Estimation des sensibilités des matériaux énergétiques soumis à divers stimuli. Interprétation de la sensibilité à l'aide de mécanismes cinétiques détaillés.

par Aurélien Demenay

Projet de thèse en Combustion

Sous la direction de Laurent Catoire.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences (Cachan, Val-de-Marne) , en partenariat avec UCP - Unité Chimie et Procédés (laboratoire) , Génie des procédés (equipe de recherche) et de École nationale supérieure de techniques avancées (Palaiseau, Essonne) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-02-2013 .


  • Résumé

    La chimie quantique est actuellement en plein essor grâce à la conjonction de plusieurs développements. Le premier est l'augmentation continuelle de la puissance des ordinateurs qui permet aujourd'hui d'entreprendre des calculs précis sur des édifices moléculaires relativement complexes. Le second est la tendance actuelle à remplacer tant que possible le recours à l'expérience au profit de la simulation, afin de limiter les coûts. Le troisième est le besoin de données thermodynamiques sur des espèces moléculaires et radicalaires, issues des premières, intervenant dans les processus de pyrolyse, pyrolyse oxydante ou de combustion. Le dernier est le besoin d'évaluer les propriétés d'une molécule avant de développer une synthèse longue. Ce dernier point est important pour ceux qui conçoivent de nouveaux matériaux énergétiques puisque la simulation peut éviter de synthétiser des molécules peu intéressantes au final. Le travail pourrait être découpé en deux parties. La première consisterait à travailler les outils mis au point par Antoine Osmont, ingénieur de l'armement, lors de sa thèse de manière à rendre l'ensemble plus convivial pour un utilisateur dont la préoccupation est la chimie de synthèse et aussi à pouvoir automatiser l'ensemble de la procédure pour traiter et trier un nombre important de structures comme on peut aujourd'hui en produire par des recherches exhaustives et combinatoires. La deuxième partie consisterait à mettre au point un outil prédictif sur la sensibilité des matériaux énergétiques au choc et aux effets thermiques. Ce critère détermine les possibilités d'applications de structures retenues pour leur potentiel énergétique ; il n'est pas modélisé aujourd'hui. L'approche pourrait reposer sur le potentiel électrostatique déjà utilisé pour calculer l'enthalpie de sublimation nécessaire à l'estimation de l'enthalpie de formation d'un solide à partir de la connaissance de l'enthalpie de formation en phase gazeuse. Les résultats escomptés de ce travail sont le criblage de diverses molécules non encore synthétisées mais aussi l'étude et la conception au besoin, sur le papier dans un premier temps, de molécules aux propriétés souhaitables.

  • Titre traduit

    Sensitivity estimations of energetic materials submitted to various stimuli. Interpretation of sensitivity using detailed kinetic mechanisms.


  • Résumé

    Nowadays quantum chemistry is fast-growing thanks to several improvements. Firstly the computer power is actually in abiding increase which enables accurate calculattions on complex molecular structure. Secondly the current trend is to replace experimental method by numerical simulation in order to limit cost of studies. The third one is the need of thermochemical data of molecular and radical species which participate in pyrolysis, oxidant pyrolysis or combustion. Finally, molecule properties must be evaluated before elaborating a long synthesis procedure. This point is important in new energetic material design to avoid synthesizing uninterested molecules. Thesis work can be divided in two parts. The first consists in using tools developed by Antoine Osmont, an arming engineer, during his thesis. Moreover these tools have to be simplified in order to make the whole easier to use for a chemist specialized in synthesis who wants to treat and select molecular structure. The second part of the thesis work consists in establishment of new predictif tools on energetic material sensitivity. This criteria, non-modelled curently, is important to select molecular structure retained for their energetic potential. Elaborated methods could be based on electrostatic potentiel used in sublimation enthalpy calculation. The latter is useful to estimate solid formation enthlapy by knowing the gaseous phase enthlapy. The aim of this part of work is to target molecules not yet synthesized or molecules with unknown properties.