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36 mois

Analyse jointe simulation/expérience des transferts et réactions chimiques aux interfaces dans un réacteur catalytique de transformation du biogaz par plasma hors-équilibre

Pour développer un nouveau procédé de valorisation du biogaz par l’utilisation d’un plasma hors-équilibre et d’un catalyseur en mousse de géo-polymère, les interactions entre la phase gazeuse, les réactions chimiques et les transferts d’espèces et d’électrons sur les surfaces solides doivent d’abord être analysées, comprises et modélisées. Cette analyse sera réalisée en associant des mesures sur un réacteur catalytique à plasma existant à des simulations numériques 2D/3D de l’écoulement interne. Dans ce cadre, un nouvel outil numérique doit être développé et de nouvelles expériences mises en place pour le valider.
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36 mois

BIOMIMÉTISME ET BIO-INSPIRATION DE LA NAGE ANGUILLIFORME D'UN SERPENT

La performance de la locomotion aquatique est étroitement liée à la circulation du fluide autour du corps de l'animal et principalement à l’intensité de l’écoulement induit en aval de la queue et à ses caractéristiques. Ce sillage qui se développe est constitué d’une allée tourbillonnaire de Von Karman dont les vortex sont émis périodiquement à chaque battement de la queue. La façon dont la queue se déplace dans le fluide (angle d’attaque, amplitude, fréquence ...) détermine les performances de la nage. Les animaux peuvent ajuster leur cinématique de nage pour optimiser la performance. Différents critères peuvent définir la performance, comme par exemple l’efficacité énergétique, la vitesse maximale (système proie-prédateur), ou encore la furtivité. La forme du corps et les propriétés tribologiques de la peau, qui influencent la poussée et la traînée produites par les animaux nageurs, doivent être prises en compte. L’objectif central de cette thèse est de contribuer au développement d’un modèle numérique basé sur des données réelles telles que la géométrie, la cinématique, la texture de la peau (data-driven numerical modeling) afin de simuler les phénomènes complexes d’interaction fluide-structure (IFS) instationnaires, impliqués dans la nage anguilliforme au sein d’un écoulement visqueux incompressible en présence d’une surface libre. Il s’agira donc, à partir des données cinématiques et vélocimétriques qui caractérisent la nage des serpents, d’identifier les mécanismes hydrodynamiques qui permettront d’obtenir des estimations de l'efficacité de cette nage en termes de force propulsive et d’efficacité énergétique. Ce travail de thèse s’inscrit dans un projet ANR (Dragon II) plus large dans lequel collaborent des biologistes, des mécaniciens des fluides, des mathématiciens et des roboticiens. Un lien fort sera maintenu avec les expérimentateurs du projet et des données expérimentales sur la nage de serpents réels et de robots bio-inspirés seront disponibles afin de valider le modèle numérique. Le (la) candidat(e) sera amené(e) à participer à des campagnes de mesures à l’Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de Paris, à l’Institut PPRIME à Poitiers et au centre d’Etudes Biologiques de Chizé.
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36 mois

Multi-scale computational study of the dependence between thin film properties and deposition parameters during energetic sputter deposition process

The aim of this Ph.D. thesis is to gain understanding on the influence of the deposition parameters on the initial thin film growth stages via a multi-scale approach based on kinetic Monte Carlo (kMC) algoithm. To simulate the growth under energetic conditions, relevant elementary mechanisms will be determined using DFT (VASP) and/or MD (LAMMPS) simulations and incorporated into a developed realistic-growth-conditions kMC code. To complete this multiscale methodology, the outcome of the code will be benchmarked against dedicated experimental studies thanks to in situ and real-time diagnostics available in the laboratory, to which the candidate could actively participate.
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36 mois

Offre de thèse 2021 : Propriétés physiques de films minces fonctionnels sous contrainte

Le sujet de thèse proposé s’inscrit dans un projet de recherche collaborative international (PRCI) de l’ANR (Agence Nationale de Recherche Française) et son alter ego autrichienne la FWF (Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung): NANOARCHITECTED FILMS FOR UNBREAKABLE FLEXIBLE ELECTRONICS (NANOFILM). L'objectif de ce travail de thèse est de comprendre la relation entre la microstructure et les propriétés mécaniques de films minces nanostructurés. L’apport du rayonnement synchrotron sera crucial pour étudier in situ sous déformation les caractéristiques structurales et microstructurales de ces objets nanostructurés, leur comportement mécanique voire leur propriétés électrique et magnétique. La diffraction des rayons X sera la technique principale employée. Le candidat aura l’occasion de participer à la conception et la réalisation d’une nouvelle machine de traction biaxiale de dimensions plus réduites que celle utilisée en diffraction permettant de visualiser les fissures sous microscopie à champ proche.
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36 mois

PhD - Functionalization of 2D transition metal carbide sheets (MXenes) using ion-implantation: structural modifications and properties

This three years PhD project, funded by the Labex Interactifs, will be conducted in the framework of a collaboration between two French laboratories: the Institut Pprime (UPR 3346 CNRS –University of Poitiers) and the Institut des Matériaux Jean Rouxel (UMR 6502 –University of Nantes). The aim is to further develop implantation approaches, together with the corresponding characterization protocols, in order to modify in a controlled way, the electronic properties of MXenes. These properties will be investigated from the macroscopic scale, focusing on the optical/transport properties of MXene spin coating thin films, down to the single sheet and atomic level using high resolution aberration corrected and monochromated transmission electron microscopy. Potential related applications are, among others, transparent conductive thin films and supercapacitors.
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36 mois

PhD - Nanostructures métalliques revêtues et fonctionnalisées pour applications SERS

Le ou la doctorant(e) contribuera au projet FUNSERS (financé par le Labex Interactifs) qui vise à développer un nouveau type de substrats SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy) pour des applications de détection et constitués de réseaux périodiques 2D de chaines de nanoparticules métalliques fortement couplées, enterrées sous une fine couche de matériau diélectrique.
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36 mois

Study of the mechanical properties of porous complex structures (combination of a solid deformable structure with a high porosity, soaked with fluid) by optical full-field methods

The performance of many industrial applications is largely based on the quality and reliability of the guidance and support systems (high rotational speeds, low friction torque, damping capability, etc.). This PhD work is a part of an ANR (French National Research Agency) project entitled SOFITT (Saturated Openpore Foams for Innovative Tribology in Turbomachinery). The aim of this project is to find innovative technical solutions that break with current practices and provide high-performance support systems in terms of load capacity and damping. The project proposes a new concept of lubrication and correspondingly a new material (understood as a complex/composite material formed by the solid porous structure –compressible porous layers- and the imbibing fluid) in order to improve the quality and reliability of guidance and supporting systems. The goal of this PhD work is to study, to understand and to quantify the mechanical behavior of porous complex imbibed structures linked with their microstructure and properties of fluid by using adapted loading devices, non-contact optical full-field techniques and identification methods.
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36 mois (36 months)

Sujet de thèse : PolyAmide resistance to damage cumulation from high-pressure hydrogen cycling and fatigue loading

This PhD project, mainly experimental, focuses on PA11, a semi-crystalline thermoplastic used for the hoses of hydrogen refueling stations. The aim is to better understand the cross-dependence of two co-existing sources of damage (mechanical fatigue and repeated fast decompressions after exposure to high-pressure hydrogen) on micro-mechanisms and on their consequences on the residual mechanical properties and permeability. The PhD is part of an ANR (French National Research Agency) project. It will be prepared at Institut Pprime (Poitiers, France), in close collaboration with Hydrogenius laboratory (University of Kyushu, Japan), and will benefit from the feedback of Arkema (France and Japan) about industrial service conditions and specifications.
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36 mois

Sujet de Thèse : Transistor Thermique à base de la transition métal-isolant du VO2

Ce travail sera réalisé conjointement au sein de deux laboratoires IRCER (institut de recherche sur les céramiques, Limoges) et à Pprime (Sciences Physiques et Sciences de l'Ingénierie, Poitiers) dans le cadre du projet CHARTS. Le développement, la conception et l'intégration du VO2, en films minces, dans des composants thermiques seront effectués essentiellement au laboratoire IRCER. Les caractérisations thermiques et les modélisations seront réalisées et développées au laboratoire Pprime (Poitiers). Le candidat sera aussi amené à travailler avec deux autres partenaires du projet basés à Bordeaux, le laboratoire ICMCB (Institut de Chimie de la matière condensée de Bordeaux) et le laboratoire LOMA (Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine).
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36 mois

Sujet de Thèse: Le Refroidissement Radiatif Appliqué aux Générateurs Thermoélectrique et Thermophotovoltaïque

L’idée majeure à la base du concept du refroidissement radiatif (RR) consiste en une évacuation de la chaleur d’une surface d’un objet sur terre par voie radiative directement vers l’espace extérieur en exploitant la fenêtre de transparence de l’atmosphère [8, 13]μm. Ce phénomène est très commun à la surface de la terre et se manifeste par plusieurs processus naturels comme la formation de gêle que l’on observe au matin après une longue nuit d’hiver. Le concept du RR a vu le jour dans le début des années 1970 et plusieurs systèmes ont été développés depuis surtout pour le RR nocturne. Dans les 7 dernières années, l’intérêt à cette méthode de refroidissement et en particulier en plein jour, a connu un regain d’attention grâce à son grand potentiel d’application dans une multitude de domaines. Assurer un bon RR de la surface d’un objet en plein jour s’obtient en réalisant un désign optimisé des propriétés radiatives de cette surface afin que celle-ci puisse évacuer plus de chaleur que ce qu’elle en reçoit.
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36 mois

Thèse - Étude expérimentale et numérique des phénomènes hydrodynamiques liés au passage d’un navire dans une voie navigable confinée: quantification des ondes de batillage et de leur impact sur les berges.

ENJEU ABORDE PAR LE PROJET: la navigation et les infrastructures de navigation Le lien entre les études menées en laboratoire et la simulation numérique trouve tout son intérêt pour les questions liées à la logistique. Le caractère pluridisciplinaire du sujet permet de relever le défi d’intégration au sein d'un outil numérique de toutes les caractéristiques du transport fluvial. En particulier, les résultats attendus permettent d’analyser l’influence des caractéristiques de navigation (vitesse, forme de la coque, claire sous quille, profondeur d’eau) sur les caractéristiques des ondes de batillages (hauteur, célérité). Ces données apportent une contribution à la connaissance de l’optimisation des bateaux fluviaux et donc de la rentabilité des voies d’eau dans le sens de la réduction du batillage et de son impact sur l’érosion des berges. MOTIVATION: Les ondes générées par les navires déstructurent les berges des fleuves, rivières et le trait de côte. Ce phénomène d’érosion des rives est principalement lié à la hauteur de la vague générée par les navires. Elle est causée par différents facteurs : la forme de la coque, la vitesse du navire, la distance de la rive, la profondeur de l’eau, le clair sous quille, le sens du courant par rapport à la progression du navire. L’intensité d’érosion des berges est liée également à la morphologie du fleuve et à la zone étudiée : méandre, largeur, aménagement, zone rectiligne, qualité de la berge, hauteur du plan d’eau liée à la marée. Ces phénomènes dus au batillage sont ponctuels. Cependant, les observations ont montré que l’impact sur les berges augmente de façon exponentielle par rapport à l’augmentation de la hauteur des vagues. OBJECTIF: L’approche proposée par ce projet a pour finalité d’apporter une caractérisation fine des évolutions spatiales et temporelles des ondes générées par la navigation en configuration fluviale confinée avec et sans courant et de quantifier les impacts hydrodynamiques déstructurant les berges.
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3 ans

Vieillissement thermique hétérogène d’un joint élastomère

Le projet de cette thèse s’inscrit dans le cadre d’une collaboration établie entre deux équipes du laboratoire Institut Pprime, une équipe du laboratoire Gabriel LaMé et le CEA Le Ripault. Le sujet est issu d’une problématique industrielle proposée par le CEA et soutenu par le Laboratoire d’Excellence Labex INTERACTIFS. L’objectif de la thèse est d’étudier le vieillissement thermique asymétrique d’un joint élastomère confiné entre un matériau métallique et un polymère. Ces joints élastomères de type RTV, vulcanisés à froid, chargés et quasi-incompressibles, sont injectés pour combler les jeux entre les matériaux polymères et leurs enveloppes métalliques. Sujet aux variations de température et de contrainte locales introduites par les interfaces avec deux matériaux distincts, l’élastomère est susceptible de subir des transformations physico-chimiques qui se traduisent par le changement des propriétés mécaniques locales. Cette étude impose l’utilisation d’un large éventail de techniques expérimentales de caractérisations morphologique, physico-chimique et mécanique.
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36 months

[Filled] Surface hardening and fatigue behaviour of titanium alloys induced by multi-interstitial followed by mechanical surface treatments: effect of property gradient

This PhD offer is already filled. The objective of our project is to open new routes to the improvement of the tribological properties of titanium alloys. To achieve this objective, a combination of thermochemical (multi-interstitial diffusion at moderate temperature) and mechanical (Surface Mechanical Attrition: SMAT) surface treatments will be considered. The underlying hypothesis of this research is that this combination will allow the formation of hard layers supported by a thick supporting layer with smooth mechanical property gradients together with the preservation of the macroscopic mechanical resistance of the alloys. Surface hardness will be used as an indicator for the treatment’s efficiency, and mechanical testing (including in situ tensile tests operated in SEM and fatigue testing) will be conducted to study the evolution of the damaging mechanisms of the material.
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