H/F Développement de fils nanocomposites multifonctionnels à base de nanotubes de carbone

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  • Annonce N° : 72398

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Date Limite Candidature : mercredi 24 novembre 2021 Assurez-vous que votre profil candidat soit correctement renseigné avant de postuler. Les informations de votre profil complètent celles associées à chaque candidature. Afin d’augmenter votre visibilité sur notre Portail Emploi et ainsi permettre aux recruteurs de consulter votre profil candidat, vous avez la possibilité de déposer votre CV dans notre CVThèque en un clic ! INFORMATIONS GÉNÉRALES Référence : UMR8579-JINBAI1-004 Lieu de travail : GIF SUR YVETTE Date de publication : mercredi 3 novembre 2021 Nom du responsable scientifique : Jinbo Bai Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral Durée du contrat : 36 mois Date de début de la thèse : 1 février 2022 Quotité de travail : Temps complet Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel DESCRIPTION DU SUJET DE THÈSE Dans ce projet, nous proposons de mener une étude systématique, qui comprend la synthèse et l'assemblage de NTC, l'étude des mécanismes et la caractérisation des propriétés des fils à plusieurs échelles. Pour la synthèse des NTC, nous avons l'intention de mieux comprendre les processus de formation des nanoparticules à partir de leurs précurseurs via des techniques de diagnostic in-situ et des techniques microscopiques à haute résolution. Le diagnostic laser in-situ développé (IPI-Interferometric particule imaging/PTV-Particle tracking velocimetry/GRT-Global rainbow thermometry) permet d'étudier l'évolution de la taille, de l'itinéraire et de la vitesse des gouttelettes. Combinées à la technique MET haute résolution, les techniques développées LII (Incandescence induite par laser)/LIF (fluorescence induite par laser) seront utilisées pour surveiller la nucléation et la croissance des nanoparticules. Pour l'assemblage des NTC, une technique et un équipement de filage spécifiques seront utilisés en fonction des états d'organisation des NTC et des caractéristiques du substrat. L'optimisation des paramètres de procédé sera systématiquement étudiée, ainsi que pour les post-traitements incluant la densification, la fonctionnalisation ou l'alliage métallique. Pour les propriétés des fils CNT, une stratégie multi-échelle nano/micro/méso est prévue afin de développer une compréhension approfondie des propriétés électriques et mécaniques des fils. Pour ce faire, la plateforme microscopique équipée de SEM, FIB et HRTEM haute résolution est disponible dans notre laboratoire. Cela aide à corréler les microstructures avec les propriétés du fil. Il nous guiderait pour optimiser les conditions d'élaboration précédentes et les performances du produit final. CONTEXTE DE TRAVAIL Les fils multifonctionnels légers avec une conductivité électrique et une résistance mécanique élevées sont fortement souhaités pour la réduction du poids des appareils haut de gamme. Les nanotubes de carbone (CNT) ont une résistance à la traction théorique aussi élevée que 100 GPa, c'est-à-dire 100 fois plus résistants et 6 fois plus légers qu'un fil inoxydable de même diamètre. Pendant ce temps, sa conductivité électrique pourrait atteindre 108 S/m, supérieure à celle du cuivre. Ainsi, les NTC présentent des applications potentielles prometteuses dans la production de fils haute performance. Cependant, les NTC de haute qualité qui présentent des performances aussi élevées sont assez difficiles à produire non seulement à l'échelle industrielle mais aussi dans les laboratoires universitaires. De nos jours, les NTC disponibles dans le commerce sont souvent très courts et avec de faibles propriétés électriques et mécaniques, principalement en raison d'un grand nombre de défauts. Il est bien connu que les propriétés des NTC dépendent fortement de leur structure cristallographique, y compris l'arrangement des atomes, les défauts topographiques, le nombre et la longueur de paroi, qui sont presque définis lors de leur nucléation et croissance sur des nanoparticules de catalyseur métallique. Ainsi, la poursuite du contrôle sur la formation et la structure des nanoparticules est particulièrement importante pour obtenir des NTC de haute qualité et pour obtenir d'excellentes performances pour différentes applications. Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est l'une des méthodes les plus utilisées dans la production de NTC. Ceci est principalement dû à sa combinaison coût-efficacité. Le principe général consiste à (1) décomposer thermiquement et catalytiquement les sources de carbone dans un environnement défini, et (2) à auto-organiser les atomes de carbone précipitant des nanoparticules métalliques. Les nanoparticules changent de manière dynamique à la fois en taille et en activité, tout au long du processus, de la nucléation à la désactivation. Une compréhension claire du processus catalytique dynamique des nanoparticules est fortement souhaitée pour obtenir des NTC de haute qualité et surmonter les obstacles actuels de la synthèse des NTC. Bien entendu, le procédé de transformation qui permet d'assembler les NTC ou de développer leurs composites joue également un rôle important dans la production de fils NTC hautes performances. Un moyen efficace est indispensable pour construire des CNT continuellement alignés. Un réseau d'interactions fortes entre CNT voisins est également privilégié afin d'assurer un transfert efficace des charges électriques et des contraintes mécaniques d'une unité de construction à une autre. Sans aucun doute, les propriétés interfaciales devraient également être optimisées dans ce type de nanocomposites. Ce travail de thèse sera réalisé dans l'équipe Nanotubes et micro/nanocomposites au laboratoire MSSMat à Ecole CentraleSupélec sur le plateau de Sacaly. Cette équipe est composée de J. Bai, D. He, P. Haghi-Ashtiani, A.-L. Hamon, D. Aubry. Les activités de recherche portent sur la chaine complète de la synthèse, la caractérisation et la modélisation des matériaux composites multi-échelles et multiphysiques. L'objectif est d'obtenir des matériaux haute performance recherchés par l'industrie, pour répondre à l'exigence croissante en termes de propriété mécanique et d'autres fonctionnalités. Le lab. MSSMat dispose des moyens nécessaires pour mener à bien ce projet. CONTRAINTES ET RISQUES nanomatériaux, procédé CVD, polymères INFORMATIONS COMPLÉMENTAIRES Les candidats possédant des connaissances et une expertise dans plusieurs disciplines, notamment la science des matériaux, le diagnostic optique, la chimie et la physique des procédés CVD et des polymères/métaux, sont invités à postuler.

Annonceur :  CNRS

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