Energie pour un développement Durable

4D-IOLIMAT

4D PRINTING FOR DESIGNING INNOVATIVE
Tags: 
LIQUIDES IONIQUES POLYMERISABLES
RESEAUX POLYEPOXYDE
Coordinateur: 
INSA LYON - IMP
Responsable INSA: 
Jannick DUCHET
Le concept développé dans le projet Breakthrough 4D IOLIMAT suscite beaucoup d’espoir pour donner de l’intelligence aux objets fabriqués par impression 3D.

Il faut comprendre par impression 4D, la possibilité d’imprimer un objet qui, au bout d’un temps prédéfini, pourrait changer de forme par effet d’un stimulus externe comme la lumière, la température, un courant électrique, etc. Le projet Breakthrough 4D IOLIMAT propose une approche scientifique originale et innovante pour concevoir de nouvelles résines époxy qui pourraient être compatibles avec l’impression 4D.

POURQUOI? Pour développer des réseaux thermodurcissables multifonctionnels pour de nombreuses applications potentielles. On peut imaginer ces réseaux polyépoxydes utilisables comme matrice dans un composite capable de retrouver sa forme originelle après déformation, prenant une forme donnée ou stockant de l’énergie mais aussi en tant que nouvel électrolyte tout solide dans les dispositifs électrochimiques de forme complexe pour le domaine de la santé pour des applications biomédicales.

COMMENT? La synthèse de ces nouveaux monomères époxy met en œuvre une chimie respectueuse de l'environnement, véritable alternative aux voies conventionnelles qui manipulent des composés toxiques comme le bisphénol A. Grâce à un projet Emergence CNRS, un premier monomère époxydé à squelette imidazolium a été synthétisé avec succès par l’IMP à l’échelle de la centaine de grammes par simple oxydation d’un alcène à température ambiante avec formation d’acétone uniquement comme sous-produit. Des fonctions époxyde cycloaliphatiques sont également introduites car celles-ci

permettent une photopolymérisation et une impression 3D par stéréolithographie afin de mettre en forme des réseaux polymère totalement novateurs. L'architecture et les propriétés fonctionnelles, comme une aptitude à la mémoire de forme de ces réseaux sont aussi ajustées par l'introduction de liaisons dynamiques. Cette chimie alliée à la parfaite connaissance des procédés de mise en forme des réseaux thermodurcissables constituent désormais une véritable plate-forme de connaissances pour l'impression 4D qui ouvre sur le design de matériaux et objets intelligents.

Structure chimique des monomères époxy

QUI ? Le projet multidisciplinaire IDEX Breakthrough allie la combinaison des savoirs-faire des unités CNRS IMP et Lab.Chimie de l’ENS Lyon pour décrire l'ensemble de la recherche intégrée depuis la synthèse des monomères en passant par la modélisation des interactions polymères-liquides ioniques jusqu’à l'analyse de la structuration multi-échelles et la caractérisation des réseaux. La percée apportée par 4D IOLIMAT permettra et permet déjà d’avoir à Lyon un pôle de recherche incontournable et unique associant polymères et liquides ioniques (avec également le pilotage du GDR CNRS #3585-LIPS) qui pourrait proposer des matériaux polymère innovants pour l'impression 4D.

 

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
LABORATOIRE DE CHIMIE ENS DE LYON
AGILIO PADUA
MARGARIDA COSTA-GOMES
Financement: 
UDL
Dates projet: 
2019-12-01 00:00:00
Montant global du projet: 
825000
Contact: 
jannick.duchet@insa-lyon.fr

IMPULSION 2020-DOITRAND

Tags: 
RUPTURE
COMPOSITE
Prévision de la rupture pour une conception optimisée de matériaux architecturés et de matériaux composites
Coordinateur: 
INSA LYON - MATEIS
Responsable INSA: 
DOITRAND Aurélien

Les matériaux architecturés ou composites offrent d’innombrables possibilités de conception de microstructures dont certaines permettent d’atteindre des propriétés mécaniques exceptionnelles. S’appuyant sur une forte volonté de dialogue numérique-expérimental, ce projet vise au développement d’essais de caractérisation spécifiques et de modèles prédictifs pour l’optimisation de ce type de microstructures vis-à-vis de la fissuration et de la rupture.

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Financement: 
UDL
Dates projet: 
2020-01-01 00:00:00 - 2021-12-01 00:00:00
Montant global du projet: 
57000
Contact: 
aurelien.doitrand@insa-lyon.fr

MICROPLASTIQUES

Tags: 
MICRO-PLASTIQUES
HYDROSYSTEMES URBAINS
Quantification et impacts des micro- et nano-plastiques au sein des hydrosystèmes urbains
Coordinateur: 
INSA LYON - DEEP
Responsable INSA: 
Rémy BAYARD
Les micro- et nano-plastiques au sein des hydrosystèmes urbains ? Un état de l’art sur cette question environnementale et sanitaire.

La production de plastiques est passée de 1,5 millions de tonnes en 1935 à 335 millions en 2016. La majeure partie des produits plastiques consommés en Europe sont collectés en vue de leur traitement et, dans la mesure du possible, de leur valorisation matière (recyclage matière) ou énergétique (combustion et pyro-gazéification). Toutefois, la collecte des résidus plastiques n’est pas totale. En effet, de nombreux produits plastiques en fin d’usage échappent aux filières de traitement et de valorisation et se retrouvent, volontairement ou involontairement dans les différents compartiments de la biosphère, dont l’exutoire final, l’océan.

Leur accumulation et leur fragmentation en micro (0,1 µm – 5 mm) et nano-plastiques (1 -100 nm) dans les écosystèmes naturels ou urbains sont susceptibles de perturber les cycles bio-géo-chimiques et leurs fonctionnalités. Leurs impacts sur les hydrosystèmes urbains (considérés ici comme l’ensemble des habitats et compartiments du cycle urbain de l’eau par lesquels transitent les flux d’eau, de matières et d’énergie au sens large) font l’objet de questionnements scientifiques, en particulier sur les milieux aquatiques (rivières, nappes) ou les stations d’épurations. Depuis une vingtaine d’année, la communauté scientifique s’intéresse à la présence de particules plastiques dans les différents compartiments de la biosphère : l’eau, l’air et le sol, mais également dans les organismes vivants. Leur présence est mise en évidence partout.

Les hydrosystèmes urbains sont des systèmes clés de la propagation des micro- et nano-particules de polymères synthétiques : la majorité de la population mondiale vit dans les zones urbaines, dont le quart à moins de 100 km des côtes. Si les émissions de macro-

déchets de plastiques sont globalement assez bien contrôlées dans les pays industrialisés, les émissions micro et nano-plastiques (identification du terme source) le sont nettement moins en raison de leurs genèses multiples : fragmentation des macro-plastiques (genèse de micro et nano-plastiques secondaires), micro et nano-plastiques de consommation utilisés dans certains produits cosmétiques, et les fibres synthétiques issus de l’abrasion des pneus, des tissus synthétiques au cours de lessives, revêtements, peintures acryliques (micro et nano-plastiques plastiques primaires) sont susceptibles d’être transférés par le vecteur eau, d’un système à l’autre. A l’échelle urbaine, plusieurs voies de transfert vers le milieu naturel sont identifiées : les systèmes d’assainissement des eaux usées, le ruissellement des eaux pluviales sur les surfaces urbaines et les systèmes fluviaux.

Objectif :

L’objectif global de ce programme de recherche multidisciplinaire est de réaliser un état de l’art des connaissances actuelles sur les micro- et nano-plastiques dans les hydrosystèmes urbains. Il s’agit donc de réaliser un état des connaissances scientifiques sur plusieurs facettes de la problématique abordée :

  • Le terme source

L’identification du terme source des micro- et nano-particules plastiques conduira à aborder plusieurs points méthodologiques : la mise en évidence de micro et nano-particules organiques synthétiques (échantillonnage, extraction), leur caractérisation (tailles, forme, nature des polymères) et leur quantification dans les différents compartiments (et matrices) des hydrosystèmes urbains.

  • Le terme vecteur

Il conviendra d’aborder le terme vecteur des micro- et nano-plastiques au sein des hydrosystèmes urbains à partir de l’évaluation de leur devenir (stockage, transfert, conversion, réactivité, interactions avec le biotope), en particulier dans les sédiments des bassins de retenue et d’infiltration des eaux pluviales mais également dans les installations de traitement des eaux usées.

  • Le terme cible

La synthèse des connaissances actuelles sur les conséquences environnementales sera abordée pour mieux cerner les enjeux vis-à-vis du biotope mais également vis-à-vis de la ressource en eau. Sur l’ensemble des points abordés dans cet état l’art, les méthodes d’investigation seront présentées et discutées dans la perspective de leur mise en œuvre sur des hydrosystèmes urbains.

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Financement: 
Agence de l'EAU
Dates projet: 
2019-09-01 00:00:00 - 2023-09-01 00:00:00
Montant global du projet: 
82111
Contact: 
remy.bayard@insa-lyon.fr

INSPECTION

Spectroscopie in situ pour la caractérisation de lubrifiants dans des contacts roulant chargés
Tags: 
CARACTERISATION IN SITU
METHODES SPECTROSCOPIQUES
Coordinateur: 
INSA LYON - LAMCOS
Responsable INSA: 
Laetitia MARTINIE

La tribologie a un rôle majeur à jouer dans la réduction de la consommation mondiale d’énergie. Pourtant, le comportement du lubrifiant dans des conditions extrêmes est mal connu et imprédictible. Dans ce projet, nous proposons de coupler un banc de spectrométrie Brillouin à un tribomètre pour caractériser in situ un lubrifiant dans un contact confiné. Cette approche conduira à mesurer simultanément l’état thermodynamique du lubrifiant, sa dynamique structurelle et le frottement macroscopique à l’origine des fortes dissipations d’énergie. Elle fera la lumière sur les mécanismes régissant la réponse du lubrifiant. Les données mesurées permettront d'avancer sur deux autres défis déjà soulevés dans l’industrie: i) la preuve du passage d'additifs dans un contact et ii) la quantité d'additifs adsorbés sur les parois du contact. L’étape suivante consistera à mettre en oeuvre cette technologie développée à l'échelle du laboratoire dans des dispositifs industriels de caractérisation en ligne.

 

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
ILM
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2019-10-01 00:00:00 - 2023-09-01 00:00:00
Montant global du projet: 
245160
Contact: 
laetitia.martinie@insa-lyon.fr

H2O’Lyon

Ecole Universitaire de Recherche sur les sciences de l’eau et des hydrosystèmes
Coordinateur: 
UDL
Responsable INSA: 
Sylvie BARRAUD - DEEP

H2O'Lyon vise à construire une école de recherche sur les Sciences de l’Eau et des hydrosystèmes. Elle repose sur une approche résolument interdisciplinaire intégrant les Sciences Humaines et Sociales, Sciences physiques et d’ingénierie et les Sciences de la Vie pour appréhender l’ensemble des enjeux liés à leur fonctionnement et à leur gestion. L’ONU, l’Union Européenne et la plupart des pays ont reconnu ces enjeux comme prioritaires pour l’humanité. H2O'Lyon vise donc à former les leaders et les acteurs de l’eau de demain en s’appuyant sur la mobilisation et le développement de connaissances fondamentales d’excellence. Elle vise à développer des compétences, des approches et des outils innovants permettant de répondre aux enjeux d’une gestion holistique de l’eau aidant à mettre en œuvre des politiques publiques et des savoir-faire efficients et clairvoyants. Concrètement, nos objectifs sont (1) d’identifier et quantifier les mécanismes responsables du fonctionnement et de l'évolution des hydrosystèmes (eau et compartiments traversés ou qui la contiennent en considérant la diversité des échelles spatio-temporelles et (2) de développer des solutions aux principaux enjeux humains associés. Principalement, il s’agit des enjeux identifiés dans les objectifs de développement durable de l’ONU, de la directive cadre sur l’eau de UE fortement relayés par les acteurs locaux (qualité et quantité de la ressource, risques sanitaires et environnementaux, usages, adaptation au changement climatique, développement économique et territorial, politiques mises en œuvre...). Cela concerne aussi les questions de conservation, restauration, entretien, entretien, aménagement, transport, stockage et recyclage, mitigation, adaptation, équité sociale et environnementale, services durables, planification et anticipation, monitoring et évaluation.

https://h2olyon.universite-lyon.fr

 

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
UCBL
CNRS
INSA LYON - DEEP
IRSTEA
ENS LYON
UDL
ENTPE
ENSAL
INRA
UJM LYON 3
UJM - SE
UNIV LYON 2
MINES ST ETIENNE
CENTRALE LYON
VETAGROSUP
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2018-09-01 00:00:00 - 2028-08-01 00:00:00
Montant global du projet: 
8500000
Contact: 
h2olyon@univ-lyon1.fr

C-PI-GAN

Combinaison de transistors GaN à architectures verticale et horizontale pour la conversion de puissance
Coordinateur: 
CNRS - LN2
Responsable INSA: 
Luong Viet PHUNG

Conception, développement et intégration des composants en Nitrure Gallium verticaux aux composants latéraux

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
INSA LYON - AMPERE
CNRS - CRHEA
CNRS - LAAS
SAINT GOBAIN
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2019-06-01 00:00:00 - 2022-12-01 00:00:00
Montant global du projet: 
691000
Contact: 
luong-viet.phung@insa-lyon.fr

Elan ERC MADEO

Tags: 
METAMATERIAUX
MODELES CONTINUS ENRICHIS
Coordinateur: 
INSA LYON - GEOMAS
Responsable INSA: 
Angela MADEO
 
 
Dans l’intimité de la matière
 
Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Financement: 
UDL
Dates projet: 
2018-09-01 00:00:00 - 2020-08-01 00:00:00
Montant global du projet: 
60000
Contact: 
angela.madeo@insa-lyon.fr

THESIS

Tags: 
CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE
Three terminal tandem HEterojunction on interdigitated back contacts SIlicon Solar cell
Coordinateur: 
CENTRALE SUPELEC
Responsable INSA: 
Erwann FOURMOND

  Tandem solar cell with 3 contact

Enjeu: 
Environnement : Milieux naturels, Industriels et Urbains
Partenaires: 
CEA
INSA LYON - INL
EDF
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2018-11-01 00:00:00 - 2022-04-01 00:00:00
Montant global du projet: 
667000

MACAO

Tags: 
CARACTERISATION IN SITU
PROPRIETES MECANIQUES
Précision de la mesure – cas des propriétés mécaniques de nanoparticules d’oxyde
Coordinateur: 
INSA LYON - MATEIS
Responsable INSA: 
Lucile JOLY-POTTUZ
Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
UNIVERSITE Claude Bernard Lyon 1 - ILM
Financement: 
ANR
Dates projet: 
2019-01-01 00:00:00 - 2022-06-01 00:00:00
Montant global du projet: 
376000
Contact: 
lucile.joly-pottuz@insa-lyon.fr

SCUSI –FREGONESE - COOP.INTERNATIONALES

Compréhension et modélisation des mécanismes de corrosion à haute température des alliages Ni-Cr pour applications dans le domaine de l'énergie
Coordinateur: 
INSA LYON - MATEIS
Responsable INSA: 
Marion FREGONESE

Les alliages base Nickel sont des matériaux très prometteurs dans de nombreux secteurs de l'énergie ; ils sont en particulier largement utilisés comme matériaux de structure dans les installations nucléaires opérant en conditions sévères de température et de pression. Ces matériaux présentent en effet d'excellentes propriétés de résistance à la corrosion, au fluage et à l'usure, qui en font d'excellents candidats pour la réalisation de générateurs de vapeur surchauffés des générations futures de réacteurs. Leur bonne résistance à la corrosion provient de la formation spontanée d'une couche d'oxyde de chrome à leur surface qui joue le rôle de barrière à la dissolution anodique et à l'oxydation du métal, garantissant ainsi l'intégrité de la structure. Malgré la présence de cette couche protectrice, le risque de corrosion localisée (corrosion sous contrainte notamment) n'est pas nul et il convient de comprendre et d'optimiser les propriétés de cette couche barrière pour prévenir des dégradations. Des études antérieures sur ce sujet ont conduit à (i) mettre en évidence l'existence d'un optimum dans la composition des alliages base Nickel pour garantir une bonne résistance à la corrosion en milieu aqueux à hautes températures et pressions et en vapeur d'eau surchauffée, et (ii) développer un modèle prédictif de l'oxydation à haute température des alliages de zirconium en milieu primaire de réacteur nucléaire. Les similarités entre les deux systèmes : propriétés semiconductrices des films d'oxyde, migration des espèces ioniques et des électrons au sein du film d'oxyde, formation d'un nouvel oxyde à l'interface métal/oxyde, rendent particulièrement prometteuse la transposition du modèle développé pour comprendre et simuler l'oxydation des alliages de zirconium, au cas des alliages base Nickel. C'est le principal objectif de la présente étude.

Enjeu: 
Energie pour un développement Durable
Partenaires: 
UNIVERSITE DE PENNSYLVANIE
UNIVERSITE DU WINCONSIN-MADISON
Financement: 
REGION AURA
Dates projet: 
2018-02-01 00:00:00 - 2020-02-01 00:00:00
Montant global du projet: 
30000
Contact: 
marion.fregonese@insa-lyon.fr

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