Procédés et mécanique aux petites échelles PROMETHEE

Micro-objets déformables sous forçage hydrodynamique

Microfluidique et Procédés

Organisation des écoulements aux petites échelles

Séparations membranaires

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PROcédés et MEcanique aux peTites écHEllEs
Présentation

L’équipe PROcédés et MEcanique aux petiTes écHEllEs (PROMETHEE) développe des compétences marquées relevant aussi bien de la mécanique des milieux continus que du génie des procédés  tout en combinant approche expérimentale et développement de théories et de modèles. L’originalité des études menées se décline selon plusieurs spécificités :

  • Echelle micro-nano d’observation et d’analyse qui évacue les problématiques liées à la turbulence (régime de Stokes) mais nécessite de considérer des aspects aux frontières de la discipline ;
  • Rôle prédominant des interfaces : interactions avec les parois solides à l’échelle nano (nano-tubes), interaction fluide-structure avec des membranes fluides ou polymérisée à l’échelle méso ;
  • Connexion avec les fluides complexes, la matière molle et les systèmes biologiques.

Sur le thème de la micro- et nano-fluidique, les objets d’étude, physico-chimiques (gouttes, capsules,…) et biologiques (vésicules, globules rouges,…), comprennent aussi les procédés intensifiés  d’encapsulation et de vectorisation par microréacteur, thèmes en plein essor. L’équipe développe également des outils de caractérisation de l’organisation aux petites échelles  comme le développement de simulations numériques pour rendre compte de la ségrégation obtenue au sein de milieux granulaires et la mise au point de méthode chimique de caractérisation des effets de micromélange (mélange à l’échelle moléculaire). A cela s’ajoute une activité de caractérisation et modélisation thermodynamique de milieux complexes.

Les outils numériques développés et mis en œuvre sont variés : intégrale de frontière, éléments finis, immersed boundary method, méthode Lattice Boltzman… 

Responsable

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Annuaire personnel permanent

  • Chargé de Recherche CNRS - HDR
    équipe Procédés et mécanique aux petites échelles
  • Chargé de Recherche CNRS
    équipe Procédés et mécanique aux petites échelles
  • Maître de Conférences Centrale Marseille
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  • Professeur Centrale Marseille
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  • Professeur Centrale Marseille
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Doctorants, Post-Doctorants et CDD

  • Doctorant
    équipe Procédés et mécanique aux petites échelles
  • équipe Procédés et mécanique aux petites échelles
  • Doctorant
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Publications de l'équipe

  • Jinming Lyu, Paul G. Chen, Alexander Farutin, Marc Jaeger, Chaouqi Misbah, et al.. Swirling of vesicles: Shapes and dynamics in Poiseuille flow as a model of RBC microcirculation. Physical Review Fluids, 2023, 8 (2), pp.L021602. ⟨10.1103/PhysRevFluids.8.L021602⟩. ⟨hal-03979358v1⟩ Plus de détails...
  • Revaz Chachanidze, Kaili Xie, Jinming Lyu, Marc Jaeger, Marc Leonetti. Breakups of Chitosan microcapsules in extensional flow. Journal of Colloid and Interface Science, 2023, 629, pp.445-454. ⟨10.1016/j.jcis.2022.08.169⟩. ⟨hal-03787637⟩ Plus de détails...
  • Jinming Lyu, Paul G. Chen, Alexander Farutin, Marc Jaeger, Chaouqi Misbah, et al.. Swirling of vesicles: Shapes and dynamics in Poiseuille flow as a model of RBC microcirculation. Physical Review Fluids, 2023, 8 (2), pp.L021602. ⟨10.1103/PhysRevFluids.8.L021602⟩. ⟨hal-03979358v2⟩ Plus de détails...
  • Jiupeng Du, Nelson Ibaseta, Pierrette Guichardon. Characterization of polyurea microcapsules synthesized with an isocyanate of low toxicity and eco-friendly esters via microfluidics: Shape, shell thickness, morphology and encapsulation efficiency. Chemical Engineering Research and Design, 2022, 182, pp.256-272. ⟨10.1016/j.cherd.2022.03.026⟩. ⟨hal-04063865⟩ Plus de détails...
  • Antoine Galko, Simon Gsell, Umberto d'Ortona, Laurent Morin, Julien Favier. Pulsated Herschel-Bulkley flows in two-dimensional channels: A model for mucus clearance devices. Physical Review Fluids, 2022, 7 (5), pp.053301. ⟨10.1103/PhysRevFluids.7.053301⟩. ⟨hal-03863329⟩ Plus de détails...
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Dernières rencontres scientifiques

Soutenances de thèses et HDR

28 septembre 2023 - Des crèmes solaires plus sûres, formulées à partir de filtres solaires encapsulés à façon grâce à des procédés en batch et microfluidiques / Soutenance de thèse Pablo Canamas
Doctorant : Pablo CANAMAS
Date : le jeudi 28 septembre 2023 à 13h00 / Amphi n°1- Centrale Méditerranée

Résumé : Le but de cette thèse est de proposer un protocole chimique pour encapsuler durablement des filtres anti-UV organiques. En effet, on veut éviter que ces molécules présentes dans les crèmes solaires puissent pénétrer la barrière cutanée des utilisateurs. Pour cela on réalise des microcapsules en polyurée en adaptant et en optimisant des techniques de synthèse préexistantes.
La première partie du travail réalisé est de définir une taille optimale pour les capsules. En effet, si elles sont trop petites (< 200 nm), les capsules risquent de pénétrer à travers les pores de la peau et si elles sont trop grosses (> 500 µm) elles peuvent gêner lors de l'étalement de la crème. Pour réaliser des microcapsules de diamètre et d'épaisseur contrôlée, deux protocoles de synthèse sont utilisés. D'une part un protocole en batch pour une forte production, et d'autre part un protocole microfluidique qui permet de former une quantité plus faible de capsules mais monodisperses.
Dans cette thèse, un nouveau monomère non toxique contenant des fonctions isocyanates est testé, le biuret HDB-LV. Sa polymérisation interfaciale avec des diamines comme l'ethylenediamine, l'hexamethylenediamine et la guanidine permet d'encapsuler de l'octyl salycilate, un filtre solaire modèle. Etant donné la faible réactivité du biuret, une étude cinétique de la réaction de polymérisation interfaciale est proposée afin d’optimiser l’industrialisation de la réaction.
Pour finir, une étude de l'étanchéité des microcapsules permet de vérifier qu'il n'y a pas de relargage d'octyl salicylate dans les milieux riches en eau (comme la majorité des crèmes solaires). Grâce à la microfluidique, des capsules sur mesure permettent de déterminer quels paramètres sont susceptibles de causer un relargage dans d’autres milieux types comme l’éthanol. 

Mots clés: Polymérisation Interfaciale, Microcapsules de polyurée, Procédé Batch, Microfluidique, Cinétique, Relargage, Filtre Solaire

Jury

Mme GUICHARDON Pierrette, Professeure, ECOLE CENTRALE DE MARSEILLE- Direction de thèse
M. DU Jiupeng, Maître de conférences, ECOLE CENTRALE MARSEILLE - Coencadrement de thèse
M. LEONETTI Marc, Directeur de recherche, Aix Marseille Université - Examinateur
Mme SCHMITT Véronique, Directrice de recherche, Université de Bordeaux 1 - Présidente
M. BREMOND Nicolas, Maître de conférences, ESPCI Paris - Rapporteur
Mme MUSCHERT Susanne, Maîtresse de conférence, Université de Lille – Rapporteuse
M. MONTAGNIER Bruno, CEO Capsudev Lab – Invité
M. HUBAUD Jean-Claude, CEO Hélioscience - Invité 
Mercredi 16 juin 2021 - De la vague déferlante au globule rouge / Soutenance HDR Paul Gang CHEN
Dr. Paul Gang CHEN

Date de soutenance : le mercredi 16 juin à 15h00 (visio - Zoom)

Résumé : au cours de cette soutenance, je présenterai mes différents travaux sur la modélisation et la simulation numérique d’écoulements interfaciaux : de la vague déferlante au globule rouge.

Jury :
M. Daniel Henry, LMFA, École Centrale de Lyon, Rapporteur
M. Grétar Tryggvason, Johns Hopkins University, Rapporteur
M. Stéphane Zaleski, d’Alembert, Sorbonne Université, Rapporteur
M. Richard Saurel, LMA, Aix-Marseille Université
M. Marc Jaeger, M2P2, École Centrale de Marseille, Tuteur
M. Marc Leonetti, LRP, Grenoble, Invité