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post-doc 12 mois H/F Transducteurs acoustiques en élastomères diélectriques

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : jeudi 4 mars 2021

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Informations générales

Référence : UMR8579-JINBAI1-002
Lieu de travail : GIF SUR YVETTE
Date de publication : jeudi 11 février 2021
Type de contrat : CDD Scientifique
Durée du contrat : 12 mois
Date d'embauche prévue : 1 juin 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : post-doc secteur public selon expérience
Niveau d'études souhaité : Doctorat
Expérience souhaitée : 1 à 4 années

Missions

Ce sujet de post-doctorat entre dans le cadre de recherches portant sur la modélisation et la conception d'actionneurs électroacoustiques basés sur le principe des élastomères diélectriques. Composé d'un film d'élastomère compris entre deux électrodes souples, le système considéré se comporte électriquement comme un condensateur dont la capacité varie avec la charge électrique [1]. Lorsqu'une tension électrique est appliquée à ses bornes, l'attraction entre les charges opposées
des deux électrodes génère une pression électrostatique sur la membrane diélectrique incompressible. Celle-ci se contracte alors dans son épaisseur et s'allonge dans les autres directions. Le couplage électromécanique d'un tel système a d'ores-et-déjà fait l'objet de nombreuses études pour des applications en robotique [2], prothétique médicale [3] ou récupération d'énergie [4] par exemple. Il est par ailleurs mentionné dans quelques travaux scientifiques l'usage de ce type de
couplage pour la conception de haut-parleurs [5,6].

Activités

Nous souhaitons dans le cadre de ce post-doctorat réaliser des mesures de charge électrique sur la membrane élastomère en fonctionnement à l'aide d'une sonde de
champ électrique. Ces mesures devraient permettre une meilleure compréhension de ces couplages, et aider au développement d'autres applications comme par exemple des capteurs faisant usage de ce couplage pour prédire la dynamique de la membrane à partir de mesures purement électriques. Ce travail sera réalisé au laboratoire GEEPS, de CentraleSupélec. Sur un deuxième aspect du projet, nous souhaitons pouvoir diminuer la tension de fonctionnement des prototypes en réalisant des membranes d'élastomère diélectrique multicouches. Ce travail sera réalisé au laboratoire MSSMAT, de Centrale Supélec.

Compétences

Titulaire d'une thèse en science des matériaux, en mécanique ou en physique,
intéressé par les problèmes multiphysiques, expérimentateur ou ayant un fort attrait pour l'expérimental. Le sujet ne porte pas sur la modélisation et l'implémentation de méthodes numériques, mais des compétences dans ce domaine pourraient être un plus pour l'utilisation des outils déjà développés à l'IMSIA.

Contexte de travail

À l'IMSIA, nous avons récemment développé un modèle multiphysique couplant l'électromagnétisme, la dynamique d'une membrane d'élastomère, et l'acoustique [7,8]. Ce modèle permet de reproduire de manière très satisfaisante les propriétés
de rayonnement acoustique d'un haut-parleur en élastomère diélectrique (rendement acoustique, directivité…). Les premiers résultats numériques ont mis en évidence le
couplage entre le mouvement des charges électriques sur la membrane et la réponse vibratoire de celle-ci, qui peut dans certaines conditions influencer significativement le comportement du système.
[1] Suo, Acta Mechanica Solida Sinica 23, 549 (2010)
[2] Kovacs et al., Sensors and Actuators A 155, 299–307 (2009)
[3] Bidiss & Chau, Medical Engineering & Physics 30, 403–418 (2008)
[4] McKay et al., Applied Physics Letters 98, 142903 (2011)
[5] Hosoya, Baba & Maeda, The Journal of the Acoustical Society of America, 138 (4) (2015)
[6] Heydt et al, Proc. SPIE 6168:61681M (2006)
[7] Garnell, Rouby & Doaré, Journal of Sound and Vibration, 459, 114836 (2019)
[8] Garnell, Doaré, Rouby, Journal of the Acoustical Society of America, 147 (3), 1812-1821 (2020)
[9] Garnell, Doaré, Rouby, Smart Materials and Structures, 30 (2), 025031 (2021)

Contraintes et risques

pas de contraintes particulières
nanomatériaux
zone ZRR

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