CC-NANOFLAME — SYNTHÈSE DE FLAMMES DE NANOPARTICULES ENROBÉES DE CARBONE : CARACTERISATION ET MODÉLISATION DU PROCESSUS D’ENROBAGE AU CARBONE DANS LES FLAMMES LAMINAIRES ET TURBULENTES

Notre capacité de fabrication de nanoparticules d’oxyde métallique enrobées de carbone (MO@CC) avec une composition, une morphologie et des propriétés optiques bien définies est essentielle pour accéder à de nouveaux matériaux au potentiel révolutionnaire, tels que la photocatalyse ou le stockage de l’énergie. Parmi les différentes technologies de production, la pyrolyse dans des flammes de sprays (Flame spray pyrolysis - FSP) constitue une option prometteuse pour la synthèse industrielle de MO@C. L’optimisation de ces systèmes repose classiquement sur un réglage empirique des conditions opératoires en fonction des caractéristiques souhaitées de la poudre finale. Cependant, le développement de stratégies d’optimisation systématiques et rigoureuses devrait être poursuivi, bien qu’elles ne soient réalisables que lorsque le processus d’enrobage au carbone dans les flammes est entièrement contrôlé. Malheureusement, la littérature ne contient que peu de bases de données expérimentales et aucun modèle de dynamique des fluides numériques (CFD) pour l’étude du processus d’enrobage au carbone dans les flammes. L’objectif du projet CC-NANOFLAME est donc de fournir de nouvelles informations fondamentales sur la synthèse de MO@C dans les flammes en révélant les mécanismes physiques qui régissent l’enrobage du carbone dans les flammes. Pour atteindre cet objectif : (1) de nouvelles méthodologies expérimentales seront développées en combinant des diagnostics laser avancés avec des mesures ex-situ ; (2) les caractéristiques du MO@C et leur lien avec l’environnement local seront étudiés tout au long de la flamme dans de nouvelles configurations laminaires pré-vaporisées; (3) les premieres modèles CFD basés sur la physique pour l’enrobage au carbone seront développés sur la base de résultats expérimentaux obtenues et de simulations à l’échelle nanométrique ; (4) l’effet de la turbulence sur le processus d’enrobage sera quantifié à l’aide des approches expérimentales et numériques développées en considérant des configurations turbulentes académiques et réalistes. Le projet devrait améliorer considérablement notre compréhension de la synthèse par flamme turbulente de MO@C et fournir le cadre expérimental et numérique essentiel pour l’optimisation future de la technologie FSP à l’échelle industrielle.