Les actions de recherche de l'équipe sont classées en trois grandes catégories et font pour la plupart l'objet de financements académiques et industriels :

Caractériser les particules

• Interactions de surfaces Les milieux divisés ont une surface spécifique importante à travers laquelle ils interagissent avec les phases interstitielles ou entre eux au niveau de contacts et d'interactions de cohésion d'origines variées (adhésion de van der Waals, capillarité, charges électrostatiques...).
• Déformabilité, endommagement, rupture La forme et la déformabilité des particules (fibres, microgels, cellules végétales, assemblages de polymères...) modulent fortement le comportement des milieux divisés. Dans le cas de particules allongées, par exemple, la déformabilité est un facteur limitant la processabilité en favorisant l'enchevêtrement. A l'échelle des assemblages de polymères le niveau de réticulation conditionne le caractère rigide, élastique ou tenace. Des simulations de dynamique moléculaire et élément discrets permettront de préciser les relations entre microstructure et loi de comportement en mécanique.
• Diffusion et transport Dans le contexte de la libération contrôlée de principes actifs encapsulés dans des particules, des simulations permettront de préciser les régimes de diffusion en fonction de la microstructure du réseau de polymères. Dans le contexte de la catalyse hétérogène, la perméabilité et les propriétés de transports de solutés à travers des lits de particules de formes complexes seront étudiés.

Déterminer les propriétés macroscopiques

• Fragmentation Les mécanismes à l'origine de la fragmentation des particules seront étudiés en considérant l'hétérogénéité des matières premières et la présences de défauts. Des simulations de la dynamique de propagation des fractures au cours de tests de compression ou d'impact seront effectuées pour différentes microstructures typiques des matériaux végétaux et alimentaires. A cette échelle on s'intéressera également à la distribution des fragments générés et à la dissipation d'énergie.
• Agglomération Les régimes d'agglomération de poudres seront étudiés et fonction de la taille des particules et de la viscosité du fluide. Dans le cas du broyage on s'intéressera aux phénomènes d'agglomération qui apparaissent pour des tailles de particules très faibles et limitent les cinétiques de comminution.
• Écoulements de suspensions denses L'interaction entre milieux divisés et fluides porteurs est souvent négligée. Elle joue pourtant un rôle crucial sur la rhéologie et la structuration sous contrainte de suspensions denses. Des travaux seront réalisés pour mieux comprendre l'influence de la densité de particules, la viscosité du fluide, le ratio de densité entre grains et fluide...
• Mélange, tri, ségrégation Les mélanges de particules mais aussi les méthodes de séparation et de tri seront étudiées du point de vue numérique et sur la base d'expériences. Le cas particulier du tri électrostatique fera l'objet d'une attention particulière tant du point de vue procédé que de la modélisation multiéchelle.

Étudier les procédés

• Décrire les mécanismes macroscopiques au sein des différents procédés de transformation. En particulier, on s'intéressera aux modes d’apport d’énergie (types de sollicitations, dynamique…) sur les phénomènes intervenant au sein des procédés et les propriétés des poudres/produits générés.
• Comprendre l’impact des procédés sur les transformations physiques et chimiques de la matière. La matière végétale possède une structure histologique spécifique avec une forte anisotropie et une chimie complexe. Les propriétés des poudres générées résultent de ces propriétés de la matière première, et des mécanismes mis en jeu au sein des procédés. Lors de la déstructuration à une échelle très fine, la matière subit à la fois des transformations physiques et chimiques qui conditionne la réactivité et la processabilité des poudres générées.
• Optimiser la réactivité/processabilité des produits en jouant sur la combinaison de phénomènes physiques, en proposant de nouvelles opérations unitaires basées sur des technologies innovantes, ou en intégrant plusieurs effecteurs au sein d’une même opération unitaire (co-broyage, adjuvant…). L’objectif est de concevoir et dimensionner des poudres à façon en s’appuyant sur les connaissances générées aux différentes échelles.
• Proposer des schémas de raffinerie sèche de la matière végétale en tenant compte de la variabilité de la matière première, intégrant notamment des applications de haute technicité et à forte valeur ajoutée, tout en visant une valorisation intégrale (sans déchets) de la ressource.