Description

Le stockage d’énergie thermique constitue un levier essentiel pour accompagner la transition énergétique, notamment pour améliorer l’efficacité des systèmes alimentés par des sources renouvelables intermittentes. Il joue également un rôle clé dans le développement de solutions de refroidissement performantes pour des dispositifs électroniques de plus en plus compacts, caractérisés par des densités de dissipation thermique croissantes.. Parmi les solutions existantes, les matériaux à changement de phase en émulsion (Phase Change Materials, PCM) se distinguent par leur capacité à stocker et restituer de grandes quantités d’énergie sous forme de chaleur latente à
température quasi constante. Toutefois, leur intégration dans des systèmes dynamiques reste limitée par des verrous technologiques majeurs, tels que leur faible conductivité thermique, les phénomènes de surfusion, la dégradation chimique sous cycles thermiques répétés, ainsi que l’utilisation majoritaire de composants d’origine pétrochimique.
Ce projet de thèse vise à développer des nanoémulsions de PCM performantes, stables et durables, en s’appuyant sur une approche de formulation avancée intégrant des PCM d’origine renouvelable, des huiles biosourcées, et des stabilisants durables tels que les nanocelluloses et des tensioactifs biosourcés. La dispersion du PCM sous forme de gouttelettes nanométriques au sein d’une phase liquide permet d’augmenter fortement la surface d’échange thermique, d’améliorer le transfert de chaleur et de limiter les phénomènes de sédimentation ou de coalescence. À cette échelle, la formulation devient un paramètre clé pour contrôler à la fois les propriétés thermiques et la stabilité
physicochimique du système.
Les travaux porteront en particulier sur (i) la maîtrise de la taille et de la distribution des gouttelettes de PCM par des stratégies d’inversion de phase et de nanoémulsification, (ii) l’étude de la stabilité des nanoémulsions sous cycles thermiques répétés, (iii) la réduction de la surfusion et (iv) l’évaluation des propriétés thermophysiques pertinentes pour le stockage d’énergie (chaleur latente, conductivité thermique, comportement en régime dynamique). Une attention particulière sera portée à la substitution des constituants pétrochimiques par des alternatives biosourcées afin de réduire l’empreinte environnementale globale des formulations.

Compétences requises

Nous recherchons un candidat hautement motivé, disposant des compétences suivantes : • Master (ou diplôme équivalent) en chimie, physico-chimie, science des matériaux, formulation, ou domaines connexes. • Solides bases en physicochimie des systèmes dispersés, formulation d’émulsions, colloïdes ou matière molle. • Une expérience ou un intérêt pour les matériaux à changement de phase (PCM), les fluides complexes, les nanomatériaux ou les matériaux biosourcés sera particulièrement apprécié. • Bonnes capacités d’analyse, d’autonomie et goût pour le travail interdisciplinaire, à l’interface entre chimie, formulation et ingénierie des matériaux. Le ou la candidate devra faire preuve de rigueur scientifique, de curiosité et d’une capacité à s’investir dans un projet de recherche mêlant aspects fondamentaux et applicatifs.

Bibliographie

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Mots clés

PCM, Emulsion, Nanocellulose, Energie