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Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système
 
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2013-01-21  
  PhD Position (ANR ELENA - PRIMS Team) (This job is now filled)  

2013-2016

Conception, fabrication et caractérisation de micropoutres polymères imprimées pour la récupération d’énergie mécanique

Cette thèse s’effectue dans le cadre du projet ELENA (Giant Electrostriction of soft Nanomaterials for energy harvesting) qui concerne la récupération d’énergie grâce aux vibrations mécaniques pour l’alimentation de MEMS sans fil et les réseaux de capteurs autonomes. Pour la récupération d’énergie, le choix s’est porté sur des capacités variables à base de matériaux électrostrictifs (i.e. dont les propriétés diélectriques sont modifiées par les déformations mécaniques) qui présentent l’avantage d’être aisément intégrables et fonctionnant à basse tension. L’originalité de ce projet consiste à obtenir de grandes variations de capacités sous déformations mécaniques en utilisant des nanocomposites sous le seuil de percolation (polymère poly‐dimethyl siloxane chargés avec des nanotubes de carbone conducteur). L’IMS, associé aux Laboratoires bordelais LOF et CRPP pour les parties synthèse des matériaux à électrostriction géante et caractérisation intervient dans ce projet pour la partie intégration des nanocomposites dans des MEMS (Microelectromechanical Systems) organiques ou hybrides, avec l’électronique associée.

Le doctorant sera chargé de développer les procédés de fabrication des MEMS dédiés à la récupération d’énergie. Des MEMS de type micropoutres organiques seront choisies pour cette application, ils seront fabriqués par des procédés de fabrication alternatifs au silicium: la technique de sérigraphie associée à la technique de la couche sacrificielle et le dépôt par spray associé à un masquage à l’aide de microstencil. Afin de maximiser le rendement pour la récupération d’énergie, la micropoutre sera constituée d’une partie à faible rigidité associée à son extrémité à un élément épais et lourd (masse sismique). La technique de spray par masquage sera choisie pour la partie à faible rigidité (dépôts fins et bonne résolution) alors que pour la partie constituant la masse sismique, la technique de sérigraphie sera privilégiée (dépôt épais). Une des difficultés identifiées résidera dans la partie jonction entre ces deux parties. Enfin, l’intégration par impression (sérigraphie, dépôt par spray ou jet d’encre) de la couche électrostrictive et des électrodes se fera sur la partie la plus souple de la poutre. L’alignement et la compatibilité entre couches seront des difficultés supplémentaires au cours de cette intégration.

Des modélisations analytiques ou par éléments finis, et des caractérisations électromécaniques permettront l’optimisation de la structure poutre intégrant la masse sismique, la couche éléctrostrictive et les électrodes. Le comportement électromécanique (mesure de la fréquence de résonance et de la capacité de la partie électrostrictive sous vibrations) sera évalué grâce à un vibromètre laser et un analyseur d’impédance. Les vibrations seront simulées grâce à un pot vibrant.

COMPÉTENCES ATTENDUES :
- Le candidat sera titulaire d’un master dans un domaine de la physique ou des sciences pour l’ingénieur. Un diplôme d’ingénieur serait un atout supplémentaire.
- Le travail proposé nécessite des compétences pluridisciplinaires : microsystèmes, instrumentation, électronique, physique généraliste… Le candidat recruté devra avoir une solide formation scientifique, démontrer de bonnes connaissances dans l’un au moins des domaines, et faire preuve de curiosité scientifique et de ses facultés d’adaptation face à un domaine nouveau.

CONTACT : Laboratoire de l’Intégration du Matériau au Système IMS, UMR-CNRS 5218, IPB, Université Bordeaux 1, Groupe Organique, Equipe PRIMS
Cédric Ayela, tel : 0540006651, e-mail : cedric.ayela@ims-bordeaux.fr
Hélène Debéda, tel : 0540008336 ou 0631253382, e-mail : helene.debeda@ims-bordeaux.fr


 




 
 
Fait par Michel Alexeline. Supporté par le service informatique de l'IMS.Propriété d'IMS. Tous droits réservés