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Modèle cristallin de diffusion anisotrope des Terres rares lourdes dans les aimants permanents NdFeB

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Matériaux et Composants Magnétiques

Ingénieur ou Master 2 Sciences des Matériaux, Physique

01-10-2021

SL-DRT-21-0673

cyril.rado@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Les aimants permanents néodyme-fer-bore (Nd-Fe-B) sont aujourd'hui les plus performants. Ils représentent un enjeu stratégique pour le développement de moteurs et de générateurs plus efficaces (véhicules hybrides, éoliennes). Le problème majeur réside dans la disponibilité d'aimants permanents stables en température dans un contexte de limitation des ressources en Terres Rares Lourdes (Dy, Tb). Ce sont en effet ces TRL auxquelles ont recours aujourd'hui les fabricants pour garantir la coercitivité des aimants, c'est-à-dire leur capacité à maintenir leur aimantation initiale dans le champ démagnétisant imposé par l'application. L'accroissement de la demande en aimants NdFeB nécessite de réduire fortement la teneur en TR lourdes tout en conservant la coercitivité élevée de ces aimants. Le développement des nouveaux aimants doit donc viser à localiser ces éléments en périphérie des grains de la phase magnétique, là où il est nécessaire de renforcer la tenue à la désaimantation. Le but de la thèse est donc de maitriser la diffusion des terres rares lourdes en périphérie de la phase magnétique. Le travail de doctorat associera une approche expérimentale poussée (élaboration de monocristaux, caractérisations des profils de diffusion, fabrication d'aimants) à une modélisation des cinétiques de diffusion, pour comprendre et définir les conditions optimales de localisation en périphérie des grains de la phase magnétique.

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Apprentissage profond pour la reconstruction d'images en tomographie électronique multi-modale et multi-résolution

Département des Plateformes Technologiques (LETI)

Laboratoire Microscopie Mesures et Défectivité

M2 en traitement d'images

01-09-2021

SL-DRT-21-0674

zineb.saghi@cea.fr

Nano-caractérisation avancée (.pdf)

Les avancées récentes en instrumentation et en méthodologie de résolution de problèmes inverses ont permis à la tomographie électronique de devenir un outil de caractérisation 3D capable de répondre aux défis actuels de miniaturisation des dispositifs microélectroniques. Avec des spectromètres ultra-rapides de perte d'énergie des électrons (EELS) et des systèmes multi-détecteurs en spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (EDX), il est aujourd'hui possible d'acquérir plusieurs signaux simultanément pour reconstruire en 3D la structure et la morphologie d'un objet avec une résolution sub-nanométrique, ainsi que sa composition chimique avec une résolution de quelques nanomètres. Dans le cadre d'un projet transverse de compétences, nous avons mis en place des approches parcimonieuses pour la reconstruction tomographique EELS/EDX à partir d'un nombre très limité de projections. La qualité et la résolution des reconstructions chimiques ont ainsi été améliorées, mais les volumes ont été reconstruits séparément. L'objectif de ce sujet est de développer une méthodologie basée sur l'apprentissage profond permettant de tirer profit de l'aspect multi-modal et multi-résolution de la tomographie électronique. Cette approche permettrait: 1) Un gain en temps d'exécution et rapport signal/bruit, 2) Une reconstruction simultanée des volumes issus de tous les signaux, 3) Une amélioration de la résolution des volumes chimiques par la prise en compte de l'information morphologique.

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Detection rapide de l'antibioresistance des bactéries en imagerie infrarouge

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire des Capteurs Optiques

M2 biophysique, optique

01-10-2021

SL-DRT-21-0678

mathieu.dupoy@cea.fr

Technologies pour la santé et l?environnement, dispositifs médicaux (.pdf)

Dans un contexte où les demandes d'outils d'analyse non-invasifs sont croissantes, les techniques optiques de détection et d'identification connaissent un succès grandissant. La spectrométrie infrarouge est une technique de référence pour déterminer la composition chimique d'un échantillon. Nous avons développé au laboratoire une technique d'imagerie multi-spectrale infrarouge permettant de fournir une information spectrale résolue spatialement. L'information donnée est basée sur l'absorption de la lumière infrarouge incidente. L'objectif de la thèse est d'explorer les potentialités combinées de l'imagerie infrarouge multispectrale et du marquage métabolique isotopique pour déceler rapidement une antibiorésistance chez des bactéries. La thèse visera à déterminer le protocole de culture des microorganismes combinant le marqueur isotopique et les contraintes du rayonnement infrarouge, à réaliser les images sur différentes espèces bactériennes, de mettre en ?uvre les algorithmes de traitement de données afin d'évaluer la pertinence de cette approche.

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Etude expérimentale et numérique d'un stockage thermique par matériau à changement de phase avec deux circuits caloporteurs

Département Thermique Conversion et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire des composants et systèmes thermiques

énergétique

01-10-2021

SL-DRT-21-0684

jerome.pouvreau@cea.fr

Efficacité énergétique pour bâtiments intelligents, mobilité électrique et procédés industriels (.pdf)

Le stockage thermique est un composant technologique clé pour décorréler la production de chaleur de son utilisation. Pour la vapeur, la technologie de stockage avec matériau à changement de phase (MCP) est particulièrement pertinente pour de nombreuses applications et bénéficient d'importants travaux de recherche. Toutefois, pour rendre effective la transition énergétique bas carbone, deux nouveaux besoins émergent, notamment pour la production d'hydrogène par électrolyse à haute température (EHT) et pour les « batteries de Carnot » : utiliser deux fluides différents pour l'apport d'énergie et sa restitution ; charger et de décharger simultanément le stockage. Les enjeux scientifiques de la thèse sont d'étudier expérimentalement un stockage MCP à deux fluides caloporteurs de taille laboratoire. Les essais visent à comprendre et déterminer le comportement dynamique et thermique de ce type de stockage, rendu nettement plus complexe par la présence des deux circuits caloporteurs. De plus, le pilotage d'un tel stockage devra être repensé par rapport aux stratégies de pilotage de stockage MCP à un seul caloporteur. Un volet modélisation viendra compléter le volet expérimental. Il s'agira de définir un premier niveau de modélisation macroscopique du stockage, en s'appuyant sur les résultats expérimentaux.

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De l'intérêt des jeux pour une ingénierie collective performante

Département Ingénierie Logiciels et Systèmes (LIST)

Lab.systèmes d'information de confiance, intelligents et auto-organisants

Master en informatique, en IA.

01-09-2021

SL-DRT-21-0692

sara.tucci@cea.fr

Data intelligence dont Intelligence Artificielle (.pdf)

Les technologies, et en particulier les technologies numériques, font partie de l'éventail de solutions proposées pour relever les nombreux défis sociétaux et environnementaux, tels que les 17 objectifs de développement durable énumérés par les Nations unies. Face à la complexité des systèmes à mettre en ?uvre pour cela, l'intelligence collective est une clé majeure de succès. Multidisciplinaires et holistiques, les pratiques d'ingénierie des systèmes telles que formalisées par INCOSE et plus particulièrement dans leur version basée sur l'ingénierie des modèles, sont similaires aux pratiques de l'intelligence collective, et donc sa performance repose sur la capacité du groupe à communiquer et donc sur les outils de travail collaboratif partagés par l'équipe. Cependant, les utilisateurs considèrent souvent les outils comme complexes et la "mauvaise" utilisation qui en résulte devient une entrave à la performance du collectif au lieu d'être un stimulant. Cette thèse vise à explorer les domaines des jeux sérieux et de la théorie des jeux afin d'inverser cette tendance et de faire des outils logiciels des alliés du développement plutôt que des ennemis à combattre.

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Matériaux sobres, architecturés et à taille de grain contrôlée pour nouveaux composants magnétiques à haute fréquence

Département des Technologies des NanoMatériaux (LITEN)

Laboratoire des Matériaux et Composants Magnétiques

Sciences des matériaux

01-09-2021

SL-DRT-21-0696

gerard.delette@cea.fr

L'émergence de la haute fréquence (> 1 MHz) utilisant la technologie GaN ouvre la voie à une amélioration importante du rendement et de la compacité des convertisseurs de puissance avec un bénéfice environnemental (rendement énergétique de conversion, réduction de la masse pour la mobilité, longévité) et économique (enjeux de compétitivité et marchés très importants) à court terme. Pour atteindre ces gains, cette technologie nécessite des composants magnétiques parfaitement calibrés en termes de propriétés électriques à haute fréquence. De même, l'intégration de multiples fonctions au sein d'un dispositif électromagnétique communicant large bande pour répondre aux enjeux de réduction de masse et d'augmentation de la compacité, nécessite le développement et la maitrise de nouvelles techniques d'élaboration. La fabrication additive (FA) multi-matériaux offre des possibilités pour élaborer des architectures innovantes au sein de composants électromagnétiques. La sobriété intrinsèque des procédés de FA permet également de minimiser les apports de matière et d'énergie lors de l'élaboration. Toutefois, la conception de composants performants nécessite de mieux connaitre les relations entre les propriétés et les microstructures qui découlent de la FA. La caractérisation de la distribution de taille de grain et la compréhension de son rôle sur la magnétisation des matériaux sont au c?ur du sujet proposé. Ces paramètres déterminent les processus dynamiques (ancrage et vibration des parois de domaines). L'optimum est en général obtenu pour des grains de taille peu dispersée et comparable à celle des domaines (1-2 µm) pour minimiser les pertes des transformateurs. Pour les absorbants magnétiques, qui permettent de réduire le bruit électromagnétique entre composants et donc la puissance consommée (enjeu de sobriété énergétique), l'optimum se situe à la taille de grains juste supérieure pour ajuster la résonance de paroi à la fréquence d'absorption visée.Les travaux de thèse ont pour objectif d'établir ces relations dans le cas de procédés déjà abordés au DTNM (stéréolithographie) dans le cadre de la thèse d'A. Harmon et en cours de déploiement (binder jetting et robocasting). On s'attachera à caractériser les processus de paroi en déterminant les tailles de domaines magnétiques dans différents échantillons issus de la FA et présentant des structures homogènes, puis des gradients ou des interfaces entre matériaux. Ces données seront corrélées aux caractérisations magnétiques (mesures de perméabilité en fréquence, avec application d'un champ, d'une contrainte mécanique ou d'une température) effectuées au CEA/Le Ripault. Des poudres de l'état de l'art devront être approvisionnées. Les travaux à caractère générique visent à l'amélioration de l'efficacité des convertisseurs qui seront déployés en masse dans différentes applications indispensables à l'Economie Circulaire : mobilité, réseaux d'énergie. Ils contribueront, par ailleurs au changement de paradigme dans la fabrication de composants intégrant, à terme, des enjeux d'écoconception, de recyclage ou de réutilisation.

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