Thèse en cours

Modélisation des phénomènes de séparation de phase lors de l'élaboration de membranes poreuses

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Auteur / Autrice : Aoran Wu
Direction : Denis Bouyer
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : APAB-Sciences des Procédés des Matériaux, Bioproduits et Aliments
Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IEM - Institut Européen des Membranes

Résumé

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Les premières membranes ont été fabriquées dans les années 70 et sont aujourd'hui utilisées pour un large éventail d'applications dans l'industrie (traitement de l'eau, filtration sanguine, libération de médicaments...). En raison, entre autres, de leur faible coût et de leur fabrication aisée, les membranes sont largement préparées à partir d'une grande variété de matériaux polymères tels que le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), la polysulfone (PSf) ou le polyéthersulfone (PES)... Un point clé à maîtriser est la morphologie de la membrane, en particulier sa microstructure, qui est gouvernée à la fois par sa composition et par le processus de fabrication, et qui affecte de manière cruciale ses performances. En raison de la complexité de l'interaction entre les phénomènes impliqués dans la morphogenèse des membranes, la fabrication industrielle de ces membranes polymères repose encore sur des procédures d'essais et d'erreurs. À ce jour, un modèle entièrement prédictif n'a pas été proposé par la communauté scientifique malgré des efforts constants pendant plusieurs décennies. Une modélisation adéquate du processus est donc souhaitable pour prescrire l'optimisation des propriétés de la membrane, et éventuellement pour obtenir des morphologies originales, qui pourraient être suggérées par la simulation numérique. Dans ce projet, nous visons à surmonter les trois principaux obstacles qui entravent toujours le développement d'un tel modèle prédictif pour la morphologie des membranes. Premièrement, la construction d'un modèle mathématique, couvrant au moins une décennie d'échelle de longueur, incluant les effets viscoélastiques pour la séparation de phase des mélanges ternaires : il s'agit d'un défi obligatoire à relever pour des prédictions quantitatives. Deuxièmement, rendre effectif le couplage des études numériques et expérimentales avec une approche multi-échelles pour décrire le changement de morphologie réel sur les plusieurs décennies en temps et en espace couvertes pendant la construction de la membrane : cela est nécessaire pour évaluer la validité du modèle numérique. La troisième étape est de construire une approche interdisciplinaire puisque la combinaison des compétences de différentes communautés (physique, génie chimique) est clairement nécessaire.