Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures - ICMN

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Thibault Lemoine Iribarne

Fonction : CDD Ingénieur d’études en sciences des matériaux

Date de début du CDD : 1er novembre 2021

Laboratoire d’accueil : Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (ICMN), CNRS /Université d’Orléans : Axe Carbone Fonctionnels – Environnement – Biomatériaux

Responsables : Sylvie Bonnamy / Nathalie Mathieu

Domaines/ Mots clés : Matériaux composites conducteurs

Titre du sujet de recherche : Nouveaux matériaux composites conducteurs à matrices thermodurcissables et charges carbonées et/ou métalliques

Résumé : La pile à combustible à hydrogène est une technologie prometteuse pour remplacer les moteurs thermiques et relever le défi de la transition énergétique. Cette technologie permet de générer de l’électricité à partir de dioxygène présent dans l’air et de dihydrogène. Le produit de la réaction étant de l’eau, cela permettrait de réduire les émissions de CO2 à condition d’utiliser du dihydrogène produit à partir d’électricité décarbonée. Les plaques bipolaires, éléments constitutifs des piles à combustible sont indispensables pour conduire les combustibles et collecter le courant électrique. Ces pièces représentent 38 % du cout total et 60 % de la masse totale de la pile à combustible. Les plaques bipolaires métalliques ou en graphite ont été développées mais présentent des défauts, comme la masse et le coût élevé et la faible résistance à la corrosion. L’alternative permettant de s’affranchir des défauts précités est l’utilisation de composites conducteurs à matrice polymère.
Dans le cadre du programme ARD MATEX financé par la régional Centre Val de Loire, la société IDI composites implantée près de Blois collabore avec 3 laboratoires académiques l’ICMN et le CEMTHI à Orléans et le PCM2E à Tours afin de développer de nouvelles formulations de matériaux composites conducteurs avec des charges carbonées ou métalliques et une matrice sans styrène afin d’anticiper de nouvelles normes environnementales. Les propriétés physico-chimiques retenues sont la conductivité électrique, la densité et la résistance en flexion. L’état de l’art a montré qu’il était possible de formuler des composites conducteurs avec des matrices thermodurcissables ou thermoplastiques avec des charges tels que du graphite, des noirs de carbone, des fibres de carbone ou bien des nanotubes de carbone. Le projet vise à choisir les meilleures charges en optimisant la dispersion et la cohésion interfaciale en s’appuyant sur une étude des propriétés macroscopiques électriques, mécaniques et également sur l’organisation multi échelle du composite. Le rôle des paramètres du procédés de mise en forme sur les propriétés citées sera également considéré.

1. Multimatériaux en conditions extrêmes