Les interactions entre la mécanique des fluides et des solides jouent un rôle clé dans le comportement dynamique des matériaux granulaires compactés non saturés tels que les sédiments, la neige, les géo-matériaux, mais également dans leur évolution à long terme (problèmes liés au stockage, à la fissuration).

On retrouve également ce couplage fluide - solide dans des matériaux fibreux amorphes comme le papier, ou poreux comme certaines roches sédimentaires. La fusion des outils et concepts développés pour la mécanique des fluides avec ceux utilisés en mécanique des solides va permettre de remarquables percées dans des domaines comme la gestion de l’environnement et des ressources (pétrole, air, eau, dépollution des sols et des sédiments, séquestration du CO2), la gestion des risques industriels et naturels (séismes, inondations, glissements de terrain, avalanches), le génie civil (construction et gestion des infrastructures et bâtiments), la transformation et l’élaboration de nouveaux matériaux

Pour mieux comprendre les liens entre turbulence, mélange, et écoulements multiphasiques (fluide – fluide, fluide – solide, milieux à changement de phase, transferts de chaleur et de matière), l’intégration des processus bio-physico-chimiques dans nos modèles de mécanique des milieux continus et le développement de la simulation en mécanique des fluides est nécessaire.

Cet axe de recherche doit permettre d’intégrer la complexité des couplages entre les écoulements et les phénomènes bio-physico-chimiques en jeu à l’échelle microscopique tels que l’adsorption physique à l’interface gaz – liquide dans le cas de la flottation par exemple, les réactions chimiques et problématiques de micro-mélange, les réactions biologiques sous flux dans les bioréacteurs. Ce niveau de complexité inhérent aux couplages entre mécanique des fluides et réactivité bio-physico-chimique se retrouve dans de très nombreux domaines où les questions de durabilité environnementale et économique sont de premier ordre. Les procédés industriels (pétrochimie, nucléaire, génie chimique, propulsion, agro-industrie…), les éco-technologies (recyclage, remédiation, traitement de l’eau…), les clean-tech (intensification des procédés dans les technologies telles que les échangeurs thermiques ou les réacteurs de transformations chimiques), mais également en bioraffinerie et transformation de la biomasse végétale.

Pour appréhender l’extraordinaire complexité des processus biologiques, une approche multidisciplinaire et multiéchelle est nécessaire, combinant les sciences de la mécanique, de la biophysique et biomédicales.

Notre recherche se situe à différents niveaux et échelles: l’étude de la mécanique cellulaire en relation avec son environnement notamment lors des processus d’adhésion, de différentiation et de croissance cellulaire en particulier dans le cas de tumeurs, l’étude des interactions entre cellules, en jeu dans les processus de croissance tissulaire, de cicatrisation, et de coagulation en lien avec les pathologies cardiovasculaires de type thrombose ou anévrisme, l’étude de la biocompatibilité pour le développement de nouveaux matériaux fonctionnels à visée médicale. L’objectif dans ce domaine concerne l’amélioration du diagnostique et du traitement de certaines pathologies par une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux sous-jacents.

Le développement de nouvelles méthodes de modélisation et de simulation, la mise au point de techniques de mesure, de traitement des signaux et d'analyse des données est étroitement lié aux progrès scientifiques dans l'ensemble des axes de recherche précédents.
L'un de nos principaux objectifs est de travailler sur de nouveaux concepts de modélisation et de nouvelles approches de simulation, en abordant des questions pour lesquelles les outils de prévision actuels soit n'existent pas, soit sont trop pauvres et insatisfaisants. Ces modèles et outils de simulation concernent la description de systèmes complexes qui impliquent un couplage entre les échelles (méthodes à double échelle...) ou entre des phénomènes divers (processus mécaniques, physico-chimiques et/ou biologiques...), ainsi que la description d'interactions fluide-structure tenant compte de la déformabilité totale des objets et des interfaces à différentes échelles.
En parallèle, il est nécessaire de développer des méthodes expérimentales donnant accès à des champs entièrement résolus - à la fois dans l'espace et dans le temps - et ce à différentes échelles (échelle du mètre, du micromètre et du nanomètre). Les questions clés dans ce domaine concernent l'étendue des échelles spatiale et temporelles à considérer, la capture simultanée de champs multivariables, les approches eulériennes et lagrangiennes ainsi que leur combinaison, l'étude de dynamiques et de systèmes complexes et le développement de méthodes de traitement de données perfectionnées.