Développement et application de modèles mathématiques à la production de nanopoudres par plasma

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Des travaux récents effectués dans nos laboratoires de Sherbrooke, à l'EMPA de Thule en Suisse, à Tsukuba et à Sendai au Japon, ont démontré qu'on pouvait combiner les travaux expérimentaux à l'échelle du laboratoire ou du pilote, avec la modélisation mathématique pour aider à la conception de procédés de fabrication de nanopoudres par plasma inductif. Nous avons notamment démontré que l'expérience et le jugement de l'ingénieur combiné à l'utilisation de modèles mathématiques dans le développement de réacteurs de production de nanopoudres permettait de configurer les réacteurs en fonction de la morphologie voulue. Les projets qui seront appuyés par la présente demande sont à la pointe de la technologie actuelle des plasmas thermiques. Nos modèles des réacteurs plasmas, en particulier ceux qui visent la production de nanoparticules, sont parmi les plus complets et les plus versatiles que l'on puisse trouver dans la littérature scientifique récente. Nous visons à les développer au cours des 5 prochaines années afin d'en faire des outils de conception de réacteurs plasmas qui pourront servir à choisir les morphologies des poudres nanométriques, que ce soient des nanoalliages, des métaux, ou des oxydes. L'utilisation de plasmas inductifs supersoniques sera au coeur de ces travaux, nous mettons actuellement au point les modèles mathématiques qui en seront une des bases. Afin de permettre une plus grande flexibilité d'application de ces modèles, nous développons les calculs des propriétés thermodynamiques et de transport sous des conditions d'opération typique des applications industrielles, en incluant les déséquilibres chimiques et thermodynamiques souvent présents. Ces modèles permettront de mieux comprendre la relation complexe entre le mélange macroscopique, le mélange microscopique, et la taille des nanoparticules produites. De plus, dans le cadre de la présente demande, nous mettrons à la disposition de la communauté scientifique nos modèles qui seront développés dans un environnement de logiciel ouvert.