Sujets de stages Master 2 financés par 2IM en 2024

Thomas Gheno (ONERA/DMAS) - Modélisation du rôle de la microstructure dans l’oxydation sélective des alliages polycristallins

.La capacité des alliages de structure à former une couche d’oxyde protectrice est liée à leurs propriétés de diffusion, et donc à leur microstructure. La diffusion aux joints de grains permet en effet d’accélérer le transport d’éléments d’alliage protecteurs (Cr, Al) vers la surface. Le projet MICOSAP propose d’étudier le rôle de la microstructure dans l’oxydation sélective des alliages polycristallins, à l’aide de simulations de diffusion sur des polycristaux synthétiques aléatoires. L’enjeu du stage sera d’établir les liens entre les descripteurs de la microstructure tels que la taille et la forme des grains, et la concentration minimale en élément protecteur pour former une couche d’oxyde protectrice. L’objectif à plus long terme est de définir des indicateurs utiles à la conception des alliages de structure.

Jean-Michel Chauveau (GEMAC) - Gallium Oxide Material developments for Energy and Transport Applications

Les enjeux du réchauffement climatique et les besoins de réductions des émissions des gaz à effet de serre nécessitent de proposer des solutions innovantes dans le domaine des matériaux. Parmi les nombreux enjeux identifiés, réside le besoin de matériaux pour l’électronique permettant d’augmenter l’efficacité de conversion de l’énergie électrique. L’objectif de ce projet est le développement d’un matériau à très large bande interdite (Ga₂O₃), candidat idéal pour répondre à cet enjeu. Plus particulièrement, le stage portera sur la corrélation entre les conditions de croissance de ce matériau et les propriétés structurales et électriques. Cette étude permettra d’envisager à court terme l’utilisation des couches épitaxiées dans des composants de puissance (diodes).

Abdel El Abed (LuMIn) - Refroidissement direct par des boucles diphasiques et des matériaux caloriques en écoulement microfluidique

L’autonomie et la sécurité des batteries des véhicules électriques (VE) représentent à ce jour un frein non négligeable au développement durable de ces véhicules. Ces propriétés sont fortement liées à la température en fonctionnement des batteries, rendant ainsi leur gestion thermique un sujet urgent et majeur. Ce challenge est amplifié pour les températures élevées, comme c’est le cas par exemple dans le cas des charges rapides. Notre projet vise à développer une nouvelle approche microfluidique multiphasique permettant une meilleure gestion de la température en fonctionnement des composants électriques et électroniques de puissance de manière générale. Notre approche repose sur l’utilisation d’une boucle microfluidique diphasique composée d’une huile organique ou minérale (diélectrique) chargée en micro-gouttelettes à base d’eau et en (nano)particules caloriques. Ce fluide complexe permet d’assurer à la fois le rôle de bon conducteur thermique grâce aux inclusions des micro-gouttelettes et des particules caloriques, et aussi le rôle d’un bon diélectrique par l’huile en contact direct avec les composants électriques.

Marie-Pierre Gaigeot (Université d'Évry Val d'Essonne) - Dynamiques moléculaires ab initio dans le formalisme DFT-MD d’interfaces entre oxydes d’aluminium et eau liquide

Le stage a pour objectif d’obtenir une connaissance des structures, dynamiques, par spectroscopies optiques de type SFG (Sum Frequency Generation) et réactivité chimique d’interfaces aqueuses d’oxydes d’aluminium par modélisations numériques à l’échelle atomistique via des simulations de dynamique moléculaire ab initio de type DFT-MD. Au-delà des connaissances fondamentales visées, les données de simulations servent à établir une base de données de motifs structuraux aux interfaces et leurs signatures optiques associées, base de données qui est un des éléments d’une autre activité de recherche dans notre équipe qui consiste à développer des méthodes et des algorithmes associés de graphes topologiques et des méthodes d’apprentissage de type machine learning, afin de prédire les structures interfaciales et leurs signatures spectroscopiques, sans avoir recours à des simulations de dynamiques moléculaires qui ont des coûts computationnels forts et limitent le design numérique de nouveaux matériaux.

Hanène Salmi-Mani (ICMMO) - Une approche écoresponsable pour l'élaboration d'emballages actifs biodégradables

La pollution plastique, notamment via l'utilisation d'emballages alimentaires en plastique à usage unique, est une préoccupation environnementale majeure. Un chiffre marquant : plus de 5 000 milliards de morceaux de plastique flottent actuellement à la surface de nos océans. Ainsi, ce programme de recherche vise à développer des emballages alimentaires actifs biodégradables innovants, présentant un impact carbone faible. Ces emballages seront dits actifs dans le sens où ils permettront d'assurer une meilleure préservation des aliments offrant au consommateur une meilleure sécurité sanitaire tout en luttant contre le gaspillage alimentaire en accord avec les normes de la gestion de la sécurité alimentaire (Norme lSO 22000). Les nouvelles exigences (ISO 14044) nous imposent de réduire l'empreinte carbone dans les procédés technologiques, c'est pourquoi il devient nécessaire de déterminer le cycle de vie de l'emballage à élaborer et particulièrement l'empreinte carbone ainsi que l'empreinte eau (ISO 14044, ISO 14046).

Hynd Remita (Institut de chimie physique) - Composite Nanomaterials for Water Treatment

Water treatment is an urgent worldwide issue that scientists must address, although challenges varies whether populations in developing countries or those in developed countries are affected. Advanced Oxidation Processes (AOPs) including photocatalysis and Fenton process have been successfully applied for water treatment. The main challenge of the Master project will be the design of composite nanomaterials based on conjugated polymer nanostructures and La_1-xTi_xFeO₃ or ZnO for water treatment. Novel multi-functional light-assisted heterojunction-based composite catalysts interfacing the catalytic function of H₂O₂ synthesis, with that enabling the mineralization of refractory organic compounds in water by a synergistic combination of two AOPs Photo-Fenton and photocatalysis. In-situ synthesis of H₂O₂ is achieved under solar light on novel and tunable narrow band gap nanostructured conjugated polymer semiconductors.