Le ou la doctorant.e développera des polymères bio-sourcés hautement polaires, en particulier des poly(hydroxyuréthanes) (PHUs), avec des propriétés de relaxeurs, et les intégrera dans des dispositifs de récupération d'énergie durables. Leurs structures seront finement ajustées par l'introduction contrôlée de défauts pour limiter les interactions, qui seront ensuite corrélées à des meilleures propriétés de relaxeurs, par des caractérisations spectroscopiques avancées. Enfin, ces PHUs seront incorporés dans des dispositifs de récupération d'énergie à l'aide de techniques d'impression compatibles avec l'industrie. Leurs performances dans un large éventail d'applications seront évaluées en collaboration avec le laboratoire IMS (Intégration du Matériau au Système), grâce à l'expertise multidisciplinaire et polyvalente du consortium de ce projet, composé de leaders internationalement reconnus dans leurs domaines respectifs.
Contexte de travail
Lutter contre la crise climatique nécessite l'élimination des émissions de gaz à effet de serre, par l'utilisation de sources d'énergie durables et renouvelables. La collecte et la conversion de ces énergies qui nous entourent, sont donc cruciales, et les progrès dans la science des matériaux, en particulier les ferroélectriques, jouent un rôle clé. Les ferroélectriques permettent diverses conversions d'énergie, telles que la conversion mécanique et/ou thermique en électricité et vice versa. Ils sont des matériaux isolants, fortement polarisable par des champs électriques, due à leurs fortes interactions dipolaires, qui peuvent être finement ajustées par des défauts structurels. Les ferroélectriques relaxeurs, dont la polarisation est réversible, sont essentiels pour des applications comme les actionneurs et les refroidisseurs électrocaloriques. Cependant, les relaxeurs actuels reposent sur des céramiques énergivores, souvent à base de plomb. Les polymères organiques offrent des alternatives moins coûteuses, mais leur dépendance aux composés fluorés (PFAS) et aux monomères issus du pétrole pose des problèmes de durabilité.
En collaboration avec le laboratoire IMS (Intégration du Matériau au Système), le LCPO vise à développer de nouveaux polymères électroactifs pour relever les défis mentionnés précédemment. Le LCPO possède une vaste expérience avec ce type de polymères. Ce travail inclut l'ingénierie précise de la microstructure de ces polymères semi-cristallins, ainsi qu'une caractérisation approfondie pour élucider leurs relations structure-propriétés et améliorer leurs performances dans diverses applications liées à l'énergie. Ces applications comprennent des condensateurs ferroélectriques, des récupérateurs d'énergie piézoélectriques, des capteurs de température pyroélectriques et des contributions significatives au développement de réfrigérants électrocaloriques. Ce dernier inclut une approche brevetée qui introduit de l'insaturation dans sur la chaine principale des polymères fluorés, entraînant l'une des meilleures performances électrocaloriques enregistrées à ce jour. De plus, Le LCPO a été un pionnier des approches de chimie verte pour la synthèse de polymères et a développé des procédés permettant de créer de nouveaux polymères biosourcés, intégrant, dès la synthèse, des fonctionnalités destinées à maîtriser leur fin de vie.
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