LUE - Contrôle de la coulabilité des poudres cohésives : des particules aux propriétés d'usage

LUE - Control of the flowability of cohesive powders: from particles to end-used properties

• Auteur / Autrice : David Luce
• Direction : Sébastien Kiesgen de richter, Nicolas Vandewalle, Adrien Gans
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Énergie et Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 26/10/2022
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec Université de Liège
• Ecole(s) doctorale(s) : SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LEMTA – Laboratoire Energies & Mécanique Théorique et Appliquée
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Groupe Milieux Fluides Rhéophysique

Mots clés

Mots clés libres

Rhéologie

Milieux granulaires

Poudres cohésives

Granular materials

Rheology

Cohesive powders

Résumé

L'objectif de ce travail sera de proposer des solutions de caractérisations nouvelles des poudres cohésives afin de prédire, et donc d'optimiser, leur coulabilité. La cohésion de ces systèmes provient principalement des forces de Van der Waals, des interactions électrostatiques et de la présence de ponts capillaires qui peuvent dominer la gravité. La fraction volumique en particules est alors relativement faible à cause de la présence de micro/macro cavités, et de voûtes réparties dans le volume du matériau. Des multitudes de tests existent pour quantifier la coulabilité de ces matériaux, mais la variabilité des résultats ne permet pas d'obtenir un classement en relation avec le comportement effectivement observé sur les chaines de mise en œuvre. Ce projet de thèse s'articule autour de trois objectifs principaux : - Une meilleure compréhension du rôle de l'humidité sur les interactions interparticulaires et la cohésion au sein des poudres cohésives au regard de leur composition. - Une caractérisation de l'organisation à l'échelle mésoscopique des empilements à travers la répartition des hétérogénéités et des vides en la liant à la porosité apparente. - Démontrer que l'application de vibrations mécaniques permet de contrôler la coulabilité des poudres cohésives en caractérisant leur influence sur l'organisation à petite échelle et la taille des particules.

The objective of this work will be to propose new characterisation solutions for cohesive powders in order to predict, and therefore optimize, their flowability. The cohesion of these systems comes mainly from Van der Waals forces, electrostatic interactions and the presence of capillary bridges which can override gravity. The volume fraction of particles is then relatively low due to the presence of micro/macro cavities, and vaults distributed throughout the volume of the material. A multitude of tests exist to quantify the flowability of cohesive powders, but the variability of the results does not allow a classification in relation to the behaviour actually observed on the processing lines. This thesis project has three main objectives: - A better understanding of the role of moisture on inter-particle interactions and cohesion within cohesive powders with respect to their composition. - To characterise the mesoscopic organisation of powder beds through the distribution of heterogeneities and voids by linking it to the apparent porosity. - Demonstrate that the application of mechanical vibrations can control the flowability of cohesive powders by characterising their influence on the small-scale organisation and particle size.