Les objectifs scientifiques principaux visent à étudier des phénomènes de couplage impliquant l'hydrodynamique dans les fluides supercritiques fortement compressibles et l'effet piston. Après la réalisation d'une série d'expériences à bord de la station de MIR avec l'équipement ALICE, il fut évident qu'il fallait continuer un tel programme de recherche à bord de l'ISS et ce programme a été jugé prioritaire d'un point de vu programmatique.

Dans le programme DECLIC le premier objectif scientifique est consacré à la visualisation directe de la crise d'ébullition ainsi qu'à la séparation de phase dans une fraction de très faible volume. Des observations préliminaires des fluctuations de densité critique dans l'espace direct sont également prévues. Ces fluctuations de densité ont les échelles de longueur dont la valeur est autour 0,5 µm, et l'échelle de temps 12 ms pour une fluctuation de la température de ± 1 mk autour du point critique. Simultanément, des expériences types sont consacrées à l'étude de l'ébullition. Pour ce dernier sujet, une cellule spécifique avec un chauffage interne a été conçue afin de contrôler le flux de la chaleur délivré à la bulle de gaz, dans les deux phases du domaine T Tc.

Cette insert à hautes températures est consacré à l'étude de l'effet de piston forçé pour H₂O et aux phénomènes de couplage entre les réactions chimiques et l'hydrodynamique pour les fluides supercritiques fortement compressibles.

Les objectifs scientifiques sont : l'étude du transfert de chaleur et de masse dans l'eau quasi-critique soumise à une chaleur pulsée et/ou à un trempage mécanique, avec l'observation du comportement critique de l'eau.

L'expérience nécessitera des étapes de recherche de la température critique (Tc) et des paliers d'équilibre avec la mesure des gradients de relaxation de la température et de la densité.

Cette expérience a mené à l'étude de nouveaux problèmes technologiques liés à l'utilisation des haute température et haute pression.

Le design est prévu pour résister à des températures allant jusqu'à 600°C et à des pressions allant jusqu'à 500 bars. La cellule échantillon et la fenêtre optique correspondante sont soumises à un environnement agressif qui doit rester sous contrôle (répondant aux contraintes de sécurité de la NASA). Les résultats récents ont mis en évidence des difficultés techniques pour la réalisation de cellules expérimentales à haute température et à haute pression, observées à travers un grand diamètre de transmission (autour de 12 mm).

Le programme de solidification DECLIC à bord de l'ISS vise à la fois la Physique Fondamentale et le Traitement des Matériaux.

La Physique Fondamentale de base est liée à :

L'auto-organisation de systèmes loin et proche de l'équilibre
La croissance et les formes dans la physique non linéaire
La dynamique de systèmes 3D étendus

Le Traitement des Matériaux avec un contrôle actif est lié à :

L'ingénierie de microstructure pour l'utilisation de propriétés spécifiques des matériaux
Expériences bien définies sur des alliages techniques, et sur des systèmes transparents à réaliser avec l'équipement DECLIC.
Modélisation physique et simulation numérique aux échelles de la microstructure et de l'écoulement des fluides.
Etudes comparative impliquant des bancs de test micropesanteur sous transport en diffusion et expériences 1g effectués par l'écoulement de fluide due à la gravité terrestre.

L'expérience de Solidification Directionnelle est exécutée dans un insert spécifique, qui assure le conditionnement spécifique des matières échantillons encapsulées dans une cartouche.

L'utilisation de l'alliage à base de succinonitrile a mené les concepteurs à prendre en compte des aspects de sécurité qui étaient considérés comme critiques en raison de la toxicité des échantillons dans certaines conditions.

Principaux objectifs scientifiques :

Naissance d'instabilités morphologiques

Dynamique de formation et sélection de matrices cellulaires/dendritiques
Recul du front dans la solidification pendant la phase transitoire initiale

Effets du couplage entre le front de solidification et la convection.

En savoir plus sur l'expérience DSI