Design de nouveaux polymères moussés pour réduire leur impact environnemental
Contexte :
Les défis socio-économiques majeurs auxquels doit faire face l'industrie, en particulier dans le secteur des matériaux polymères, concernent la réduction de l'impact environnemental de leurs produits. Cette démarche nécessite d'améliorer la recyclabilité et/ou la réutilisabilité des produits, ainsi que de réduire considérablement la quantité de matières premières et d'énergie nécessaires à leur production.
Une des solutions est d'utiliser des matériaux alvéolaires pour réduire la quantité de matière pour leur fabrication ainsi que la consommation d'énergie lors de leur utilisation. Les types d'agents de gonflement existant sont les agents chimiques et physiques. Les agents chimiques étant souvent contraignants au point de vue de toxicité, l'industrie s'oriente de plus en plus vers l'utilisation d'agents physiques. Parmi ces derniers, le CO2 supercritique (scCO2) est fréquemment utilisé, il est sûr, non-toxique, stable, et présente des conditions critiques facilement accessibles. Il améliore la transformabilité de différents types de polymères et permet le développement de nouveaux produits industriels avec de meilleures performances et diverses applications fonctionnelles, tout en maintenant leur recyclabilité. Pour les mousses polymères en particulier, il existe un corpus croissant de recherches visant à établir une connexion plus directe entre les paramètres de processus et les comportements au moussage.
L'un des mécanismes les plus importants qui influencera le comportement au moussage est la sorption du CO2 dans une matrice polymère pendant l'étape de saturation en gaz, entraînant un gonflement et une plastification du polymère. Le taux de sorption de CO2 et les changements dans les propriétés rhéologiques du système gaz-polymère causés par le CO2 dissous jouent un rôle crucial dans le contrôle du processus de moussage, en particulier dans des configurations continues afin d'augmenter la production. Une meilleure compréhension du mécanisme de sorption du scCO2 aura un impact direct sur l'amélioration des processus industriels existants et contribuera à réduire leur empreinte écologique.
Description et objectifs du projet :
Dans le cadre du projet MATPRODEFI, cette thèse vise à quantifier l'effet de gonflement et de plastification du scCO2 sur les grands polymères à l'état fondu, suivant ces deux axes principaux :
- Ajuster des propriétés du matériau via la formulation (quantité de CO2, diffusion de CO2, ajout de l'agent nucléant, copolymères, …) et via des conditions opératoires (pression, température, taux de dépressurisation) pour contrôler le moussage du polymère.
- Etablir les relations entre les paramètres de processus, la concentration de CO2 dans la matrice et la rhéologie du polymère fondu, dans la perspective d'utiliser cette compréhension pour contrôler la structure alvéolaire des polymères produits par un procédé d'extrusion.
Le candidat sera plus particulièrement chargé de :
- Participer au développement d'un dispositif expérimental pour mesurer correctement la quantité de CO2 dissous en fonction de la pression/saturation de température avec une résolution temporelle plus élevée ;
- Caractériser le gonflement du polymère causé par le CO2 ;
- Estimer le coefficient de diffusion du CO2 dans le matériau ;
- Étudier les effets du CO2 sur la rhéologie en extension et la viscoélasticité du matériau en lien avec la morphologie visée des mousses.
Laboratoire d'accueil et conditions de travail :
Le projet sera mené sur le site de Saint-Etienne au laboratoire IMP (Ingénierie des Matériaux Polymères), une unité mixte de recherche entre le CNRS, l'INSA Lyon, l'Université Lyon 1 et l'Université Jean Monnet. L'IMP est réputé pour son expertise scientifique, ses activités de recherche sur les matériaux polymères et une forte collaboration avec l'industrie. Au sein de ses six pôles de recherche et de ses multiples plates-formes techniques, notamment FLUSCRITEX dédiée à l'étude du scCO2, la personne recrutée disposera des moyens nécessaires pour mener à bien ce travail.
Profil attendu :
Le candidat ou la candidate doit être très motivé(e) par le travail expérimental et le développement de dispositifs expérimentaux, et avoir des compétences en chimie physique ou en science des polymères au niveau Master/Ingénieur (ou équivalent). Des expériences antérieures en acquisition d'images et en techniques de traitement des polymères sont bénéfiques mais non obligatoires.
Contract :
Le candidat ou la candidate disposera d'un contrat de 3 ans entièrement financé, avec un salaire brut d'environ 2100€ par mois.
Candidature :
Veuillez envoyer votre candidature (CV, lettre de motivation et références) par courrier électronique à :
- Anh Vu NGUYEN LE : anh.vu.nguyen.le @ univ-st-etienne.fr
- Yvan CHALAMET : yvan.chalamet @ univ-st-etienne.fr
- Jean-Charles MAJESTE : jean.charles.majeste @ univ-st-etienne.fr
Deadline :
15/10/2023
Formulation of extrudable electrolytes and electrodes for use in new generation batteries.
Formulation of extrudable electrolytes and electrodes for use in new generation batteries (pdf télécheargeable)
Topics :
In the frame of the French program PEPR (Priority research programmes and equipment) Batteries, IMP is involved in a research project entitled LIMASSE (Lithium MetAl Solid State battEries) for the development of 5th generation all solid state lithium metal batteries. This project involves many French universities as well as CNRS and CEA. The PhD project targets the formulation of electrolytes and electrodes, usable in the lithium-sulfur technology, that could be processed and shaped by extrusion. These formulations will combine polymers, sulfurs and lithiated oxides. The development aims at obtaining ionic and electronic conduction by means of the control of the blend morphology and geometry during processing by extrusion.
Context :
The PhD will mainly be based in the Saint-Etienne site of the IMP laboratory (https://imp.univ-st-etienne.fr). The thesis project will be linked to other project stakeholders for electrochemical characterization, therefore some research experiments in the partner laboratories should be planned (Collége de France and CEA).
Required Skills:
Solid knowledge in polymer materials and characterization and possibly processing is required. Knowledge of electrochemistry is a plus.
Send CV and cover letter to :
Prof. Christian Carrot : carrot @ univ-st-etienne.fr
Dr. Melinda Desse : melinda.desse @ univ-st-etienne.fr
Model and Robust Greener soft Colloids : Tunable materials for advancing polymer science and new applicationsOffre de thèse
Research project :
In the rich landscape of soft colloids, fundamental understanding required to synthetize well defined “model” systems that are homogenous at different scales. For microgel, a free-defect structure corresponds to a homogenous crosslink density, without “loop” and free dandling
chain, and a narrow distribution in size. In industrial application, costs, performance and straightforward production lead to complex soft colloid systems with heterogeneous size and microstructure. Their different architectures offer many possibilities to tailor flow properties and performance of the complex
fluid. This balance between heterogeneity and homogeneity is also observed in other scientific field, like in biology for plant classification. In colloid science, we can associate to the balance between heterogeneity and homogeneity the concept of model and robust system.
Within the framework of the ANR project MrGreco, the objective of this PhD project is to design “Model” and “robust” Greener soft colloids, to investigate the impact of their homogeneous/heterogeneous internal structures on properties. To achieve this objective, the greener soft colloids will be fashioned from a bio-based polymer, the chitosan. Comparison between “Model” and “robust” greener soft colloids will be discussed in term of fundamental approach, performances and biodegradability, to finally explore specific applications, such as the 3D printing of bio-inks and the formulation for hair care cosmetics.
This project will be integrated within the laboratory IMP (UMR CNRS 5223) between Saint-Etienne (Université Jean Monnet, main location), and Lyon (Université Claude Bernard Lyon 1). The IMP team is renowned for his research activities in polymer science, with important facilities. Its main research aim is to establish and to control relationships between chemistry, structure, rheology and processing.
Candidate profile :
Highly motivated students with a Master/Ingénieur degree, or equivalent, in the field of polymer science (chemistry and physical-chemistry) are encouraged to apply. A prior knowledge on process (twin-screw extruders), rheology and scattering techniques will be also appreciate. Excellent writing and oral communication skills.
Application :
Send to the contact below your CV, cover letter, grades and qualification (achieved and/or expected), and two references for recommendation letter.
Deadline for application : 20th April 2023.
Duration : 36-months contract, from September 2023.
Location : France, Saint-Etienne, with regular secondment at Lyon.
Contacts : Dr. Fabien Dutertre, IMP (fabien.dutertre @ univ-st-etienne.fr).
