Description du sujet de thèse

Dans le projet Toscana, la faisabilité des mesures in situ de diffusion élastique de lumière (LS-light scattering), développées au CORIA pour les suies, sera prouvée pour la première fois aux nanoparticules de TiO2 pour obtenir des informations complémentaires sur le diamètre de giration des agrégats dans les flammes laminaires. Pendant la thèse, des mesures quantitatives de diffusion élastique de lumière seront effectuée au laboratoire pour la première fois. Afin de vérifier l’exactitude de la mesure, on considèrera initialement un contexte classique pour la diffusion de lumière, i.e. le cas d’une production de suies dans des flammes éthylène/air pour lesquelles on dispose de mesures expérimentales complémentaires. Une fois les mesures mises en place, les routines de post-traitement seront développées. Pour finir, la technique sera mise en place sur la flamme CHANCE utilisée pour la production de TiO2 dans des conditions laminaires. Pour finir, la production de TiO2 dans des turbulentes sera étudiée avec les diagnostiques optiques développées au laboratoire (incandescence induite par laser et diffusions élastique de lumière).

Contexte de travail

L’activité proposée s'inscrit dans le cadre du projet TOSCaNA (Flame Spray Pyrolysis of metal-oxides: TOward Size and morphological Control of flame-synthesized NAnoparticles by combining experimental and numerical approaches ), financé par l’ANR 2024.
La synthèse de nanoparticules (NP) constitue une voie viable pour poursuivre la production de matériaux de nouvelle génération. Pour permettre leur utilisation industrielle, des technologies permettant une production à grande échelle et peu coûteuse de NP avec des caractéristiques optimisées sont obligatoires. Pour cela, les systèmes de pyrolyse de flamme de spray (FSP-flame spray pyrolysis) constituent une option prometteuse, mais un contrôle précis de la combustion turbulente est nécessaire car elle régit les caractéristiques des particules telles que la taille et la morphologie. Ce sont ces caracteristiques qui déterminent grandement les performances du matériau final. Pour cela, la simulation numérique CFD (Computational fluid dynamics), fournissant des informations complémentaires et uniques aux expériences, est un outil essentiel pour la conception rationnelle des nanoparticules, dont la fabrication est généralement basée sur des méthodes « trial & error». Ainsi, l'objectif de TOSCaNA est de développer un approche expérimentale et un formalisme CFD pour la prédiction de la taille et de la morphologie des oxydes métalliques synthétisés via une flamme.
Dans ce contexte, cette thèse portera sur le développment des mesures in-situ de diffusion élastique de lumière pour des particules d’oxydes de metal produites dans des flammes.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.