2018 T2S – Réduction de la trainée dans l’air et dans l’eau par structuration multi-échelles des surfaces en contact

Les sujets d’intérêt identifiés par Sciences 24* font appel à des structurations/texturations de surface pour réduire la traînée dans l’air ou dans l’eau et nécessitent de savoir designer des surfaces possédant des comportements physiques liés à la surface à différentes échelles. La nature développe de telles surfaces et la plus connues d’entre elles est celle de la peau de requin (figure 1).

Figure 1. Surface de la peau de requin observée par microscopie électronique à balayage

Le projet propose de designer des formulations de polymères pouvant être déposées sur de grandes surfaces, possédant à la fois un caractère hydrophobe et des propriétés viscoélastiques modulables et d’autre part d’analyser par une approche combinant expérimentation/modélisation/simulation l’interface de glissement fluide surface texturée. Il s’agit infine de contrôler les phénomènes de glisse et de traînée en optimisant les rugosités par la voie de la texturation multi-échelle. Divers procédés de dépôts permettant un contrôle de la structure des surfaces seront étudiés, tels que des couchages texturés photopolymérisable, l’impression 3D de type FDM (Filament Deposition Method) ou la texturation par lithographie. Une attention particulière sera apportée à la durabilité des revêtements réalisés. Ces développements expérimentaux seront accompagnés de modélisations et permettront de mieux comprendre les interactions aux interfaces fluide / polymère. Les propriétés viscoélastiques et la structuration des revêtements seront ainsi optimisées pour améliorer les performances en réduction de trainée.

Cette recherche s’intègre aux sujets Sciences 2024 identifiés :

Vêtements intelligents : aérodynamique et mémoire de forme

Le travail consistera à utiliser les vêtements des sportifs pour améliorer leurs performances :

– ajouter des rugosités ou profiler les formes pour réduire la traînée aérodynamique du cycliste / du skipper

– augmenter la rigidité du corps aux endroits astucieux (gainage abdominal pour le handisport)

Puis à imaginer des solutions technologiques permettant de les réaliser tout en respectant le règlement (matériaux, techniques de tissage…)

Sports concernés : Cyclisme sur piste, Voile, Handbike, Paracanoë

Friction et rugosité des coques

Lors de la préparation d’une course d’aviron, on peut voir certains équipages passer du polish pour rendre leur bateau plus lisse et d’autres tenter d’ajouter de la rugosité. Le travail consistera à comprendre l’effet de la rugosité sur la friction hydrodynamique des coques de bateaux dans les différents régimes associés aux différents sports.

Sports concernés : Aviron, Canoé, Kayak, Voile

*Science 2024 est une initiative nationale lancée en 2018 qui réunit des enseignants-chercheurs et des sportifs pour travailler à l’amélioration de la haute performance sportive. L’objectif est de doubler le nombre de médailles obtenues à Paris en 2024 par rapport à celles obtenues à Rio. L’initiative rassemble actuellement 11 grandes écoles.

La presse en parle… Quand les scientifiques lyonnais travaillent au service des athlètes, RCF radio

Porteur de projet

Denis MAZUYER Professeur au LTDS, centrale Lyon

Expertises

Ingénierie pour le vivant

Matériaux, procédés

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Matériaux, procédés

Ingénierie pour le vivant

Les laboratoires collaborateurs

IMP

Ingénierie des Matériaux Polymères

IMP

Spécialisé dans les matériaux polymères, IMP se concentre sur le développement de solutions innovantes pour des applications industrielles variées.

LaMCoS

Mécanique Contacts et Structures

LaMCos

LaMCoS est reconnu pour ses recherches sur la mécanique des contacts et la fiabilité des systèmes mécaniques, apportant des solutions pratiques à des enjeux industriels.

CP2M

Catalyse, Polymérisation, Procédés, Matériaux

CP2M

Fondé pour optimiser les procédés chimiques, CP2M est reconnu pour ses innovations en catalyse et polymérisation, visant à améliorer l’efficacité des matériaux et réactions chimiques.

LTDS

Tribologie, Dynamique des Systèmes

LTDS

LTDS étudie la tribologie et la dynamique des systèmes pour améliorer la durabilité des surfaces en contact dans divers environnements industriels.

MatéIS

Matériaux, Ingénierie et Science

MatéIS

MatéIS est un laboratoire dédié à la recherche sur les matériaux innovants, visant à améliorer leur performance et leur durabilité dans des applications industrielles.

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