Axes stratégiques


Pour relever les défis des grands enjeux scientifiques, technologiques et sociétaux, Centrale Lille déploie sept axes stratégiques.

Axe 1 : Procédés catalytiques et chimie durable

Cet axe vise à inventer les procédés industriels du futur dans les domaines de la chimie, des matériaux et de l’énergie : ces procédés devront être à la fois plus sûrs, sobres en ressources, et respectueux de l’environnement. Pionnier sur la valorisation de ressources alternatives et l’innovation catalytique, Centrale Lille s’attache à soutenir la bioéconomie, la circularité et la transition énergétique, en cohérence avec les objectifs de développement durable de l’ONU. 

Développement d’approches scientifiques pour comprendre et optimiser toutes les étapes du recyclage, cibler la valorisation de matériaux issus de déchets, et concevoir de nouveaux matériaux facilement recyclables, dans une perspective d’économie circulaire.

Déploiement de procédés exploitant des alternatives aux ressources fossiles : conversion de biomasse, valorisation du biogaz, développement de biocarburants et d’hydrogène, et nouvelles voies de transformation du CO₂ en produits à haute valeur ajoutée.

Recherche sur la conception de catalyseurs hybrides (bio- et chimio-catalyse), couplage technologique (photocatalyse, photoélectrocatalyse), et développement de polymères innovants par des procédés respectueux de l’environnement, en privilégiant l’utilisation de métaux abondants, non toxiques et de monomères biosourcés.

Axe 2 : Micro-Nano-Sciences & Systèmes 

Cet axe vise à inventer des solutions innovantes aux micro- et nano-échelles pour optimiser la gestion de l’information, améliorer l’efficacité énergétique des transports et de l’industrie, et développer de nouveaux dispositifs de diagnostic et de thérapie en santé, biologie et environnement. La recherche s’appuie sur la découverte de nouvelles propriétés physiques, la création de matériaux avancés et le développement de systèmes intégrés pour répondre aux enjeux du numérique, de l’énergie, de la mobilité et du bien-être.

Développement de micro-structures et capteurs ultrasensibles, micro-antennes et dispositifs connectés à faible consommation énergétique, visant des applications en IoT, santé, architectures neuromorphiques et technologies innovantes du traitement de l’information. 

Conception de micro-dispositifs alliant mécanique des fluides, acoustique, magnétisme et optique pour le contrôle d’écoulements, la métrologie et le diagnostic : allègement et optimisation des transports, dispositifs médicaux miniaturisés, capteurs pour la mesure et l’analyse fine.

Élaboration de systèmes d’imagerie ultrasonore avancés permettant l’identification fine de structures et la quantification de paramètres complexes : prédiction de phénomènes physiques, suivi dynamique des tissus ou fluides, et intégration de nanoparticules pour la thérapie ciblée.

Axe 3 : Science des données et Systèmes complexes 

L’axe 3 développe modèles, méthodes et logiciels en sciences de l’information au croisement de l’informatique, de l’automatique, du signal et des mathématiques. Ses recherches visent des applications à fort impact socio-économique dans les domaines du numérique au service de l’humain, de l’environnement, de la transition énergétique, des mobilités intelligentes et de la santé. 

Les travaux portent sur deux volets : 

  • Traitement du signal : modélisation statistique (approches bayésiennes, processus ponctuels), détection de signaux faibles, génération et filtrage de données à grande dimension, intégration de théories bayésiennes/fréquentistes, sécurité de l’information (stéganographie, stéganalyse, GANs). 
  • Optimisation : conception de modèles et algorithmes pour résoudre des problèmes complexes (centralisés et décentralisés) touchant l’énergie, la santé et la logistique. L’objectif est de proposer une boîte à outils algorithmique et des méthodes distribuées intégrant apprentissage automatique et systèmes multi-agents. 

Les recherches s’articulent autour de : 

  • Commande et estimation robustes appliquées aux systèmes dynamiques hybrides (CPS, réseaux, smart grids, apprentissage automatique). 
  • Robotique souple : modélisation, contrôle robuste, optimisation des structures, assistance chirurgicale. 
  • Systèmes multi-physiques et interdisciplinaires : diagnostic de systèmes à événements discrets, intégration avec l’IA, la mécanique des fluides, la biologie ou l’énergie électrique. 

Axe 4 : Approches multiphysiques et multi-échelles des matériaux hétérogènes 

Cet axe vise à caractériser et modéliser le comportement, l’endommagement et l’usure de matériaux hétérogènes (métaux, géomatériaux, polymères, composites, tissus biologiques). Les recherches s’inscrivent dans les grands enjeux sociétaux : sécurité et fiabilité des transports, réduction des consommations de matière et d’énergie, limitation des nuisances environnementales et amélioration des soins médicaux. Elles s’appuient sur des approches expérimentales et de simulation avancées, multiphysiques et multiéchelles, en lien avec de nombreux partenariats académiques et industriels. 

Étude des mécanismes de déformation, fissuration et rupture aux échelles micro et macroscopiques, prise en compte de la microstructure et des environnements sévères. Développement de critères d’endommagement et utilisation d’outils avancés d’imagerie et de diffraction électronique pour améliorer fiabilité et durabilité des structures. 

Caractérisation et modélisation des géomatériaux (béton, roches), polymères et nouveaux matériaux, avec un focus sur l’évaluation de la durée de vie des ouvrages. Les travaux intègrent l’impact des procédés (impression 3D, béton projeté), le suivi expérimental in situ, le contrôle non destructif et l’apport de l’intelligence artificielle pour le génie civil éco-responsable. 

Analyse des phénomènes de crissement, usure et échauffement des matériaux aéronautiques ou de freinage. Études couplant interface et volume grâce à des caractérisations multi-échelles enrichies d’approches IA pour comprendre et prédire le comportement tribologique en conditions extrêmes (freinage, crash). 

Développement de modèles mécaniques et histologiques pour comprendre le comportement des tissus biologiques et organes, notamment dans le cadre du vieillissement. Objectif : concevoir de nouveaux dispositifs médicaux et outils d’aide aux soins personnalisés, répondant aux défis du patient-spécifique. 

Axe 5 : Écoulements turbulents, métrologie optique et traitements avancés

L’axe 5 développe des recherches sur la compréhension, la modélisation et le contrôle des écoulements turbulents, en combinant approches théoriques, expérimentales et numériques. Ces travaux visent à réduire la consommation énergétique des transports et de l’industrie, à optimiser la production d’énergie et à répondre aux enjeux de la SRI-SI et du Hub Science for a Changing Planet. 

S’appuyant sur des équipements de pointe comme la soufflerie de couche limite unique en Europe, la plateforme PLEX et la plateforme MéOL, Centrale Lille et le LMFL sont des références internationales en turbulence et métrologie optique. Leurs recherches couvrent de nombreux cas d’écoulements (jets, sillages, couches limites, turbulence confinée) afin de développer de nouveaux modèles et méthodes de contrôle. 

Ces travaux, reconnus et portés par de fortes collaborations nationales et internationales, contribuent à lever des verrous scientifiques majeurs, notamment pour l’aéronautique, le spatial, l’énergétique et l’environnement. 

Axe 6 : Durabilité et efficacité énergétique des Réseaux, Systèmes électriques, Convertisseurs de puissance et Machines 

L’axe 6 s’appuie sur l’expertise du L2EP pour accompagner la transition énergétique et la mobilité durable. Les recherches portent sur trois thématiques complémentaires : l’amélioration de l’efficacité énergétique des systèmes électriques, le développement de convertisseurs de puissance innovants, propres et économes, et la gestion optimale des réseaux intégrant énergies renouvelables et véhicules électriques. Ces travaux contribuent aux enjeux régionaux et nationaux de la transition énergétique, à la troisième révolution industrielle en Hauts-de-France et au Hub Science for a Changing Planet. 

Intégrer de nouveaux semi-conducteurs, matériaux et structures HVDC pour optimiser le comportement et la gestion des réseaux électriques, notamment pour la connexion des énergies renouvelables.

Développer des modèles et méthodes de commande pour des réseaux intelligents capables de coordonner production renouvelable, stockage et charges contrôlables comme les véhicules électriques.

Mettre au point de nouvelles méthodes de conception des systèmes électriques à haute performance énergétique, en intégrant optimisation multi-physique et procédés innovants (ex. fabrication additive) pour réduire la consommation de matière et l’impact environnemental.

Axe 7 : Matériaux innovants et formulations avancées

Au cœur de l’industrie du futur, l’axe 7 explore la conception raisonnée de matériaux et formulations innovantes pour répondre aux enjeux sociétaux et technologiques actuels. Centrale Lille développe ainsi des matériaux multifonctionnels adaptatifs, des formulations durables et de nouveaux procédés responsables, avec des applications dans des secteurs variés : énergie, santé, transports, cosmétique, bâtiment, agroalimentaire ou encore pharmaceutique. Ces recherches s’inscrivent dans le CPER CHEMACT et dans le domaine stratégique « Chimie-matériaux-recyclage », en lien avec la SRI-SI et les grands défis de transition énergétique, de mobilité durable et de santé. 

Priorités à 5 ans 

Développer des matériaux résistants au feu et aux environnements sévères, à faible impact environnemental, grâce à de nouvelles méthodes de caractérisation, modélisation et élaboration (alliages complexes, composites, fabrication additive).

Concevoir des polymères « intelligents » bio-inspirés, programmables et reprogrammables, capables de réagir à des stimuli, de mémoriser des états ou de s’auto-réparer pour des usages innovants.

Développer des formulations et réseaux organisés (COFs, systèmes colloïdaux) aux propriétés renforcées pour la catalyse, la reconnaissance moléculaire, le stockage d’énergie ou les dispositifs optoélectroniques.

Créer et optimiser des matériaux pour le nucléaire, l’hydrogène, le stockage et la récupération d’énergie, en s’appuyant sur la modélisation avancée et des méthodes innovantes de caractérisation.