Post-doctorant.e: étude expérimentale des émissions atmosphériques issues du freinage

Position and assignments

Enjeux scientifiques et projet de recherche :

Ce projet de recherche s’insère dans les objectifs du programme CPER Hauts-de-France - «Recherche et Innovation en Transport et Mobilité Ecoresponsables et Autonomes» (RITMEA), porté par la FR CNRS TTM, Axe 2 «Efficacité énergétique et optimisation de la consommation dans la mobilité et émission» et de son WP3 TriboGreen «Réduction des émissions sonores et de particules & COV issues de la friction» ( Au sein du WP3 TriboGreen, il s’agit plus précisément d’étudier le volet visant à réduire les émissions de particules et composés organiques volatils (COV) issues de l’usure des freins. En effet, les émissions de polluants atmosphériques, particules et COV, liées au freinage mécanique de véhicules, sont un enjeu de santé publique en raison de leur possible toxicité, qui est fonction entre autres de leurs caractéristiques physico-chimiques et des quantités inhalées. Dans le secteur automobile, la norme EURO7 - impose la réduction des pollutions non liées directement au moteur et limite les quantités de particules émises en freinage automobile. Dans le secteur ferroviaire, ce sont les concentrations élevées en particules, dans les stations souterraines, qui constituent une problématique préoccupante.

L’usage, la composition et les propriétés des matériaux de friction en contact et de leurs caractéristiques mécaniques, thermiques et physico-chimique (oxydation) respectives sont des facteurs qui peuvent influer sur la quantité et la nature des émissions du freinage. La réduction de ces émissions suppose : de mesurer et de caractériser précisément les émissions de particules (en nombre, masse, taille, physico-chimie) et les émissions de COV (identification, quantification), et d’identifier les mécanismes-sources et les facteurs d’influence (matériaux, usages) prépondérants des émissions. Cette connaissance permettra d’identifier des pistes d’action pour diminuer les émissions liées au freinage des véhicules.

La réduction des émissions sera traitée ici par le levier des matériaux, ceux de friction notamment, qui est une solution facilement implémentable en pratique. L’approche innovante du projet consiste en la possibilité d’élaborer des matériaux de friction (patins) de composition connue, adaptée aux questions scientifiques ciblées. Ainsi, il sera possible, par exemple, d’ajouter un métal-traceur ou de simplifier la matrice organique. De plus, si la mesure des particules issues du freinage a fait l’objet de nombreuses recherches, les études sur les émissions des COV issus du freinage sont beaucoup moins nombreuses.

Cette mission s’appuiera sur les expertises du LaMcube (Centrale Lille, Université de Lille, Villeneuve d’Ascq) en science des matériaux et tribologie et sur celles du CERI EE (IMT Nord Europe, site de Douai) en métrologie et chimie analytique des émissions atmosphériques particulaires et gazeuses. Elle sera menée en étroite collaboration entre les deux laboratoires, situés à 30 km l’un de l’autre, et accessibles facilement par transport en commun ou par véhicule électrique de service (trajet d’environ 30 minutes).

Activités :

Le projet vise à l’amélioration de la performance environnementale du freinage mécanique des véhicules, par l’étude du lien entre processus tribologiques et émissions atmosphériques (particules et COV), sur des matériaux à formulation réelle ou contrôlée. Pour sa réalisation, le projet nécessite le recrutement d’un.e Post-doctorant.e, idéalement en physico-chimie des matériaux, tribologie et physico-chimie analytique des polluants atmosphériques.

Sa mission sera, dans un premier temps, d’élargir la gamme des COV mesurés aux HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques) par prélèvement sur des cartouches d’adsorption adaptées suivies d’une analyse TD-GC-FID/MS.

Dans un second temps, deux matériaux composites à formulation contrôlée seront élaborés et caractérisés physico-chimiquement (composition chimique, dégradation thermique…). Puis les essais contrôlés de freinage seront menés pour l’étude du lien entre les processus-sources tribologiques, leurs facteurs d’influence (matériau, usages) et les émissions atmosphériques.

Un support technique et scientifique sera apporté pour toutes ces missions.

À l’issue du projet, les résultats devraient permettre au moins une publication et une communication sur des mécanismes-sources et des facteurs qui influencent les émissions de particules et COV issus du freinage.

Geographic mobility:

National

Starting date

-10-01

Profile

Profil de la candidate/du candidat : (Prérequis/ Diplôme)

Doctorat en physico-chimie des matériaux ou physico-chimie analytique atmosphérique, idéalement avec une expérience en TD-GC-FIS/MS, en traitement statistique des données et en management de projet. Le/la candidat.e doit faire preuve d’ouverture d’esprit sur les plans scientifique et technique, ce qui lui permettra de travailler efficacement sur des projets multidisciplinaires.

Aptitudes

Compétences

Connaissances

Rigueur scientifique

Curiosité

Esprit d’initiative

Autonomie

Sens du relationnel

Esprit d’équipe

Organisation

Gestion de projet

Bonne communication écrite et orale en anglais

Mobilité entre Douai et Villeneuve d’Ascq (30 km)

Attendues :

Savoir conduire des expérimentations

Traitement des données en Python

Appréciées :

Élaboration de matériaux composites

Essais sur tribomètre

Mesure des particules (compteurs)

Mesure des COV (chromatographie, spectrométrie de masse)

Attendues :

Matériaux métalliques et composites

Mécanique des matériaux

Chimie des matériaux

Physico-chimie analytique

Appréciées :

Tribologie

Analyses de surface

Analyse des particules

Analyse des COV (GC-MS)