Post-Doctorant ou Post-Doctorante - Interactions fibre-matrice dans les composites à matrice thermoplastique réactive - CDD 15 mois

ENVIRONNEMENT DU POSTE :

École du ministère français de l'Industrie, IMT Mines Albi fait partie de l'Institut Mines- Télécom, premier groupe français d'écoles d'ingénieurs et de management. A la pointe des enjeux industriels et académiques sur la scène internationale, elle joue un rôle de moteur scientifique et économique pour la région en combinant ses 4 missions - former des ingénieur(e)s en intégrant la dynamique du développement durable, mener des recherches scientifiques, contribuer au développement économique, et diffuser la culture des sciences, des technologies et de l'innovation - dans un cercle vertueux d'innovation.

Son positionnement en termes de formation et de recherche fait d'IMT Mines Albi une école de référence dans trois des quatre thématiques de l'IMT : l'industrie responsable du futur, l'énergie, l'économie circulaire et la société, et l'ingénierie, la santé et le bien-être.

En 2023, pour une durée de cinq ans, IMT Mines Albi s'est doté d'un plan stratégique comprenant 7 actions majeures, en cohérence avec les orientations stratégiques du groupe IMT, auquel elle appartient.

Le projet financé par le programme Carnot M.I.N.E.S est une collaboration entre le laboratoire Institut Clément Ader d'IMT Mines Albi, et les groupes de recherche Polymères Composites et Hybrides (PCH) et Durabilité des Eco-Matériaux et des Structures (DMS, LMGC) du Centre des Matériaux (C2MA) d'IMT Mines Alès. Bien que principalement basé à Albi, certains travaux expérimentaux auront lieu sur le site d'Alès.

DESCRIPTION DU POSTE :

Contexte :

Ce contrat post-doctoral s’inscrit dans le projet CARNOT MINES « L'Avion du futur bas Carbone et Responsable ». 

Si les matériaux composites renforcés de fibres de carbone se sont progressivement imposés dans tous les secteurs de l’industrie, l’enjeu environnemental impose de réduire le bilan carbone de ces matériaux et de leurs procédés de mise en œuvre. Pour cela, la substitution de matrices époxydes et polyesters par des thermoplastiques réactifs polymérisables à température ambiante et recyclables, telle que la résine acrylique Elium® développée par Arkema, est une solution prometteuse, en particulier lorsque combinée avec des fibres de carbone recyclées.

Les propriétés des composites sont néanmoins grandement affectées par les interactions à la surface des fibres. D’une part la mouillabilité des fibres par la résine peut affecter l’imprégnation et conduire à la formation de porosités lors de l’infusion d’un renfort fibreux. D’autre part, la polymérisation de la résine peut être affectée par la chimie de surface des fibres, et en particulier par les agents d’ensimage.

L’action visée se propose ainsi d’étudier les phénomènes d’interface fibre-matrice en analysant les interactions au cours de l’infusion, durant la polymérisation de la matrice, et à l’issue de la mise en œuvre, de manière à identifier les propriétés des renforts adaptées à cette famille de matrice réactive.

Description du sujet :

L’optimisation de la mise en œuvre et des propriétés des composites à matrice Elium® nécessite une parfaite maîtrise des interactions à l’interface fibre-matrice. Afin de mieux comprendre ces interactions, une caractérisation des énergies de surface est tout d’abord nécessaire. Il s’agira notamment de développer une méthodologie permettant l’identification des composantes polaires et dispersives de la matrice acrylique. En parallèle, de manière à analyser les couples fibres-matrices, les propriétés de surface de fibres variées seront caractérisées : fibres comportant divers types d’ensimage, fibres avec des rugosités différentes et fibres issues de voies de recyclage.

L’influence des interactions de surface sur l’infusion sera ensuite étudiée en comparant l’écoulement de la résine au sein des mêmes renforts. Un banc de mesure de perméabilité des renforts fibreux pourra pour cela être utilisé, en réalisant des écoulements avec des fluides tests et avec la résine Elium®.

Puis, de manière à évaluer l’impact de ces interactions sur les propriétés finales du composites, la cinétique de polymérisation et le taux de conversion obtenu en présence des différents types de fibres seront caractérisés. Enfin, le niveau d’adhésion à l’interface fibre-matrice et à l’issue de la polymérisation sera estimé, ce qui permettra d’avoir une vue complète de l’interaction fibre-matrice aux différents stades de la vie du composite.

La résine Elium® a été principalement développée pour des applications à renfort fibres de verre dont l’ensimage est adapté à ce type de résine à base acrylique ; contrairement aux fibres de carbone encore peu compatibilisées pour ces résines. L’étude portera donc sur l’amélioration de la compréhension de l’infusion de la résine Elium® dans des renforts de fibres de carbone diversement préparés (vierges, ensimées, recyclées).

Verrous scientifiques :

• Maîtrise de l’imprégnation de la résine dans les réseaux de fibres garantissant une santé matière permettant d’optimiser les propriétés mécaniques.

• Établissement de liens entre les propriétés locales et les conditions optimales d’élaboration de la pièce composite. Prise en compte des effets aux interfaces dans la prédiction de l’élaboration.

• Maîtrise de la cinétique de réaction de la résine (effet exothermique) et du taux de conversion local de la résine, en présence de fibres ; effet de la chimie de surface des fibres et de leur topologie sur la polymérisation et la microstructure de la résine.

• Impact du retrait chimique de la résine sur les propriétés d’adhésion et d’adhérence ; influence d’une post-cuisson sur les propriétés mécaniques aux interfaces.

• Changement d’échelle entre les propriétés à l’échelle de la fibre (mouillage et adhésion) vers les propriétés du matériau et de la structure.

Résultats attendus :

• Caractérisation des composantes polaires et dispersives des énergies de surface des fibres et de la résine Elium®

• Mesure de perméabilité de renforts fibreux avec différentes natures d’ensimage, différentes rugosités, et issues d’une filière recyclée, et confrontation avec des écoulements de résine Elium®

• Réactivité de la résine Elium® en fonction des types de fibres

• Propriétés d’adhésion interfaciale fibre-matrice

Partenariat : Institut Clément Ader (IMT Mines Albi), PHC (IMT Mines Alès)

CAPACITÉ ET ATTITUDES :

Candidat(e) ayant un goût prononcé pour l’élaboration et l’expérimentation à l’échelle laboratoire.

Aptitudes à la synthèse et à la communication en relation avec les réunions d’avancement de projet.

Maîtrise de l’anglais.

PROFIL RECHERCHE :

A la date de prise de fonction, prévue, le/la candidat(e) devra être titulaire d’un doctorat depuis moins de 3 ans en sciences des matériaux ou génie mécanique.

Profil science des matériaux, matériaux et procédés composites, mécanique des matériaux

Le poste étant ouvert dans une zone à régime restrictif (ZRR) de l’ICA, le recrutement est soumis à l'avis du haut fonctionnaire de défense et de sécurité du ministère de l'économie et des finances.

AU-DELÀ DE L’ENVIRONNEMENT PROFESSIONNEL, POURQUOI NOUS REJOINDRE ? :

·       Cadre de travail agréable dans un campus de 22 ha

·       49 Jours de congés

·       Possibilité de télétravailler jusqu’à 3j /semaine

·       Restauration administrative sur place

·       Aide à la mobilité durable pour le transport domicile-travail

·       Action sociale (protection sociale complémentaire et aide aux familles)

·       Aide au déménagement

INFORMATIONS COMPLÉMENTAIRES :

•  Nature et durée du contrat : CDD de 15 mois

• À usage interne :

• Catégorie du poste et métier de référence :  Catégorie II, Métier P- Post-doctorant

• Métier(s) de référence des agents pouvant postuler : Toutes catégories

• Localisation du poste : Albi

• Date limite de candidature : 10 mars 2025

• Date de prise de fonction souhaitée : Avril 2025

• Les postes offerts au recrutement sont ouverts à toutes et tous avec, sur demande, des aménagements pour les candidates et candidats en situation de handicap

•  Emploi ouvert aux titulaires de catégorie A de la fonction publique et/ou aux personnes contractuelles

Contacts :

Sur le contenu du poste :

Olivier De Almeida (olivier.dealmeida@mines-albi.fr - 0563493298)

Pierre-Jacques Liotier (pierre-jacques.liotier@mines-ales.fr - 0687473425)

Quentin Govignon - (quentin.govignon@mines-albi.fr - 0563493340)

Sur les aspects administratifs/RH:

Mme Marie GILLET, Responsable du Pôle Recrutement et Développement des Compétences (marie.gillet@mines-albi.fr - 0569493084)