Les couplages entre la mécanique des fluides et la mécanique des solides sont connus pour jouer un rôle essentiel dans la réponse dynamique des matériaux non saturés compactés (sédiments, matériaux granulaires, géomatériaux...) et dans leur évolution à long terme (problèmes de confinement, propagation des fissures, durabilité du béton...). Ils sont également essentiels dans les suspensions denses (sédiments en suspension, coulées de boue, avalanches...), les milieux fibreux anisotropes (comme le papier) et les milieux poreux dont le comportement rhéologique est encore mal compris. La fusion des outils et des concepts développés par la mécanique des solides avec ceux développés par la mécanique des fluides conduira à des percées. Les principaux domaines d’application sont liés à la gestion de l’environnement et des territoires (y compris les ressources primaires - comme les réservoirs de pétrole, la pollution de l’air, de l’eau ou des sols, le contrôle du transport des sédiments, la séquestration du CO2...), la réduction des risques technologiques et naturels (tremblements de terre, inondations, glissements de terrain, avalanches...) à l’aide du génie civil (infrastructures, bâtiments), les transformations des matériaux granulaires et fibreux ainsi que l’élaboration de nouveaux matériaux.

Responsables de l'axe : Guillaume CHAMBON et Guillaume BALARAC

Afin d’intégrer les phénomènes bio-physico-chimiques dans la mécanique continue, il est nécessaire de poursuivre le développement de la simulation en mécanique des fluides et des phénomènes de transport. Cela implique une meilleure compréhension de la turbulence, du mélange, des écoulements multiphasiques avec des interfaces fluide-fluide et/ou fluide-solide, y compris le transfert de chaleur et de masse (tel qu’impliqué dans le changement de phase), ainsi que des couplages complexes entre l’écoulement et les phénomènes survenant à très petite échelle et étant à la fois physiques (par exemple, l’adsorption sur les interfaces dans la flottation), chimiques (par exemple, les réactions survenant au niveau moléculaire et les questions de micro-mélange) ou biochimiques (par exemple, les couplages biomasse-écoulement dans le bioréacteur). Cela concerne les processus industriels (y compris le pétrole, le nucléaire, la chimie, l’ingénierie de propulsion, l’industrie alimentaire...), les écotechnologies (questions de recyclage et de durabilite, nettoyage et remédiation, ressources en eau...) et les technologies propres (processus industriels intensifiés, des échangeurs de chaleur aux réacteurs chimiques... ainsi que les nouveaux processus de bioraffinage pour la biomasse végétale), avec d’importantes questions sociétales liées au développement d’une économie durable et respectueuse de l’environnement.

Responsables de l'axe : Elise LORENCEAU et Frédéric PIGNON

Pour comprendre l’extraordinaire complexité des processus biologiques, une approche multidisciplinaire et multi-échelle est nécessaire. La combinaison des approches mécaniques, physiques et biologiques/biomédicales devrait permettre de trouver des solutions à certains problèmes majeurs de santé publique et de concevoir de nouveaux dispositifs médicaux et biomatériaux. La recherche est concentrée à differents niveaux/échelles : La compréhension de la mécanique de la cellule en relation ou en réaction avec son environnement est fondamentale pour l’adhésion cellulaire, la croissance tumorale, la différenciation cellulaire... L’étude des intéractions et des associations cellulaires est importante pour la morphogénèse et la cicatrisation des tissus ou pour la coagulation sanguine et la thrombose, qui sont au coeur de la plupart des maladies cardio-vasculaires... Le projet comprend également l’ingénierie de nouveaux matériaux et dispositifs médicaux présentant une meilleure biocompatibilité. Notre objectif est d’améliorer la compréhension des mécanismes fondamentaux de certaines pathologies (par exemple, la motilité différentielle des cellules cancéreuses), dans le développement de nouveaux diagnostics, ainsi que dans de nouvelles techniques chirurgicales et pratiques médicamenteuses.

Responsables de l'axe : Thomas PODGORSKI et Delphine DEBARRE

Le développement de nouvelles méthodes telles que les concepts de modélisation, la simulation, les techniques de mesure, le traitement des signaux et l’analyse des données est étroitement lié au progrès scientifique et est nécessaire pour tous les groupes de travail susmentionnés. L’un de nos principaux objectifs est de travailler sur de nouveaux concepts de modélisation et de nouvelles approches de simulation pour résoudre des problèmes pour lesquels les outils prédictifs actuels n’existent pas ou sont trop médiocres et insatisfaisants. Ces modèles et outils de simulation traitent de la description de systèmes complexes qui impliquent un couplage entre échelles (méthodes à double échelle) ou entre divers phénomènes (processus mécaniques, physico-chimiques et/ou biologiques), ainsi que de la description des interactions fluide-structure qui tiennent compte de la déformabilite totale des objets et des interfaces à differentes échelles. Parallèlement, il est indispensable de développer des méthodes expérimentales permettant d’accéder à des champs entièrement résolus - à la fois dans l’espace et dans le temps - à différentes échelles (mètre, micromètre et nanomètre). Les questions clés dans ce domaine concernent l’étendue de la plage dynamique (espace et/ou temps), la saisie simultanée de champs multivariables, les approches eulériennes et lagrangiennes ainsi que leur combinaison, l’étude de dynamiques ou de systèmes complexes, et le développement d’un traitement raffiné des données.

Responsables de l'axe : Sabine ROLLAND-DU-ROSCOAT et Giovanni GHIGLIOTTI