ASTER

Objectifs de l'équipe ASTER

L'équipe ASTER travaille sur trois thèmes :

"Adsorption sur Solides Poreux (ASP)" étudie les propriétés de surface des composés minéraux et plus particulièrement les mécanismes d'adsorption et de désorption physiques et(ou) chimiques des fluides dans des matériaux nanostructurés.

Elle possède de solides compétences dans l'étude des matériaux microporeux comme les zeolithes, les silices mésoporeuses et les minéraux argileux. Depuis 2007, elle étend son domaine d'expertise à d'autres types de matériaux tels que le liège, le bois de chêne, le gypse et ses dérivés, les oxydes nanométriques de métaux de transition...

Champs d'application

  • Séparation sélective des fluides
  • Récupération et purification des fluides
  • Dépollution de l'air et de l'eau
  • Séchage
  • Désulfuration des coupes pétrolières
  • Sockage de l'énergie
  • Détection de gaz

Domaines d'application

  • Protection de l'environnement
  • Pétrochimie
  • Chimie fine
  • Energie renouvelable
  • Agroalimentaire

Mots clés: Thermodynamique, Adsorption, Coadsorption, Séparation, Adsorption réactive, Récupération, Régénération, Modélisation, Zéolithes, Argiles, Matériaux nanostructurés, Biomatériaux, Eau, Oxydes de carbone, Composés Organiques Volatils, Hydrocarbures, Composés soufrés, Environnement, Pétrochimie.

"Electrochimie Interfaciale en Corrosion (EIC)" ensemble de travaux afin d’étudier, dans des conditions maîtrisées, l'évolution des cinétiques électrochimiques ou chimiques interfaciales à l'échelle de la microstructure des alliages métalliques (aciers, alliages d'aluminium,…) et de concevoir de nouveaux capteurs adaptés à l'échelle spatiale des phénomènes rencontrés.

L’équipe EIC est l’équipe de recherche en corrosion humide « historique » du laboratoire (créé et animée par Roland Oltra DR CNRS dans le cadre du laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides) et contribue depuis plus de 30 ans au développement :

  • de nouveaux concepts dans la compréhension des mécanismes de corrosion localisée et plus particulièrement de la corrosion sous contrainte des aciers inoxydables, de la cinétique de repassivation des alliages passivables, de la corrosion microstructurale des alliages d’aluminium, …
  • de nouvelles méthodes analytiques reposant sur un savoir-faire unique en termes de sondes locales (sonde de pH, sonde de courant) qui lui permettent de caractériser à l'échelle micronique les couplages entre processus électrochimiques et chimiques en cours de corrosion,
  • d’approches originales de la modélisation des processus de corrosion permettant de coupler les processus de transport en phase liquide aux processus électrochimiques aux interfaces.

En termes scientifiques, l’équipe s’est fixée comme objectif de faire progresser la compréhension des phénomènes de corrosion localisée et plus spécifiquement de ceux associés au transport de matière dans de multiples conditions physiques et chimiques.

Ces enjeux scientifiques rejoignent les enjeux industriels liés à l’accroissement de la durabilité des structures, à la réduction de leur empreinte « écologique » qui passent par l’amélioration de leur résistance à la corrosion, mais également par une meilleure efficacité des contrôles in situ et de la maintenance (continuité du programme européen SICOM « Simulation Based Corrosion Management»).

L’activité de recherche de l’équipe s’inscrit donc, non seulement dans l’approche classique de l’amélioration de la connaissance des phénomènes de corrosion et de leur modélisation, mais également dans la mise en place de la simulation prédictive de cas réels d’endommagement et dans le développement instrumental visant à réaliser des capteurs intégrables dans les structures. Cette dernière action soutenue par un projet de recherche en cours avec DASSAULT AVIATION sur la modélisation de la réponse de capteurs dits « sentinelles », permet à notre équipe de s’insérer dans le LABEX ACTION "Systèmes intelligents intégrés au coeur de la matière".

Nos approches théoriques sont fortement valorisées par des opérations de transfert en milieu industriel. On peut citer nos travaux sur la corrosion d'aciers galvanisés (projets avec ARCELOR MITTAL), la prévision à long terme des risques de corrosion lors du stockage souterrain des déchets nucléaires à vie longue (projets avec l’ANDRA), le vieillissement des assemblages d'alliages légers et leur corrosion microstructurale (projet avec CONSTELLIUM CRV).

"Physico-Chimie des Milieux Cimentaires et Colloïdaux (PCMC2)" étude de la réactivité des liants minéraux et des propriétés physico-chimiques de leurs hydrates : il s’agit de comprendre (maitriser) et de prévoir les phénomènes d’hydratation (germination croissance), de stabilité et de prise.

Le contexte socio économique de ces recherches est, bien entendu, essentiellement relatif aux matériaux de construction et, en particulier, le béton de ciment Portland. Ce dernier est le matériau le plus utilisé au monde. 

Le terme hydratation couvre l’ensemble des processus physico-chimiques intervenant au cours de :
-    la dissolution de solides initiaux dans l’eau (les constituants du ciment) ou dans des solutions électrolytiques,
-    la germination, croissance et mûrissement de phases hydratées moins solubles (qui assurent la cohésion du béton).


Les termes de stabilité et de prise font appels à des aspects fondamentaux de la chimie colloïdale et de la physique de la matière molle. En effet, le propre du ciment est de faire prise. La prise est une manifestation physique accompagnant l’évolution chimique du système ; Elle est issue de l'agrégation de la pâte hydratée, autrement dit des interactions entre les hydrates, souvent nanométriques, qui la constitue. Ces interactions contrôlent également les propriétés rhéologiques de la pâte de ciment pendant la période d’ouvrabilité. Les interactions ainsi que la croissance des hydrates peuvent être modifiées par l’utilisation d’adjuvants comme des superplastifiants (réducteurs d’eau) agissant sur la fluidité et des accélérateurs ou retardateurs de prise. Nous étudions ces processus thermodynamiques et cinétiques  à l'échelle macro- et microscopique par des approches expérimentales et de simulation. La taille nanométrique des objets étudiés que sont les principaux produits d’hydratation (hydrosilicates de calcium, notés C-S-H),  ainsi que la complexité des systèmes étudiés (polyphasiques, hétérogènes, matériaux réactifs, solutions électrolytiques concentrées et très alcalines) requièrent la mise en œuvre de techniques expérimentales et de simulation originales et adaptées.


Les systèmes étudiés sont très complexes ( solides polyphasés en interaction avec une solution,  évolution temporelle pouvant être très rapide au jeune âge ); pour les aborder notre approche consiste, le plus souvent possible, d’une part, à bâtir des modèles expérimentaux représentatifs et pertinents pour le physico-chimiste, dont on peut contrôler les paramètres, et d’autres part, des modèles théoriques permettant de les simuler à la même échelle.  Notre approche, originale pour les matériaux cimentaires, est reconnue internationalement comme étant « l’école de Dijon ». Cette reconnaissance nous permet d’être bien intégrés dans les réseaux nationaux et internationaux.