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Doctorant(e) en sciences des matériaux (H/F)

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

Date Limite Candidature : jeudi 22 février 2024

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Informations générales

Intitulé de l'offre : Doctorant(e) en sciences des matériaux (H/F)
Référence : UPR3079-NADPEL-004
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : ORLEANS
Date de publication : jeudi 1 février 2024
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 avril 2024
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : La rémunération est de 2135 € bruts mensuels
Section(s) CN : Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés

Description du sujet de thèse

Etude paramétrée de l’élaboration de ciments alumineux appliquée à l’optimisation d’un four pilote à hydrogène : influence de la nature de l’atmosphère et des matières premières sur la qualité du clinker

Contexte de travail

Le réchauffement climatique exige une réduction drastique des émissions de gaz à effet de serre. Parmi les industries cimentaires, le groupe IMERYS s’engage dans un vaste programme de recherche pour mener à bien une transition vers l’hydrogène. Les sociétés IMERYS Aluminates et Air Liquide, et les laboratoires LGC Toulouse et CNRS-CEMHTI à Orléans sont impliqués dans le projet PRECIZE financé par l’ADEME, et dédié au développement d’un four démonstrateur pour l’élaboration de ciments alumineux basé sur une combustion de l’hydrogène d’une part et sur la minéralisation du CO2 issu des matières premières utilisées, d’autre part. Une des actions du laboratoire CEMHTI dans ce projet porte sur l’étude de faisabilité de la production de ciment alumineux par un four pilote équipé de brûleurs alimentés par l’hydrogène. Dans ce cadre, le laboratoire CEMHTI (Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation) du CNRS à Orléans recrute un doctorant pour 3 ans.
Le CEMHTI est une unité propre de recherche du CNRS répartie sur deux sites proches (Haute température et Cyclotron) et regroupant environ 100 collaborateurs. Le laboratoire développe des expertises et des outils originaux sur le plan national et international pour étudier notamment in situ, les propriétés physico-chimiques de matériaux en conditions extrêmes.
Au sein du laboratoire CEMHTI, le doctorant intégrera les équipes CERAM et MatRMag dédiées respectivement à l’étude de vitrocéramiques innovantes : cristallisation, structure et corrosion, et à l’étude des matériaux par Résonance Magnétique Nucléaire. Le / la doctorant(e) sera également amené(e) à collaborer avec les partenaires du projet et à participer aux réunions d’avancement sur les différents sites des partenaires.

Objectifs :
L’objectif de la thèse conduite au CEMHTI, en étroite collaboration avec le consortium du projet, est de comprendre finement le chemin de solidification du clinker, depuis la fusion des matières premières jusqu’à la solidification et la cristallisation des phases minérales attendues, dans le contexte innovant d’un four fonctionnant à l’hydrogène. L’enjeu de la thèse est de délimiter le domaine de faisabilité du procédé pour l’obtention des phases minérales recherchées. Dans un deuxième temps, le doctorant caractérisera les conditions de prise et de vieillissement du clinker produit dans ces conditions.

Méthodologie :
Le / la doctorant(e) réalisera des échantillons de clinker au laboratoire CEMHTI sur un four dédié à atmosphère contrôlé. L’influence des paramètres : cycle de température et composition de l’atmosphère de travail, ainsi que dans une moindre mesure, composition et origine des matières premières, sera analysée dans le cadre d’une étude paramétrée. Des échantillons issus du mode d’élaboration classique seront caractérisés et utilisés comme référence. En complément, le doctorant aura à sa disposition des échantillons issus du four pilote sous hydrogène et plus représentatifs du procédé. Ces échantillons seront étudiés à l’aide de nombreuses techniques : analyses thermiques (ATG, DSC), diffraction des rayons X en température, spectroscopies adaptées à la haute température (Résonance Magnétique Nucléaire solide et liquide, Raman solide et liquide), microscopie (Microscope électronique à balayage, microscope électronique en transmission, microscope confocal) ainsi que par faisceaux d’ions (Rutherford Back Scattering – Elastic Recoil Detection Analysis). La combinaison de ces techniques permettra de rendre compte de l’évolution de la composition chimique des phases et de caractériser les phases amorphes et cristallines du matériau en renseignant les environnements chimiques, aussi bien en phase liquide que solide, aux étapes clef du processus de cristallisation. L’hydratation et le vieillissement du clinker seront également suivies grâce à des analyses ciblées de la surface du solide..

Date limite de candidature fixée au 20/02/2024


Informations complémentaires

Compétences attendues :
Titulaire d’un Master ou d’un diplôme d’ingénieur en sciences des matériaux avec un socle de connaissances en physique de la matière ou chimie physique.
Connaissances indispensables en structure et microstructure des oxydes cristallins et amorphes, expérience en élaboration.
Connaissance des techniques d’analyses thermiques, de microscopie, de RMN du solide et spectroscopies vibrationnelles (IR, Raman).
Notions attendues sur les diagrammes de phase, les mécanismes de diffusion, céramique et frittage, cristallisation, les cinétiques de réaction.

Qualités attendues :
1) Gout pour l’expérimentation
2) Rigueur et soin expérimental et dans le traitement des données
3) Capable de gagner en autonomie
4) Esprit d’analyse et de synthèse, capacité à restituer, à travailler en équipe
5) Maîtrise de l'anglais lu, écrit et parlé
6) Gestion de projet, planification du travail
7) Aptitudes rédactionnelles et orales français/anglais
8) Capable de respecter les règles d'hygiène et sécurité liées au domaine
9) Capacité à travailler tout en respectant la confidentialité des travaux et des résultats de la recherche

Merci d’inclure dans le CV les relevés de notes correspondant aux deux années de Master et tout autre document permettant d’apprécier la candidature tel que des lettres de recommandations par exemple.