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DEA – Décharges Electriques et Aérosols

Thèmatique

DEA : Décharges Électriques et Aérosols



Responsable: Jean-Pascal BORRA
Dernière Mise-à-jour : mai 2022

Membres

Objectifs fondamentaux et applications

Thèmes de recherche

Publications et Thèses

Coopérations

Objectifs fondamentaux et applications

  • Maitriser les couplages électro-thermiques et les produits gazeux et particulaires dans les décharges (DC -Corona, Streamer, Sparks- et AC à Barrière(s) Diélectrique(s) -DBD-) permet de contrôler les transferts de masse et de chaleur, les conditions de charge (densités d’ions et temps de transits) et la cinématique d’aérosols chargés dans les plasmas froids à pression atmosphériques.
  • Simulation et caractérisation électro-thermique de ces Décharges Electriques
  • Identifier les conditions plasma optimales selon l'application visée, permet alors de tester la faisabilité de procédés plasma proposés pour produire et caractériser des particules solides ou liquides en suspension dans un gaz (aérosol) pour l’environnement (diagnostique en taille et en concentration d’aérosols) et les matériaux (poudres et couche minces, éventuellement composites et nanostructurées) :

ex1: Dépôt d’énergie, vaporisation et nucléation pour la production de nanoparticules (Relation structure / conditions d’interaction plasma filamentaire-surface)

ex2: PE-CVD de précurseurs gazeux en post-DBD pour l’enrobage de NP par TiO2

ex3: Polymérisation de précurseurs liquide dans les DBD pour le dépôt de couches minces

ex4: Charge d’aérosols pour le diagnostic en taille et concentration

Thèmes de recherche

  • Physique des décharges à pression atmosphérique (couplages électro-thermiques dans les décharges DC -Corona, Streamer, Spark- et AC à Barrière(s) Diélectriques -DBD-)
  • Physique des aérosols (particules liquides ou solides en suspension dans un gaz),
  • Nucléation dans les plasmas: propriétés des nanoparticules (composition, taille et structure) selon les conditions de formation par interaction plasma - surface/gaz. la vaporisation d’électrodes par interaction avec des plasma filamentaires permet de de proposer des procédés plasmas de production de nano-particules aux propriétés contrôlées. Après avoir identifier le processus de nucléation à l’origine des nanoparticules par condensation des vapeurs d’électrodes (Mo, W, Al, Fe, Ni, Cu, Sn, Zn, Au, Ag, Pt) et des diélectriques d’alumine, nous avons confirmé ce mécanisme avec différentes électrodes multi-métalliques (CuZnx, CoNi) avec l’IJL. L’effet des conditions de trempe du panache de vapeurs sur la structure des nanoparticules, est étudié avec en outre, le TUClausthal pour la catalyse.
  • Charge, cinématique d’aérosol dans les plasmas (diagnostic taille/concentration, dépôt, coagulation): identifier les configurations et les régimes de décharges DC-Corona optimales pour la production d’ions unipolaires et caractériser la charge des aérosols injectés dans l’intervalle de décharge selon la taille des particules, permettent de mesurer la distribution de mobilité ensuite convertie en distribution de taille et la concentration massique par gamme de taille (PM 10, 5, 2.5, 1 et 0.1), en collaboration avec le NCTU Taiwan.
  • Coagulation coulombienne de gouttes bipolaires produites par electro-sprays pour la production de nano-composites
  • Procédés plasma-aérosols à pression atmosphérique (« plasma-based aerosol processes »)
  • NanoChimie en principal et dans l'axe transverse NanoFabrication et Instrumentation

Publications

 

(Scopus ID 6603938085 ; ORCID 0000-0002-2020-0478 ; HALID : 289945)

2022

- Gong WC, Tsaï,  Jidenko N, Borra JP : Ions et charge bipolaire (neutralization) d’aérosols en post DBD, en cours

- Jidenko N, Mathon R, and Borra J-P (2019) Post-DBD ion transport and losses: from segregated unipolar to homogeneous bipolar clouds .J Phys. D: Appl. Phys, soumis

- Anaïs Cario, Guillaume Aubert, Jean-Pierre Alcaraz, Jean-Pascal Borra, et al. (2022) Supercritical carbon dioxide-based cleaning and sterilization treatments for the reuse of filtering facepiece respirators FFP2 in the context of C-19 pandemic - Journal of Supercritical Fluids, Elsevier, 180, pp.105428. 10.1016/j.supflu.2021.105428 ; ; HAL: hal-03384956

2021

- N Jidenko, A Bouarouri, J.-P. Borra. (2021) Effect of aerosol concentration on post-corona unipolar diffusion charging: ion density retro-controlled by aerosol space charge versus geometry of ion-aerosol mixing. Aerosol Science and Technology, Taylor & Francis, 2021, 56(2), pp. 146–159, 10.1080/02786826.2021.1984384⟩. ⟨hal-03364345⟩- <Free e print>

2020

- N. Jidenko, A. Bouarouri, F. Gensdarmes, D. Maro, and All..(2021) Post-corona unipolar chargers with tuneable aerosol size-charge relations: Parameters affecting ion dispersion and particle trajectories for charger designs. J Aerosol Science and Technology, Taylor & Francis, 2021, 55 (1), pp.1-16. 10.1080/02786826.2020.1817310 - Arxiv:2011.00065- HAL: hal-02940503

2018

- Borra JP, (2018) Editorial introduction of the special issue on Electrosprays for the JAS, Journal of Aerosol Science Volume 125, November 2018, p1. https://doi.org/10.1016/j.jaerosci.2018.08.008 - HAL: hal-02415713

- Borra J.-P. (2018), Review on Water Electro-Sprays and applications of charged droplets with focuss on the corona-assisted cone jet mode for High Efficiency Particles Air Filtration by wet electro-scrubbing of aerosol, Special Issue JAerosol Sci. on ES applications, guest editor Borra JP Volume 125, November 2018, pp 237-250 doi.org/10.1016/j.jaerosci.2018.04.005- HAL: hal-02415646

2017

- Mathon, R., Jidenko, N., and Borra, J.-P. (2017). Ozone-free post-DBD aerosol bipolar diffusion charger: Evaluation as neutralizer for SMPS size distribution measurements. Aerosol Science and Technology, 51(3), 282-291. doi: 10.1080/02786826.2016.1265082 (free eprint) - HAL: hal-03244467

2016

- Bouarouri A., Jidenko N., Gensdarmes F., Maro D., Boulaud D., Borra J.-P. (2016) Ion current density profiles in negative corona gaps versus EHD confinements Journal of Electrostatics, 82, pp 88-95;  DOI: 10.1016/j.elstat.2015.08.005 - HAL: hal-02558448

- Post P, Jidenko N, Weber A.F., and Borra  J.-P. (2016) Post-Plasma SiOx Coatings of Metal and Metal Oxide Nanoparticles for Enhanced Thermal Stability and Tunable Photoactivity Applications Nanomaterials 6-5, 91; doi: 10.3390/nano6050091 - HAL: hal-03246951

- Alonso M., Borra J.P (2016). A method to limit uncertainties in aerosol properties determined from comparative measurements Journal of Aerosol Science, Volume 91, January 2016, Pages 15-21, 10.1016/j.jaerosci.2015.09.005

2015

- Borra J.-P., Jidenko N., Hou J., Weber A. (2015) Vaporization of bulk metals into single-digit nanoparticles by non-thermal plasma filaments in atmospheric pressure dielectric barrier discharges, Journal of Aerosol Science, 79, 109–125; 10.1016/j.jaerosci.2014.09.002

2014

- Alonso M, Gómez V., Borra J.-P. (2014) Determination of the Mean Mobility of Aerosol Nanoparticles Classified by Differential Mobility Analyzers,, Aerosol Science and Technology, 48:12, 1217-1225, DOI: 10.1080/02786826.2014.973931

2012

- Feature article Borra J-P, Valt A., Arefi-Khonsari F., Tatoulian M. (2012) Atmospheric pressure deposition of thin functional coatings: polymer surface patterning by DBD and post-discharge polymerization of liquid vinyl monomer from surface radicals, Plasma Processes and Polymers, Special Issue "Cold  Atmospheric Plasmas for Thin Films and Nanomaterials" DOI: 10.1002/ppap.201100210

- Jidenko N and Borra JP, (2012) Self-cleaning maintenance-free aerosol filter by nt-plasma DBDischarges at atmospheric pressure, J. Hazard. Mater, 235,  pp 237-245; 10.1016/j.jhazmat.2012.07.055

2011

- Topical Issue Borra J-P, Jidenko N, Dutouquet C, Aguerre O., Hou J., Weber A.(2011)  Nano-droplet ejection and nucleation of materials submitted to non-thermal plasma filaments Eur. Phys. J. Appl. Phys., 56, 1286-0042, 24019 (7 p) from "18th Int. Colloq. Plasma Processes, DOI: 10.1051/epjap/2011110201 - HAL: hal-00746219

- Hou J., Jidenko N., Borra J-P. and Weber A. P.,(2011)  Production of metal Nanoparticles in non-thermal filamentary-DBD Chemie Ingenieur Technik,CIT, 0009-286X, Vol. 83-12, pp 2161–2169, 10.1002/cite.201100057

2010

- Bau S, Witchger O, Gensdarmes F., Thomas D, Borra J-P (2010) Electrical properties of airborne nanoparticles produced by a commercial spark-discharge generator, J. of Nanoparticle Research ; DOI: 10.1007/s11051-010-9856-y - HAL: hal-00517679

- Borra J-P, Valt A, Arefi-Khonsari F, et al (2009) Polymer surface processing by atmospheric pressure DBD for post-discharge grafting of washing-resistant functional coating Book Series: Materials Science Forum   Volume: 638-642   Pages: 524-529  Part 1-4, DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.638-642.524

- Jidenko N and Borra JP Temperature profiles in filamentary dielectric barrier discharges at atmospheric pressure JPhys D: Applied Physics,Volume: 43   Issue: 29 Article Number: 295203  DOI: 10.1088/0022-3727/43/29/295203 - HAL: hal-00569657

2009

- Alonso M, Alguacil F.J, Borra JP, (2009) A numerical study of the influence of ion-aerosol mixing on unipolar charging in a laminar flow tube Journal of Aerosol Science, ISSN: 0021-8502,, 40, 693-706, DOI: 10.1016/j.jaerosci.2009.04.004

- Borra JP, Bourgeois E. et Jidenko N. (2009) Atmospheric pressure plasmas for aerosols processes in materials and environment, European Physical Journal of Applied Physics., ISSN: 0022-3727, Vol.  47-issue 2, 7pp, art. N° 22804, DOI: 10.1051/epjap/2009088 - HAL: hal-00486864

- Bourgeois E, Jidenko N, Borra JP (2009) DBD as a post-discharge bipolar ions source and selective ion-induced nucleation versus ions polarity, J.Phys D, Vol.  42, issue 20, (Article Number: 205202), 9pp, DOI: 10.1088/0022-3727/42/20/205202

2008

- Borra JP (2008) Charging of aerosol and nucleation in atmospheric pressure electrical discharges Plasma Phys. Control. Fusion 50 124036-124045; DOI: 10.1088/0741-3335/50/12/124036

2007

- M. Tatoulian,  Gallino E, Jafari R, Arefi F, Tatoulian L, Borra J-P, Lewis F, Mantovani D, (2007) Plasma and Electrospray deposition for biocompatibility of stents, Materials Science Forum. 539-543,.529-534 ; DOI: 10.4028/0-87849-428-6.529

- Tatoulian M., Arefi-Khonsari F., Borra J-P. , (2007)  Deposition of Organic Coatings at Atmospheric Pressure from Liquid Precursors Plasma Process. And Polym., 4, 360–369 ; DOI: 10.1002/ppap.200600187

- M. Alonso, F.J. Alguacil, N. Jidenko and J.P. Borra, (2007) Deposition of ultrafine aerosol particles on wire screens by simultaneous diffusion and image force JAS 38 1230-1239 ; DOI: 10.1016/j.jaerosci.2007.09.004

- N. Jidenko, C. Jimenez, F. Massines and J.P. Borra, (2007) Nano-particle size-dependent charging and electro-deposition in dielectric barrier discharges at atmospheric pressure for thin SiOx film deposition  J. Phys. D: Appl. Phys. 40 4155–4163 ; DOI: 10.1088/0022-3727/40/14/009

2006

- Borra  JP review Aerosol production and processing by atmospheric Pressure Electrical Discharges: powder production, coatings and filtration  J. Phys. D : Appl. Phys 39, 19-54; DOI: 10.1088/0022-3727/39/2/R01

-Tatoulian M., Arefi-Khonsari F., Tatoulian L., Amouroux J. and Borra JP , (2006) Deposition of Polyacrylic Acid Films by post-discharge EHD atomisation , Chem. Materials, 18, 5860-5863 ; DOI: 10.1021/cm060066e

- Jidenko N. and Borra J.P. Electrical characterization of microdischarges produced in dielectric barrier discharge in dry air at atmospheric pressure, J. Phys. D: Appl. Phys. 39, pp. 281–293; DOI: 10.1088/0022-3727/39/2/008

2005

- Bastide S, Duphil N, Levy-Clément C,  Borra JP (2005) WS2 closed nanoboxes synthesized by spray pyrolysis, Advanced Mat., 18-1, 106-109; DOI: 10.1002/adma.200501735

- Jidenko N., Borra JP (2005) Kinematics of charged nanometric particles in silent discharge  J. PhysD: Appl. Phys 38 617−620 ; DOI: 10.1088/0022-3727/38/4/014

2004

- Borra  JP, Ehouarn P., Boulaud D. (2004) EHD Pulverization of Water Stabilized by Electrical Discharges : Principle, Functioning Domains and Droplet Properties, J. of Aerosol Science 35−11 1313−1332; DOI: 10.1016/j.jaerosci.2004.05.011 - HAL: ⟨hal-03479574⟩

- Unger L., Boulaud D., Borra  JP (2004) Unipolar field charging law in a DC corona discharge: effect of particle shape J. of Aerosol Science 35-1 965-979; DOI: 10.1016/j.jaerosci.2004.01.006

2002

- Petit M., Jidenko N., Borra JP (2002) Electrical characterization of gas discharges in relation with their properties using a numerical treatment : application to DBD Rev. Scientific  Instrument 73-7 2705-2713 ; DOI: 10.1063/1.1484236

2001

- Ehouarn P., Unger L, Borra JP Properties of water droplets produced by Electro-HydroDynamic pulverisation for the collection of particulate plasma by-products  J. High T Mat. Processes 5-3 333-344 ; DOI: 10.1615/hightempmatproc.v5.i3.40

1999

- Borra  J-P, Camelot D, chou KL, Marijnessen JCM, scarlett B Bipolar coagulation and  mixing for powder production, J. of Aerosol Science 30-7 945-958 ; DOI: 10.1016/S0021-8502(98)00757-5

- Borra J-P, Tombette Y., Ehouarn P. Influence of the electric field (symmetry, evolution, intensity and divergent) on the mode of Electrohydro-dynamic Pulverization of liquids related to discharge regimes, J. of Aerosol Science 30-7 913-925 DOI: 10.1016/S0021-8502(98)00779-4

- Hartman RPA, Borra  J-P, Brunner D, Marijnessen JCM, scarlett B Evolution of EHD sprays produced in cone-jet mode, A physical Model J. Electrostat. 47 143-170; DOI: 10.1016/S0304-3886(99)00034-0

1998

- Borra  J-P, Boulaud D., Goldman M., Goldman A. Aerosol production by DC high pressure cold plasmas, J. of Aerosol Science 29-5/6 661-674 ; DOI: 10.1016/S0021-8502(97)00453-9

1997

- Borra J.P., Camelot D., Marijnessen J., Scarlett B. A new production process of powders with defined properties by EHDA of liquids and post-production electrical mixing J. Electrostat. 40-41 633-638 ; DOI: 10.1016/S0304-3886(97)00065-X

- Borra JP, Roos RA, Renard D, Lazar H, Goldman A, Goldman M. Electrical and chemical consequences of point discharges in a forest during a mist and a thunderstorm J. PhysD: Appl. Phys. 30 84-93 ; DOI: 10.1088/0022-3727/30/1/011

membres

Membres de l'équipe

Permanents
lire-la-suite Jean-Pascal BORRA (Directeur de Recherche)
  Emmanuel MARODE (Directeur de Recherche bénévole)

Doctorants
Wen-Cheng GONG (co-direction Institute of Env. Engineering, Taiwan University)

Collaborateurs premanents
  Emmanuel ODIC (Enseignant/chercheur du GEEPS à Centrale-Supélec)
  Alfred WEBER Directeur du labo. Aérosol » du Dpt. Mécanique du TU Clausthal

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Procédés plasma-aérosols à pression atmosphérique



Depuis l’avènement des procédés multi-phasiques industriels dans les années 1990, les procédés aérosols sont en plein essor, notamment dans les domaines de l’environnement (filtration, diagnostic) et des matériaux (production et conditionnement), pour disposer d’interfaces en suspension à faible coût, sans rejets polluants et pour la forte valeur ajoutée des matériaux particulaires, notamment à l’échelle nanométrique, pour intégration en volume ou dépôt en surface de nanomatériaux.

La simplicité de mise en œuvre et la variabilité des conditions de fonctionnement de nos réacteurs à décharges permettent d’induire à pression atmosphérique des plasmas filamentaires, sur de larges gammes d’énergie et de gradients de densité et de température. Jouant ainsi sur les dynamiques de dépôt d’énergie, de formation et transport des vapeurs, des nanoparticules et de croissance par agglomération et/ou condensation, les propriétés des particules (composition, phase, cristallinité des nanoparticules et taille des agglomérats) critiques en termes de structure et fonctionnalité des matériaux, peuvent ainsi être moduler

En outre, la maîtrise de la charge des particules par les ions du plasma c’est-à-dire des relations charge-diamètre, permet de contrôler le dépôt électrostatique dans ces décharges et de proposer de nouveaux électrofiltres et diagnostiques mobilimétriques. En effet, la filtration constitue un enjeu majeur de santé publique du fait de la faible efficacité des filtres classiques entre 0,1 à 1 µm. Or, ces « fines » constituent la quasi-totalité du nombre, contre une infime fraction de la masse des particules en suspension et les normes d’émission en masse évoluent pour porter sur le nombre. De même, le développement d’appareils de mesure des distributions en taille des nanoparticules en suspension est critique pour rendre compte des dynamiques de formation et croissance des nanoparticules dans le plasma et des nombreux autres procédés aérosols de production de nanoparticules en suspension dans un gaz à pression atmosphérique..

Notre but est donc de développer des procédés plasma de production et de caractérisation des aérosols, notamment pour les domaines de l’environnement (diagnostic en taille et en concentration) et des matériaux (poudres, nanomatériaux et couches minces). Dans les 2 cas, il s’agit de cerner les conditions dans lesquelles se produisent les mécanismes impliqués afin de réduire les dispersions en termes de taille, structure, charge électrique des aérosols et les pertes afin d’augmenter la sensibilité des mesures et le rendement des procédés. Il s’agit donc d’identifier pour maîtriser les processus physico-chimiques impliqués dans les procédés développés. Pour cela, l’intensité relative des différents processus est évaluée à partir de l’analyse des produits selon les paramètres de régulation qui contrôlent les variables physiques en fonction de l’application visée. La démarche scientifique repose sur deux approches complémentaires (cf. figure 1) avec :

    • (i) en amont, la maîtrise des caractéristiques électriques et des couplages électro-thermiques dans les décharges (corona et DBD à Barrières Diélectriques) pour contrôler : (i) les propriétés réactives (cinétiques de production de vapeur et de nucléation selon l’énergie des décharges filamentaires et la nature des surfaces, à fonction de distribution d’énergie des électrons et gradients thermiques contrôlés), et (ii) les propriétés ionisantes et la charge des aérosols par collection d’ions et la cinématique des aérosols chargés (perte, coagulation et dépôt).
      • (ii) et en aval, le développement de procédés plasma basés sur ces décharges aux propriétés contrôlées, utilisées comme source d’espèces réactives (décolmatage de filtres à particules dans la DBD et en post-décharge greffage de radicaux pour la polymérisation et coating de nano-particules en suspension par PE-CVD de SiOx), de nano-particules (poudre et couche mince par nucléation) et d’ions (filtration et diagnostic des distribution en taille par mesure de mobilité des aérosols ainsi chargés). 

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      Figure 1 : Processus physico-chimiques dans les décharges diphasiques et applications aux procédés aérosols :
      (i) Charge et cinématique des particules dans le domaine de l’Environnement (diagnostic, filtration) et    
      (ii) nucléation et réactivité post-décharge dans le domaine des matériaux (élaboration et conditionnement de nanomatériaux/poudre, composites, enrobage)..



      1. Production et « coating » de nano-particules par nucléation dans les décharges à PA

      Deux sources de vapeurs condensables permettent d’ores et déjà de produire des nanoparticles par décharge :la vaporisation locale de surface par décharges filamentaires (streamer, arc entravé ou DBD) et les réactions entre précurseurs gazeux et espèces réactives du plasma. Les objectifs sont de définir les mécanismes à l’origine des vapeurs produites par interaction plasma-surface et de contrôler les conditions de nucléation (densité de vapeur condensable) et de croissance des nanoparticules ainsi formées (concentration de particules primaires) selon la température et les gradients thermiques. La maîtrise des couplages électrothermiques dans le réacteur plasma permet alors de définir l’influence respective de la température et de l’énergie par filament, sur l’intensité relative de ces processus.
        In fine, le but est de proposer des procédés plasmas pour la production d’aérosol de nature, taille et structure contrôlées. En effet, dans le domaine des nanomatériaux, en deçà de 30 nm, les propriétés des nanoparticules dépendent de la taille et donc de l’écart-type de la distribution en taille des aérosols, relatives aux propriétés et conditions de fonctionnement des décharges.

      Production de nanoparticules par décharges filamentaires sur matériaux solides: l’analyse des nanoparticules (distribution en taille, nature chimique et structure cristalline/amorphe) a permis de confirmer la vaporisation des surfaces et d’identifier les processus de transport des vapeurs, de nucléation, d’agglomération et de pertes aux parois des nanoparticules. Des nanoparticules de toute nature ont ainsi été produites par décharge filamentaires sur des cibles solides (Oxides MOx -Al2O3, TiO2, SiOx-, Métaux -Al, Ni, Cu, Zn, Ag, Au, Pt, Sn, Mo, W-, Silicium et polymères).

      Production de nanoparticules cœur-coquille: faute d’arriver à produire des nanoparticules d’alliage métallique, il est possible de former des agglomérats de nanoparticules de différents métaux par interactions sur des électrodes de natures différentes. Il est aussi possible de former des nanoparticules de Cu enrobées d’oxyde de Zinc, directement à partir d’alliages comme le laiton. En outre, sur le principe de dépôt de couches minces de Si0x par injection de précurseurs gazeux dans les DBD et de polymère à partir de précurseur liquide en post-DBD, la collaboration avec l’Université de Clausthal se poursuit avec le co-encadrement d’une thèse sur la production de nanoparticules composites, enrobée d’une couche homogène de SiOx d’épaisseur contrôlée, déposée par PE-CVD en post-DBD.

      2. Charge d’aérosols et cinématique (diagnostique mobilimétrique et dépôt électro-thermique)

      L’essor des nanotechnologies impose de disposer d’outils fiables et économiques pour définir la distribution en taille des particules. En effet la taille des particules est critique tant en termes de propriétés qu’en termes de sécurité des utilisateurs et de protection de l’environnement en sortie de lignes de production. Ainsi, après l’électrofiltration des particules chargées et collectées par DBD, permettant le décolmatage pour allonger la durée de vie de notre électro-filtre « auto-nettoyé » à DBD, nous avons développé deux chargeurs d’aérosols en post-décharge pour le diagnostic de la taille et de la concentration d’aérosols. Deux brevets basés sur les décharges électriques utilisées comme source d’ions ont été déposés pour développer des outils de mesure de taille et concentration de particules en suspension à pression atmosphérique par mobilimétrie d’aérosols submicroniques.
      Pour améliorer la détection des particules nanométriques, nous avons conçu plusieurs chargeurs et caractérisé les lois de charge selon le diamètre des aérosols et les conditions plasmas qui définissent les flux ioniques en post-décharge à l’entrée du chargeur, et selon les conditions de mélange ions-particules qui définissent les conditions de charge en post-décharge (densité d’ion et temps de transit). Après la caractérisation des mobilités ioniques, nous étudions maintenant les densités d’ions en post-décharge couronne et DBD.
      Pour la granulométrie d’aérosols par mobilimétrie, il faut développer des chargeurs à pertes minimum. Pour cela, il existe plusieurs stratégies de charge unipolaire et de neutralisation (distribution de charge centrée sur zéro, en milieu bipolaire) selon la taille des particules qui contrôle le niveau de charge des particules, les densités de charges correspondantes et les pertes électrostatiques qui en résultent.
      Les chargeurs unipolaires conduisent à des niveaux de charge et pertes électrostatiques plus élevés que les neutraliseurs. Nous avons donc choisi d’étudier les chargeurs unipolaires pour les particules ultrafines (<50 nm) dont seule une très faible fraction est chargée dans les neutraliseurs, pour augmenter la sensibilité des appareils de mesure de distribution en taille, basés sur la mobilimétrie. Diverses configurations de mélanges ions-particules (concentrique, jets croisés) ont permis d’augmenter le niveau de charge unipolaire des particules tout en réduisant les pertes.  Pour cela, nous avons d’abord breveté une géométrie de mélange concentrique en post-décharge avec le CSIC, équivalent espagnol du CNRS. Nous avons ainsi étudié les pertes d’ions et d’aérosol chargés et valider la loi de charge par diffusion par comparaison expérience-modèle en post-décharge.
      En collaboration avec l’IRSN-Saclay, nous avons caractérisé les flux ioniques injectés dans le chargeur unipolaire en post-corona, les profils de densités d’ions en post-décharge et la charge des particules unipolaire selon les conditions de mélange ion-aérosol en post-décharge couronne. Cette fois, pour limiter les pertes des particules plus grosses que 50 nm en réduisant le temps de charge (<50ms), l’aérosol est injecté dans la zone la plus concentrée du panache d’ions en post-corona, ve chargeur à pertes limitées a permis d’augmenter la fréquence de mesure à 10 Hz.
      A contrario, pour des temps de contact ions-aérosols plus longs, les chargeurs unipolaires conduisent à des niveaux de charges et des pertes électrostatiques trop élevés pour des particules plus grosses (>50nm). Pour développer une nouvelle application des DBD et proposer une alternative aux neutraliseurs radioactifs, nous étudions la charge bipolaire d’aérosols en post-BDB, (distribution de charge centrée sur zéro).

      Conditionnement électro-thermique d’aérosols : Il est d’ores et déjà possible d’utiliser ces chargeurs d’aérosols à Décharges pour d’autres applications des aérosols chargés et du contrôle de la trajectoire des particules ainsi chargées jusqu’à des niveaux de mobilité électrique définies selon leur taille et les conditions de charge : citons entre autres, l’enrobage des nanoparticules et/ou le dépôt sur des particules microniques, par coagulation coulombienne pour contrôler la taille des particules inclues dans les couches minces réalisées par dépôt homogène ou focalisé. Cette étape finale de conditionnement des nanoparticules est en effet critique pour stabiliser les propriétés de ces nanomatériaux (sans diffusion dans la matrice support), et/ou pour éviter la perte d’activité des catalytique par diminution de surface apparente active, à chaud (frittage).

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