Doctorant en sciences des matériaux (H/F)

Sujet de thèse :
D’ici 2050, on estime que les centrales solaires à concentration pourraient fournir 11% de l’électricité mondiale. Cette source d’énergie étant intermittente, elle doit être associée à un système de stockage afin de lisser l’offre sur une journée. Parmi les solutions technologiques envisagées, et utilisées, le stockage par chaleur latente est une solution prometteuse et les alliages métalliques présentent des caractéristiques particulièrement adaptées pour la configuration des centrales solaires à concentration. Dans le cadre d'un projet du PEPR Diadem consacré à l'accélération du développement de nouveaux matériaux, le projet ALEUTIAN vise à concevoir de nouveaux liquides métalliques pour diverses applications, en général, et capable de servir comme stockage par chaleur latente, en particulier. Une première phase de conception de nouveaux alliages, assistée par des outils d’intelligence artificielle, a débuté en 2024 avec une doctorante et une chercheuse post-doctorale dans deux des laboratoires partenaires du projet. Les alliages pour le stockage d’énergie par chaleur latente doivent être contenus à l’état liquide dans un creuset pendant des temps longs et pouvoir subir un très grand nombre de cycles de solidification-fusion. C’est le second aspect du projet ALEUTIAN : rechercher un matériau compatible avec les alliages envisagés et cette tâche confiée au LMI fait l’objet du sujet de thèse. Enfin, le projet se terminera par le développement d’un démonstrateur à petite échelle dont les capacités seront testées sur le four solaire du laboratoire PROMES à Odeillo.
La thèse comporte deux volets :
• Un volet expérimental pendant lequel la réactivité des alliages conçus numériquement avec différents matériaux de creuset classiques (oxyde, nitrures, carbures) sera investiguée expérimentalement, tant sur ses aspects thermodynamiques que cinétiques.
• Dans un second volet, des critères thermodynamiques pour intégrer la prédiction de réactivité alliage/creuset à la démarche de conception numérique. Des interactions avec les algorithmes développés pour la conception d’alliages pourront être envisagés.
En pratique il s’agira donc de produire des alliages, de les mettre en contact sur des temps et température variables avec des matériaux de creuset puis de caractériser l’évolution de la composition des alliages et de la nature des interfaces par des outils classiques comme la diffraction des rayons X, la microscopie à balayage, la microsonde électronique et l'analyse thermique différentielle.


La démarche expérimentale sera soutenue par des calculs thermodynamiques sur des bases de données existantes afin de prédire la réactivité alliage/creuset et envisager de solutions pour modifier la réactivité. Ces solutions pourront être de deux natures : soit assurer que le système est non réactif, soit maîtriser une réactivité conduisant à la formation d’une couche de passivation permettant d’auto
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