Projet ANR-15-CE06-0007 – PLASMAFACE : Interaction plasma-fluide-surface aux interfaces des plasmas froids à pression atmosphérique
Programme : Efficacité énergétique des procédés et des systèmes (DS0206) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur David Pai (Institut PPRIME)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 274986.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 48 mois
Résumé : La maitrise de l’interface plasma-environnement est un défi majeur dans la recherche fondamentale et appliquée des plasmas. Les problématiques en interactions plasma-solide et plasma-fluide ont multiplié récemment grâce d’un part à l’intérêt croissant aux plasmas froids à pression atmosphérique (APP). La recherche dans ce domaine pourrait progresser de plusieurs façons. Premièrement, l’étude directe de l’interface par microscopie pourrait éclaircir et concrétiser la compréhension actuelle, qui est souvent basée par inférence depuis les effets observés à l’échelle macroscopique. Deuxième, l’état de l’art qui comprend majoritairement des études traitant séparément les interactions plasma-solide et plasma-fluide n’est pas encore aussi développé sur leur couplage : l’interaction plasma-fluide-surface. Troisième, des nouveaux phénomènes de l’interaction pourraient émerger selon l’utilisation des matériaux avancés en tant que surfaces de propagation des plasmas. Afin de répondre à ces enjeux, nous proposons le projet PLASMAFACE qui a pour objectif d’explorer des sujets originaux dans ce domaine avec une étude expérimentale de la caractérisation des APP conçus pour induire des forts interactions plasma-fluide-surface, avec un appui sur les effets hydrodynamiques, par diagnostics optiques, notamment la micro-spectroscopie des plasmas et surfaces. Deux types d’APP seront développés : les microplasmas générés par décharges nanosecondes répétitives pulsées (µNRP) et les décharges des surfaces nanostructurées. Dans cette étude, ces APP seront générées sur des surfaces solides diélectriques, dans l’air à pression atmosphérique et à température ambiante. Les propriétés des plasmas, surfaces et fluides seront diagnostiqués quantitativement in situ par mesures électriques, micro-spectroscopie et visualisation des écoulements, et ex situ par caractérisation des matériaux. Des compétences en physique des plasmas, mécanique des fluides, procédés des surfaces et nanoscience seront essentielles pour analyser les l’ensemble des résultats expérimentaux provenant de la campagne de mesure proposée. La synthèse de l’analyse mènera la découverte des nouveaux phénomènes aux interfaces ainsi que les mécanismes physico-chimiques de l’interaction plasma-interface de ces APP. Nous chercherons surtout à mettre en évidence la relation entre les phénomènes aux interfaces et l’efficacité énergétique des procédés de ces APP. Au-delà des objectifs fondamentaux, PLASMAFACE s’adresse donc principalement au grand défi sociétal « Energie propre sûre et efficace », avec des retombées possibles pour des applications liées à l’énergétique : contrôle des écoulements et synthèse des nanomatériaux. Les résultats de ce projet seront rapidement diffusés à l’échelle mondiale par voie des conférences françaises et internationales, ainsi que des publications dans des journaux scientifiques reconnus. Les données expérimentales seront également mises en ligne en accès libre afin de servir à la validation des modèles numériques ou théoriques.