Doctorat en mécanique des matériaux architecturés h/f

Avec une production annuelle estimée à plus de 600000 tonnes et un marché en forte croissance, galvanisé par des enjeux sociétaux et environnementaux toujours plus préoccupants, les mousses polymères sont omniprésentes dans notre quotidien car elles répondent à un besoin d'allègement des structures associé à une faible conductivité thermique ou électrique. Au regard de ce potentiel industriel et économique, la conception de mousses polymères plus performantes et dégradables, ainsi que le développement de nouveaux modes de fabrication de ces mousses plus efficients et vertueux sont au coeur du projet GreenFoam (PEPR DIADEM) dans lequel s'inscrit cette thèse.
Comparé aux matériaux conventionnels, les mousses apportent une nouvelle dimension : elles sont structurées selon des agencements tridimensionnels plus ou moins complexes, périodiques ou aléatoires. Le champ de conception de ces matériaux englobe un nombre considérable de combinaisons qui rend difficile d'appréhender la recherche d'une conception optimale, que ce soit via des mesures expérimentales ou des simulations numériques. En particulier, la structure complexe et parfois stochastique des mousses rend difficile le développement de modèles constitutifs pour ces matériaux architecturés. Ainsi, l'objectif est de mettre en place une démarche scientifique couplant expérimentation rationnalisée et à haut débit, simulation numérique et intelligence artificielle pour accélérer la découverte de mousses à haute performance plus éco-responsables.
Le projet GreenFOAM, pour la découverte et l'optimisation accélérées de mousses à haute performance éco-responsables aux architectures hiérarchiques via des procédés photo-induits, a été sélectionné dans le cadre du PEPR DIADEM dédié au développement accéléré de matériaux émergents assisté par l'IA.
Dans le cadre de ce projet, la personne recrutée rejoindra l'équipe MIM de l'ICS, UPR 22 CNRS.
Son rôle consistera à :
1. Développer un outil numérique permettant de reproduire le processus de moussage d'un mélange de polymères à partir de paramètres physiques dérivés du procédé. En particulier, l'interaction entre les réactions de réticulation ou de solidification et la cinétique de gonflement cellulaire joue un rôle essentiel dans la formation de la mousse. Pour cette tâche, le candidat (H/F) s'appuiera sur un modèle « ad-hoc » préalablement développé à l'ICS et capable de produire des volumes représentatifs de mousse à partir d'une description thermodynamique de la croissance d'un ensemble de bulles de gaz dans un polymère à l'état fondu. Pour corréler les modèles à l'expérience, la caractérisation et le suivi du processus de moussage seront réalisés par microtomographie aux rayons X, dont dispose l'ICS. L'un des objectifs de cette modélisation multi-physique porte sur l'optimisation de paramètres afin de structurer une organisation cellulaire selon une morphologie spécifique.
2. Interpréter le lien entre la morphologie cellulaire et les propriétés mécaniques. Dans ce cadre, une approche micromécanique sera adoptée pour établir des modèles de comportement à partir d'analyse éléments finis (EF). Cet aspect sera combiné à des modèles analytiques plus aisément modulables à partir d'un ensemble de paramètres microstructuraux. Les résultats serviront à construire un modèle plus complet du comportement mécanique « ad hoc », incluant les variations inhérentes à l'organisation des cellules.
La personne recrutée travaillera également en étroite collaboration avec l'équipe expérimentale (IS2M, UMR 7361/LCPO, UMR 5629) dédiée au développement d'une chimie verte des mousses et avec l'équipe CSIP du laboratoire ICube (UMR7357) pour la partie modélisation en lien avec l'IA pour promouvoir la créativité et surmonter les barrières de conception des matériaux architecturaux, tels que les mousses.
Compétences :
Le candidat (H/F) doit être titulaire d'un diplôme d'ingénieur/Master 2 ou équivalent en mécanique/science des matériaux, avec un intérêt prononcé pour la modélisation numérique et l'analyse de données. Des connaissances en langage de programmation (Matlab, Python, Fortran) seront appréciées. Ce travail de thèse va s'appuyer sur les compétences de plusieurs équipes comprenant des chimistes, des physiciens et des mécaniciens. Le candidat (H/F) devra donc montrer une certaine capacité à agréger un ensemble d'information issue des différents domaines.
Contexte de travail
La thèse est rattachée à l'école doctorale de physique et chimie physique (ED182) de Strasbourg. L'Institut Charles Sadron (ICS) est une unité propre de recherche du CNRS implanté sur le campus de Cronenbourg. Cet institut Pluridisciplinaire dédié aux matériaux polymères et aux systèmes auto-assemblés totalise environ 190 personnes dont la moitié de non permanents. L'ICS est organisé en 7 équipes de recherche, 4 Plateformes technologiques et des services administratifs et techniques. La personne recrutée sera affectée au sein de l'équipe MIM (Mechanics of Interfaces and Multiphase Systems).

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.
Contraintes et risques
pas de contrainte, ni de risque à déclarer.