La valorisation de matières minérales issues de sous-produits, de co-produits industriels ou de déchets est une nécessité de plus en plus forte dans notre société. Cette tendance est d’autant plus vraie dans le cadre des matériaux de construction à la vue des quantités énormes utilisées annuellement.
D’autre part, les matériaux dédiés à la construction et à la santé ont un fort potentiel d’évolution à travers des applications spécifiques conduisant à utiliser des matériaux plus performants, innovants grâce à de nouvelles fonctionnalités tout en ayant une durabilité maîtrisée.
Afin d’apporter des réponses à ces deux problématiques, la démarche scientifique de l’équipe ER2 vise à comprendre les couplages complexes (cf. figure) qui régissent les interactions entre les matériaux et leur environnement à travers une approche multi-échelle expérimentale complétée par des simulations numériques.
Cette démarche se traduit au sein de l’équipe ER2 autour de la structuration de trois thèmes majeurs :
- les sédiments marins et fluviaux,
- les laitiers,
- les mâchefers d’incinération d’ordures ménagères (MIDND) et les mâchefers de charbon,
- les granulats de béton recyclés (GBR),
- les ciments et céramiques.
- Le développement d’éco-matériaux à performances multi-physiques (physico-mécanique, thermique et acoustique) en associant des problématiques de valorisation de co-produits industriels et/ou agricoles tout en limitant l’empreinte environnementale de ces produits et en réalisant une analyse de cycle de vie (ACV).
- L’élaboration de ciments innovants à performances contrôlées afin d’améliorer les produits existants tout en réduisant leur impact sur l’environnement (émissions CO2, énergie grise,… ).
- La compréhension des interactions entre les matériaux et les organismes vivants. Les études portent sur :
- la bio-détérioration et les effets délétères que peut provoquer l’activité de certains micro-organismes sur les matériaux de construction (détérioration de mortier, colonisation de façades,…).
- la bio-cicatrisation et les perspectives d’amélioration des propriétés des matériaux grâce à la précipitation de minéraux due à l’activité bactérienne dans la porosité du matériau.
- la maîtrise de la durabilité des matériaux de construction avec notamment l’étude de la réaction alcali-silice (RAS) ainsi que l’étude des analogues naturels en particulier les phases cimentaires naturelles.
- Le développement d’une plateforme de caractérisation de la microstructure des matériaux ainsi que le développement d’appareils originaux comme l’indentation sous microscope électronique à balayage.
- l’application du prototypage rapide à l’aide au diagnostic chirurgical en traumatologie,
- l’étude des biomatériaux hybrides et le développement de formes anatomiques osseuses personnalisées,
- la modélisation de l’écoulement dans une biocéramique à pores sphériques interconnectés avec application aux bioréacteurs,
- l’étude des applications aux implants de la cellulose macroporeuse,
- la conception, modélisation et réalisation d’une bio-sonde thermique pour application au domaine de la thermothérapie,
- l’optimisation d’implants chirurgicaux ou de gestes opératoires,
- la conception de boîtiers condyliens d’articulateurs par numérisation et prototypage rapide de la base crânienne avec étude comparative sur patients et application à la réalisation de prothèses dentaires en biomatériaux.