à base d’hydrogène pour la production « verte » de nanoparticules à l’échelle industrielle.