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Offres de Thèses/Post-doctorats

Emerging photovoltaic (PV) technologies, such as halide perovskite solar cells (PSCs) and organic photovoltaics (OPVs), are currently the focus of intense research. PSCs offer a unique combination of advantages for large-scale production and applications, including solution processability, diverse material and device engineering possibilities, and the ability to fabricate lightweight, flexible, and stretchable devices. Over the past five years, PSCs have achieved remarkable progress in device efficiency, with single-junction cells exceeding 27%. Le projet ANR ASTICO vise à développer les dispositifs générateurs thermoélectriques basant sur le principe de TEG ioniques. Cette thèse vise à explorer et développer de nouveaux matériaux permettant de stocker l’énergie récupérée sous forme de chaleur dans un supercondensateur. Cet objectif passe par le développement d’électrolytes polymères ayant une efficacité thermoélectrique élevée. La technologie étant récente, les paramètres déterminants l’efficacité du dispositif seront à définir dans un premier temps. La synthèse d’électrolytes polymères sera ensuite réalisée. Enfin, leur intégration dans un TEG permettra d’évaluer les performances de ce dernier. Les poly(3-alkylthiophenes) (P3AT) régio-réguliers sont des polymères conducteurs rigides largement utilisés dans l’élaboration de la couche active de différents dispositifs tels que les transistors à effet de champ ou les cellules photovoltaïques, ou encore comme revêtements de surface dans des dispositifs biomédicaux. Les performances des dispositifs dépendent fortement de l’arrangement du polymère. Les interactions p-p entre chaînes conduisent à la formation de films minces semi-cristallins à température ambiante au sein desquels le polymère a tendance à s’organiser sous forme de nanofibres. Le degré d’organisation dépend fortement des conditions de mise en oeuvre (méthode de dépôt, solvant, concentration…) et des propriétés intrinsèques du polymère (masse moléculaire, régio-régularité). Il est donc important d’utiliser des techniques d’élaboration des films permettant de contrôler l’organisation des chaines au sein des films. La méthode de Langmuir peut ainsi fournir une voie alternative intéressante au dépôt par spin-coating ou drop-casting généralement utilisé pour l’élaboration de dispositifs. Elle consiste à déposer à l’interface air-eau un film d’épaisseur monomoléculaire dont on peut contrôler la densité surfacique. Ce film d’épaisseur nanométrique pré-organisé à la surface de l’eau peut ensuite être transféré sur un substrat solide choisi en conservant sa structure et sa morphologie afin de servir par exemple de couche active dans des dispositifs. Liquid crystal elastomers (LCEs) are lightly crosslinked liquid crystal polymers, where LC units are oriented uniformly in the whole sample (monodomain). The key characteristic of monodomain LCEs is that they have the capability to deform unidirectionally, reversibly and largely (strains of 20 – 200%) upon stimulation of heat or light. However, electrical energy is the most convenient and the most in demand stimuli, because the nature does use electrical impulses between nerves and muscles/skins for actuation and sensing with extraordinary efficacy, and electrical stimulation is also more widely utilizable as driving forces in industrial devices. Unfortunately, the examples of electroactive LCEs (eLCEs) are still rare. On the other side, ionic electroactive polymers (EAPs) are typically tri-layer systems consisting of an ionically conducting membrane sandwiched by two electronically conducting polymers as electrodes. This soft ionic EAP can convert either electrical stimulation into reversible and large bending deformations under low voltage (<2V) (actuator) or convert mechanical stimulation into electrical signal (sensor). Unfortunately, large muscle-like unidirectional contraction/elongation cannot be achieved in this ionic EAP.
  Hearing loss affects a growing number of people around the world. For patients with severe to profound deafness, placement of a cochlear implant is often necessary. A cochlear implant is an electronic device that will electrically stimulate the departure of the auditory nerve and restore sound sensations. This hearing device is made up of two parts, an internal part surgically implanted in the cochlea and an external part, which is the speech processor, which captures sounds and connects them to internal elements. Due to the size and flexibility of the implant, its manual insertion into the cochlea (spiral shape) by the surgeon is very careful and difficult with incomplete insertion or insertion failure in nearly 30% of cases.

In collaboration with a biomedical company, the ANR PRCE ACCESS project aims to develop a new generation of cochlear implant whose curvature could be electrically controlled by the surgeon, thus facilitating its insertion and the chances of success of the intervention.
  Aujourd’hui, l’énergie s’avère être indispensable à toutes activités : de l’électricité pour les infrastructures et équipements, aux carburants pour la mobilité et le stationnement. Le projet SC4OPEX propose de développer une nouvelle génération de supercondensateurs haute performance robustifiés. Les supercondensateurs sont des dispositifs de stockage de l’énergie électrique dont les mécanismes reposent sur des cinétiques très rapides et réversibles qui leur confèrent de grandes aptitudes à fournir de forte puissance et à se recharger rapidement assurant une grande cyclabilité sans se dégrader. Ils seront développés spécifiquement pour combler, via des concepts d’hybridation, les défauts existants et repousser les limites de technologies à forte densité d’énergie telles que les batteries lithium actuellement disponibles, et limitées en termes de puissance, de température opérationnelle, de sécurité et de fiabilité dans certains environnements contraints.
 

Les appareils électroniques portables autonomes sont de plus en plus déployés dans des secteurs aussi variés que les transports, les bâtiments, l’industrie ou encore la santé. Pour assurer leur alimentation électrique, les microsupercondensateurs (MSC) sont des dispositifs miniaturisés de stockage d’énergie cruciaux pour éviter de sur-dimensionner les batteries. Cependant, ils doivent encore être améliorés, notamment au niveau de leur énergie spécifique, pour répondre à une utilisation commerciale.
L’objet du projet de thèse proposé est de relever ce défi avec le développement d'une nouvelle génération de MSC basés sur des électrodes tridimensionnelles à base de réseaux organométalliques (en anglais : Metal Organic Framework, MOF) comme matériau actif pour le stockage de charges. De plus, des procédés adaptés à la production de masse seront utilisés.

In recent years, the field of materials science has witnessed a surge of interest in the development of ionically conducting gels for a myriad of emerging applications, including artificial muscles, electroactive textiles, piezoionic artificial skins, and more generally in ionotronics (ionic cable, electrodes, transistors…). These advanced gels, with their remarkable ion transport properties and unique mechanical characteristics, have the potential to revolutionize various industries, ranging from robotics and healthcare to energy and textiles. Continued research in this field promises to unlock novel functionalities, improves device performances and shapes the future of advanced materials and technologies.

Les batteries Li-ion ont des densités d’énergie satisfaisantes pour une application dans le véhicule électrique mais leur durée de vie est limitée par des processus réactionnels complexes (désintégration des électrodes, dissolution des métaux de transition, déstabilisation de la SEI, formation de HF, etc.). Pour prévenir le vieillissement mécanique de la batterie, dans le cadre du projet Heal B&B, nous avons pour objectif de concevoir de nouveaux composants d’électrode positive de la batterie Li-ion qui puissent permettre de prévenir sa dégradation en s’auto-réparant ou en neutralisant les produits de dégradation.

L’ambition du projet PROPTITEX (Propriétés OPTIques des TEXtiles) est de réaliser dessupports textiles capables de changer de couleur localement et de manière contrôlée. Ce projet fait suite à des résultats préliminaires consistant en une intégration de composés électrochromes (EC) directement sur le filament / fibre / fil textile. Les mousses de calage, indispensables pour la protection lors du transport et du stockage des objets patrimoniaux, sont des polymères pétrosourcés difficilement recyclables. Le projet doctoral de « développement d'une Mousse à faible impact environnemental pour le calage et la conservation des Œuvres » ou « Moussaillon », porté par le Centre de Recherche sur la Conservation (CNRS, MNHN, Ministère de la Culture) et le Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (LPPI, CY), vise la mise au point d’une mousse polymère avec des constituants biosourcés et /ou bioassimilables à base de cellulose. Le projet "Moussaillon associe également des laboratoires partenaires l’ARCP, ArcAntique, la BnF et le C2RMF.
Pourvue 2023

This project, bringing together 5 French-German industrial partners and academic laboratories, aims at demonstrating that a rechargeable alkaline zinc – air battery (ZAB) technology, made of abundant, environmentally friendly, intrinsically safe and robust materials, could be a suitable solution for the stationary electricity storage. This European project will focus on: (i) development of the cell components (zinc and air electrodes), (ii) build-up and testing a ZAB prototype, (iii) modelling at full cell level (to predict the electrodes performance during discharge and charge). Les matériaux à base des réseaux bien structurés ultra poreux (COF/MOF) sont très prometteurs pour les applications dans le domaine de l’énergie comme par exemple le stockage électrochimique. Cependant, les contraintes de conductivités électriques et ioniques limitent à l’heure actuelle leurs utilisations dans ce domaine. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse est de développer différentes familles de matériaux à base de réseaux COF/MOF, et plus particulièrement ceux possédant des propriétés électriques et ioniques intrinsèques induites par leur structure moléculaire. Dans ce cadre, cette thèse va se dérouler en s’appuyant sur 3 volets : (1) synthèse de nouveaux ligands organiques, (2) synthèse et caractérisation structurales des matériaux de COF/MOF et (3) études des propriétés électrochimiques, des phénomènes interfaciaux et des performances des dispositifs obtenus pour le stockage de l’énergie (par ex. supercondensateurs). Les mélanges 3D de polymères sont rarement miscibles. Pour limiter significativement la séparation de phase et ainsi combiner les propriétés des deux polymères, l’une des stratégies est la synthèse de réseaux interpénétrés de polymères (RIPs) où les deux polymères sont réticulés l’un en présence de l’autre via deux voies différentes. Dans le cadre de ce sujet de thèse, nous proposons d’étudier la synthèse de RIPs à base d’oligomères ou de polymères mais à 2D à l’interface air-eau sous forme de films d’épaisseur monomoléculaire appelés films de Langmuir. Ces films pourront ensuite être transférés sur un substrat solide, jouant ainsi le rôle de revêtement d’épaisseur nanométrique dont la morphologie et la mouillabilité seront caractérisées. Alors que les matériaux à base de RIPs 3D sont largement décrits dans la littérature, les films de Langmuir à base de RIPs 2D, à ce jour, n’ont pas encore été rapportés. De telles architectures 2D devraient assurer la stabilité du revêtement ultramince vis-à-vis des stimuli externes (température, solvant, pH…) de manière similaire à leurs analogues en 3D.

The Laboratory of Physicochemistry of Polymers and Interfaces of CY Cergy Paris Université (LPPI – CYU - France) and the SensorLab of the University of the Western Cape (UWC - South Africa) have joined their forces within the International Associated Laboratory: Sensor Energy International Laboratory (IAL - Senergylab) to pool their skills in the fields of nanomaterials and polymers and uses of these materials for energy and sensors applications. In this context, we are looking for a candidate for a PhD thesis starting in January 2022 for a duration of 3 years to work on a subject dealing with the use of nanomaterials in the field of biosensors.

The Marie Skłodowska-Curie Actions Doctoral Network SOFTWEAR (SOFT actuators for Wearables, Exoskeletons, and Augmenting Robotics) will comprise 12 PhD students from 10 European Universities. SOFTWEAR is a highly interdisciplinary Doctoral Network in the emerging and rapidly growing field of wearables, with a unique focus on soft actuators for wearables and exoskeletons. The primary objective of SOFTWEAR is to train young researchers in the multidisciplinary science of soft actuators for integration in wearables and augmenting textiles. This will be achieved by merging chemistry, physics, mechanics, electronics, textile technology, design, human-technology interaction and ethics in a truly interdisciplinary manner, while teaching essential skills in ethics, product development, IPR and industrial realisation, thus providing a unique added value to the careers of the Researchers. This will be accomplished by on-the-job training on innovative research projects developing beyond-the-state-of-the-art soft actuator technology and integrating this into active garments and soft exoskeletons. The research will be carried out at leading academic groups and by immersion in applied projects at the industrial partners. The position will require traveling to participate in Training Schools and secondments of several months to academic and industrial associated partners. Air pollution by pesticides is a component of atmospheric pollution that remains less documented than other environments (water, soil, food) and represents a topical health problem. Furthermore, there is a lack of tools to monitor respiratory exposure to pesticides during spray application or post application. The objective of the ANR project OPAL, which the thesis is part, is to answer it by providing wearable devices for on-site and real time monitoring of pesticides in air. To do this, transducers based on the principle of anchoring transition of liquid crystals (LCs) will be used. The project consortium is composed of three academic research laboratories that bring together the complementary expertise needed.

Les besoins énergétiques actuels nécessitent de trouver une alternative aux énergies fossiles polluantes. Par ailleurs, l'usage de l'hydrogène apparaît de plus en plus comme l’une des solutions pour réduire les émissions de CO2 pour atteindre les objectifs de la transition énergétique. La technique la plus prometteuse pour produire sans hydrocarbures ce précieux combustible est l’électrolyse de l’eau. Elle consiste à produire et séparer les gaz H2 et O2 à partir d’eau en utilisant une cellule d’électrolyse. Malheureusement, cette électrolyse est une opération énergivore en raison de ses limitations thermodynamiques et cinétiques. Ainsi, l’efficacité énergétique d’un tel système reste un facteur déterminant pour l’avenir de cette technologie. Parmi les systèmes d’électrolyseurs actuels, l’électrolyseur à membrane échangeuse d’anions (AEMWE) est le plus avantageux en termes de coût. Toutefois, certains verrous restent à lever avant d’envisager leur développement industriel, notamment la stabilité des membranes et des ionomères utilisés. Ces deux composants polymériques sont essentiels car d’une part, la membrane assure à la fois la séparation de H2 et de O2 et le transfert sélectif des ions entre les deux compartiments d’électrolyse, et, d’autre part, les ionomères sont des liants pour les matériaux d’électrodes (ils ont pour rôle d’assurer la conductivité ionique au sein des couches catalytiques). Aujourd’hui, l’amélioration des performances des électrolyseurs nécessite d’identifier et de développer des membranes / ionomères plus stables dans les conditions de fonctionnement. Air pollution by pesticides is a component of atmospheric pollution that remains less documented than other environments (water, soil, food) and represents a topical health problem. Furthermore, there is a lack of tools to monitor respiratory exposure to pesticides during spray application or post application. The objective of the ANR project OPAL, which the thesis is part, is to answer it by providing wearable devices for on-site and real time monitoring of pesticides in air. To do this, transducers based on the principle of anchoring transition of liquid crystals (LCs) will be used. The project consortium is composed of three academic research laboratories that bring together the complementary expertise needed. Les besoins énergétiques actuels nécessitent de trouver une alternative aux énergies fossiles polluantes. Par ailleurs, l'usage de l'hydrogène apparaît de plus en plus comme l’une des solutions pour réduire les émissions de CO2 pour atteindre les objectifs de la transition énergétique. La technique la plus prometteuse pour produire sans hydrocarbures ce précieux combustible est l’électrolyse de l’eau. Elle consiste à produire et séparer les gaz H2 et O2 à partir d’eau en utilisant une cellule d’électrolyse. Malheureusement, cette électrolyse est une opération énergivore en raison de ses limitations thermodynamiques et cinétiques. Ainsi, l’efficacité énergétique d’un tel système reste un facteur déterminant pour l’avenir de cette technologie. Parmi les systèmes d’électrolyseurs actuels, l’électrolyseur à membrane échangeuse d’anions (AEMWE) est le plus avantageux en termes de coût. Toutefois, certains verrous restent à lever avant d’envisager leur développement industriel, notamment la stabilité des membranes et des ionomères utilisés. Ces deux composants polymériques sont essentiels car d’une part, la membrane assure à la fois la séparation de H2 et de O2 et le transfert sélectif des ions entre les deux compartiments d’électrolyse, et, d’autre part, les ionomères sont des liants pour les matériaux d’électrodes (ils ont pour rôle d’assurer la conductivité ionique au sein des couches catalytiques). Aujourd’hui, l’amélioration des performances des électrolyseurs nécessite d’identifier et de développer des membranes / ionomères plus stables dans les conditions de fonctionnement. Air pollution by pesticides is a component of atmospheric pollution that remains less documented than other environments (water, soil, food) and represents a topical health problem. Furthermore, there is a lack of tools to monitor respiratory exposure to pesticides during spray application or post application. The objective of the ANR project OPAL, which the thesis is part, is to answer it by providing wearable devices for on-site and real time monitoring of pesticides in air. To do this, transducers based on the principle of anchoring transition of liquid crystals (LCs) will be used. The project consortium is composed of three academic research laboratories that bring together the complementary expertise needed. The Marie Skłodowska-Curie Actions Doctoral Network SOFTWEAR (SOFT actuators for Wearables, Exoskeletons, and Augmenting Robotics) will comprise 12 PhD students from 10 European Universities. SOFTWEAR is a highly interdisciplinary Doctoral Network in the emerging and rapidly growing field of wearables, with a unique focus on soft actuators for wearables and exoskeletons. The primary objective of SOFTWEAR is to train young researchers in the multidisciplinary science of soft actuators for integration in wearables and augmenting textiles. This will be achieved by merging chemistry, physics, mechanics, electronics, textile technology, design, human-technology interaction and ethics in a truly interdisciplinary manner, while teaching essential skills in ethics, product development, IPR and industrial realisation, thus providing a unique added value to the careers of the Researchers. This will be accomplished by on-the-job training on innovative research projects developing beyond-the-state-of-the-art soft actuator technology and integrating this into active garments and soft exoskeletons. The research will be carried out at leading academic groups and by immersion in applied projects at the industrial partners. The position will require traveling to participate in Training Schools and secondments of several months to academic and industrial associated partners.
  Applications are invited for a fully funded 4 year PhD in chemistry focused on the development of new electron accepting molecules for use in organic and tin perovskite photovoltaics. Photovoltaic devices convert sunlight directly into electricity and will play an increasingly major role in meeting humanity’s energy needs in the coming decades.

 
Pourvue 2022
 

Une partie des recherches développées au LPPI concerne la synthèse et la caractérisation de réseaux interpénétrés de polymères (RIP) qui représente la seule voie d’élaboration de « mélanges à façon» de polymères qui soit stable dans le temps.Aujourd’hui, pour continuer à proposer des solutions innovantes, il est important d’étayer notre compréhension des mécanismes de séparation de phase opérant lors de l’élaboration de tels mélanges de polymères, sachant que les combinaisons de polymères aux propriétés très différentes sont les plus difficiles à maîtriser, mais également les plus intéressantes. Paradoxalement, assez peu de modèles physiques ont été développés ces dernières années afin de décrire la thermodynamique et la dynamique de tels mélanges de polymères.

Environ 40% des objets en PVC des collections patrimoniales sont dans un état de conservation médiocre. Les principales altérations sont le jaunissement, l’exsudation, la perte de souplesse et l’encrassement. L’aspect visuel des œuvres est alors profondément modifié. Ces dégradations sont attribuées à la présence de plastifiants apportant souplesse au matériau mais dont l’absence de liaison covalente avec le PVC conduit à leur migration progressive vers la surface du matériau le rendant suintant et collant.
Un traitement chimique simple de la surface d’un PVC altéré peut-il être efficace pour freiner le vieillissement ? L’impact visuel sur l’œuvre à court et long terme de ces différentes solutions serait-il acceptable ? Les solutions envisagées sont-elles facilement applicables à des œuvres de tailles et de formes variées, parfois composites ? D’un point de vue fondamental, quelles sont les interactions du vernis avec les plastifiants et le PVC?
Pour répondre à cette problématique, le projet Eco-PVC vise ainsi à étudier l’impact à court et long terme, d’une part, de la modification chimique de la surface de PVC plastifiés et, d’autre part, de l’application d’un vernis afin de prévenir les dégradations d’un objet neuf ou dans le cadre d’un protocole de restauration. Dans le scénario actuel de transition énergétique, le stockage de l’énergie à grande échelle nécessite des batteries de faible coût, avec une sécurité importante, une faible maintenance, un nombre de cycles de charge/décharge, ainsi que, pour certains services, une puissance élevée. Les batteries Redox Flow (RFB) sont particulièrement bien adaptées pour répondre à ces exigences. Des recherches sur de nouvelles configurations cellulaires, notamment l'identification de nouveaux couples redox ainsi que la membrane les séparant, sont encore nécessaires. Ce sujet de thèse, inscrit dans un projet collaboratif avec des partenaires industriels du secteur (EDF, Sunergy), a donc pour but de développer une membrane échangeuse cationique pour une batterie Redox-Flow hybride aqueux Zinc/Manganate-Permanganate.
Pourvue 2021

Les peintures anti-corrosion actuellement utilisées dans le domaine de l’aéronautique ne seront bientôt plus compatibles avec la réglementation REACh car elles contiennent dans leur formulation des métaux, généralement à base de dérivés de Chrome(VI), composés classés CMR et ayant un fort impact sur l’Homme et l’environnement.

Les films de Langmuir permettent de contrôler l'organisation de polymères à l'interface eau-air et d'élaborer des surfaces chimiquement nano-structurées. Les phénomènes de nano-structuration ont été particulièrement étudiés dans le cas des copolymères à blocs avec différents équilibres hydrophile-lipophile. Le transfert de ces films mixtes de polymères d'épaisseur nanométrique sur un substrat solide par les technique de Langmuir-Blodgett (LB) ou de Langmuir-Schaefer (LS) permet ensuite d'obtenir des revêtements polymères sur mesure pouvant faire l'objet d'applications variées dans des domaines aussi vaste que la conversion de l'énergie, les revêtements à mouillabilité contrôlée, les biotechnologies.

MàJ le 07/01/2025