Description du sujet de thèse

Le sujet de thèse est : conception par calcul et synthèse d'alliages pour le stockage de l'énergie solaire concentrée

D’ici 2050, on estime que les centrales solaires à concentration pourraient fournir 11% de l’électricité mondiale. Les alliages métalliques sont de très bons candidats pour le stockage par chaleur latente de cette énergie intermittente en plein développement. Dans le cadre d'un projet du PEPR Diadem consacré à l'accélération du développement de nouveaux matériaux, nous cherchons à modéliser et à concevoir des nouveaux liquides métalliques pour diverses applications, en général, et capable de servir comme stockage par chaleur latente, en particulier.

La thèse contient deux volets :
- un volet de conception d'alliages en utilisant des outils numériques
- un volet expérimental pendant lequel les alliages conçus numériquement seront synthétisés et caractérisés avant d'être envoyés aux autres partenaires du projet pour des caractérisations plus spécifiques.

La conception numérique s'effectuera en utilisant la méthode Calphad et des algorithmes d'optimisation multi-critères à programmer en Python. Le logiciel Thermo-Calc et des bases de données commerciales seront utilisées. Le travail d'optimisation des compositions se fera sur la base de critères comme la température de fusion, l'absence d'intervalle de solidification, la chaleur stockée à l'échauffement et à la fusion, la densité etc. Ce travail pourra être effectué conjointement au travail d'un autre partenaire du projet qui utilisera l'intelligence artificielle dans le même objectif.

Après optimisation numérique de compositions, des alliages seront synthétisés en utilisant les moyens de synthèse du laboratoire (fours à arc, fours à induction haute fréquence). Leurs caractéristiques seront confrontées aux prédictions en utilisant notamment la diffraction des rayons X, la microscopie à balayage, la microsonde électronique et l'analyse thermique différentielle. D'autres propriétés (chaleur latente, réactivité avec les containers) pourront être mesurées en collaboration avec les autres partenaires du projet.

Profil requis :
- master en métallurgie ou sciences des matériaux
- compétence en programmation (Python)
- intérêt pour la science des matériaux, la cristallographie, les diagrammes de phases, la métallurgie, la thermodynamique et/ou la modélisation

Contexte de travail

La thèse se déroulera à l’ICMPE (Thiais, 94). L'étudiant sera néanmoins appelé à voyager chez les différents partenaires du projet (Lyon, Grenoble, Marseille).

L'ICMPE est un centre de recherche en chimie et science des matériaux (https://www.icmpe.cnrs.fr) qui couvre un large éventail de domaines de recherche, de la conception à la préparation et à l'optimisation des matériaux dans le cadre d'applications industrielles potentielles. L'ICMPE réalise des études approfondies à plusieurs échelles de nouveaux matériaux pour des applications structurales et fonctionnelles, principalement dans les domaines du transport et de l'énergie. L'ICMPE a une grande expérience dans les deux volets de la thèse : design d'alliages en utilisant la méthode Calphad (au sein de groupe MC) et la synthèse et la caractérisation d'alliages (au sein du groupe CAM).


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, une autorisation par l'autorité compétente du MESR.