Grâce aux nanotechnologies, une nouvelle classe de matériaux énergétiques a émergé au début du XXIe siècle : les nanothermites. Ils sont constitués de particules d'oxydes métalliques et de métaux de tailles sous-microniques. En raison de leur densité énergétique élevée et de leur très forte réactivité, ils sont considérés comme des matériaux énergétiques prometteurs pour de nombreuses applications exigeant une forte puissance ou des températures élevées (> 3000 K). Parmi les applications industrielles, on trouve des dispositifs d'autodestruction, des allumeurs et amorces pyrotechniques, des fusibles, les réparations par soudure dans des zones confinées, ainsi que la séparation d’étages pour le spatial. Lors de ce séminaire, après avoir introduit la nano-énergétique, je discuterai des avancées obtenues dans la compréhension des mécanismes de réaction et de combustion des nanothermites à base d'aluminium. Nous y verrons que grâce à de nombreux moyens expérimentaux de pointe, tels que la microscopie électronique ou encore des caméras ultra-rapides, il est possible de décrire précisément les étapes de réaction voire même de suivre en temps réel l'évolution de la zone de réaction, donnant accès à nombreuses informations clés. En conclusion, j’aborderai les défis à venir dans ce domaine technologique, pointant la nécessité de développer une simulation numérique, passage obligé pour se doter des outils de conception efficaces des futurs produits pyrotechniques intégrant des nanothermites.

Nanothermites are composed of nano-sized metal/metal oxide composites that can undergo redox reactions. They are promising energetic materials due to their high energy density and high temperature reactivity for a wide variety of industrial applications. Some of the applications of nanothermites include self-destructive devices, semiconductor bridges in order to initiate explosives, pyro-fuze, welding repairs, and as dopants of energetic materials. On the fundamental science side, research is being conducted across various length scales to investigate the complexity of thermite combustion. In this seminar, I will discuss probing the reaction and combustion processes of aluminum-based nanothermites. The aim is to gather essential insights to develop predictive models crucial for efficient design. In conclusion, I will address the forthcoming challenges in this technological field, emphasizing the need for developing a numerical simulation to foster the design of smarter and cleaner pyrotechnic solutions.

Ingénieure en science des matériaux, Carole Rossi débute en 1994 un doctorat au Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes en micro-nanotechnologie. Elle propose alors d’intégrer des matériaux énergétiques dans des microsystèmes, les pyroMEMS, pour actionner des fluides dans des micro-canalisations. C’est la naissance d’une nouvelle discipline technologique : la « micropyrotechnie ». Elle rejoint ensuite en 1997 l'université de Berkeley aux États-Unis. Carole Rossi entre au CNRS l’année suivante au LAAS-CNRS. De 2009 à 2013, elle codirige ATLab, un laboratoire international en nanotechnologies entre le CNRS et l’université de Dallas (États-Unis). Elle co-anime actuellement l’équipe de recherche Nano-ingénierie et intégration des oxydes métalliques et de leurs interfaces (NEO), qu’elle a créée en 2016. Depuis 2016, elle est également directrice du laboratoire commun IMPYACT, avec la société Lacroix, où elle développe des micro-initiateurs sécurisés et intelligents pour les leurres de nouvelle génération. (Source : CNRS.)

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