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doctorant H/F; Convection, transport de chaleur et effet Soret dans des systèmes colloïdaux modèles. Thèse financée par la Mission pour les Initiatives Transverses et Interdisciplinaires du CNRS

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

Date Limite Candidature : jeudi 12 août 2021

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Informations générales

Référence : UMR12-CHRALB-002
Lieu de travail : GIF SUR YVETTE
Date de publication : jeudi 22 juillet 2021
Nom du responsable scientifique : C Alba-Simionesco et A. Davaille
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La convection thermique est un des processus majeurs intervenant dans bon nombre de systèmes naturels et industriels (verre, alimentaire, polymères, boues, ….) auxquels est associée une rhéologie complexe. Elle intervient aussi notablement dans la dynamique de l'océan et de l'atmosphère, de l'intérieur des étoiles et des planètes rocheuses. Les dispersions colloïdales de silice constituent un système-modèle prometteur pour étudier les transferts convectifs dans ces fluides car leur rhéologie peut varier fortement en fonction de la concentration en particules, de la température, et des interactions entre particules. Mais leur caractère biphasique peut donner lieu à un effet Soret important, dont il est alors critique de quantifier l'influence par rapport à la convection classique. Il s'agit donc de définir de nouveaux paramètres de contrôle en faisant varier les interactions entre nanoparticules de silice ou de polymère et d'étudier leur influence sur la convection thermique, l'effet Soret, et leur couplage.
Objectifs et méthodes: Le présent projet prévoit d'utiliser des suspensions colloïdales concentrées, et de moduler les interactions entre nanoparticules de quelques nanomètres de diamètre (soit répulsives par le biais de greffage hydrophobes à la surface, soit attractives en modifiant les concentrations en sel du solvant) pour étudier leur influence sur la convection thermique, l'effet Soret, et leur couplage. Nous chercherons à (1) déterminer le diagramme des régimes en fonction de la physico-chimie des solutions colloïdales et des gradients de température imposés, (2) caractériser chacun des régimes et en particulier la structure des couches-limites depuis les échelles nanométriques jusqu'aux centimètres, et (3) établir des lois d'échelle pour les transferts de chaleur et de matière associés. Un enjeu important est de comprendre dans quelle mesure l'effet Soret peut venir « polluer » la convection classique dans ses systèmes colloïdaux, ce qui aurait des répercussions importantes sur les applications. Il s'agira de travailler à l'interface de la physico-chimie des colloïdes et de la mécanique des fluides nécessitant la collaboration d'équipes aux expertises complémentaires, entre sciences des matériaux et mécanique des fluides. En combinant les expériences de convection avec la tomographie neutronique, diffraction et diffusion par SAXS-SANS, DSC, DLS, Raman, IR et rhéologie, nous caractériserons depuis les échelles nanométriques jusqu'aux centimètres, les actions combinées de la convection et de l'effet Soret.

Contexte de travail

Le travail sera réalisé au sein de deux laboratoires, le LLB et le FAST, à l'Université Paris-Saclay, sous la direction de Ch. Alba-Simionesco et A. Davaille.
l'inscription à l'ED 2MIB est requise.

Contraintes et risques

Nous rechercherons un-e physicien-ne expérimenteur, avec un Master en Mécanique des fluides, Matière molle ou Sciences des Matériaux. Le-a candidat-e, devra être à l'aise avec l'anglais, et un contexte pluri-disciplinaire. Il-elle sera impliqué-e dans toutes les étapes du projet, préparation et caractérisation des échantillons, expériences de convection, imagerie, analyse et interprétation

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