Centre Inter-universitaire de Recherche et d’Ingénierie des Matériaux - UMR CNRS 5085




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Thèse de doctorat (allocation MESR de trois ans)

Structurations innovantes d’îlots anodiques poreux sur aluminium

Offre de thèse de Doctorat en Science des Matériaux à Toulouse
Structurations innovantes d’îlots anodiques poreux sur aluminium

Poste : Thèse de doctorat (allocation MESR de trois ans), à compter d’Octobre 2017

Contexte

Le CIRIMAT - Institut CARNOT (cirimat.fr/) est un laboratoire de Recherche (UMR CNRS 5085) de l’Université de Toulouse III, regroupant des compétences dans le domaine de la Science des matériaux. L’équipe Revêtements et Traitements de Surfaces (RTS-CIRIMAT), où sera intégré le/la doctorant(e), a acquis des compétences reconnues internationalement, concernant notamment l’élaboration de films anodiques sur substrats d’aluminium, et leurs caractérisations physico-chimiques. L’équipe organise d’ailleurs la conférence internationale Anodize it ! (https://anodizeit2017.sciencesconf.org/) en Juillet 2017.

Le sujet proposé concerne l’anodisation locale de substrats d’aluminium, par une approche concomitante, expérimentale et modélisation, en vue de l’étude et de la compréhension des mécanismes de formation, croissance et nanostructuration d’îlots anodiques poreux.

Dans cette optique, l’élaboration et les caractérisations des îlots anodiques poreux seront assurés par le CIRIMAT-RTS avec la contribution, notamment pour le masquage, de l’équipe « Nanoscale structuring and characterization » (Adrian Dinescu) de l’IMT-Bucharest, tandis que les modélisations numériques seront développées par l’équipe de Chimie Théorique et Modélisation (CTM) (Dung Di Caprio) au sein de l’IRCP de Chimie ParisTech. Des collaborations académiques sont également envisagées au niveau d’applications potentielles notamment dans le domaine des ultramicroélectrodes.

Sujet de thèse

Le sujet proposé concernera la mise en œuvre, l’étude et la compréhension d’anodisations locales sur substrat d’aluminium, par une approche expérimentale innovante, combinée à une modélisation mésoscopique 3D.

Expérimentalement des « îlots poreux » seront obtenus :
- d’une part par anodisation locale (< 300µm) sur des zones de distribution spatiale contrôlée, à l’aide de masques de photolithographie élaborés par l’IMT-Bucharest.
- d’autre part par anodisation de fils d’aluminium gainés dans un isolant.

Les phases transitoire et stationnaire des signaux électriques durant ces anodisations, seront particulièrement étudiées, tandis que la microstructure et la composition chimique de ces îlots poreux seront ensuite caractérisées par MEB-FEG et EDS.

Outre l’élaboration expérimentale contrôlée d’îlots poreux, unique ou en réseaux, un autre objectif est aussi de réduire le nombre de pores, en vue d’atteindre des géométries proches de celles simulables, c’est-à-dire de quelques milliers, voire centaine de pores.

Les modélisations et simulations 3D seront développées par Chimie ParisTech, à l’aide d’une approche mésoscopique par automates cellulaires. Dans le cadre de ce projet, cette modélisation devra contribuer à prévoir et expliquer la formation des pores dans le cas d’une anodisation locale de la surface métallique. Cette modélisation sera menée en étroite interaction avec les expérimentations, afin de parvenir à l’obtention de paramètres quantifiables en termes opératoires, à l’exemple de la corrélation entre la tension d’anodisation et le diamètre des pores.

Les applications et les collaborations académiques envisagées, au cours et à l’issue de ce travail, concernent notamment le développement d’ultramicroélectrodes (UMEs) à porosité contrôlée (haute sélectivité et/ou fonctionnalisation).

Profil souhaité

Le/(la) candidat(e) aura des connaissances sur les traitements de surface en solution, idéalement sur l’anodisation et/ou des connaissances en électrochimie. Des aptitudes et un goût pour l’expérimentation et le travail en équipe sont requis. Une première expérience en modélisation des procédés physico-chimiques serait un plus.

Le/(la) candidat(e) devra être titulaire d’un Master 2 ou d’un diplôme d’ingénieur.

Contact et modalités de dépôt de candidature

Jérome ROCHE : roche chimie.ups-tlse.fr
Laurent ARURAULT : arurault chimie.ups-tlse.fr

Envoyer par courriel une lettre de motivation + CV détaillé + coordonnées d’au moins un référent.