Elaboration par fabrication additive et caractérisation de capteurs piézoélectriques de géométries complexes

Le laboratoire CERAMATHS (de l'Université Polytechnique Hauts-de-France) mène des recherches fondamentales dans le domaine des matériaux céramiques, avec une expertise reconnue dans l’élaboration, la mise en forme et la caractérisation physico-chimique de ces matériaux. Il développe actuellement des matériaux céramiques avancés, notamment sans plomb ("verts"), dans une optique de durabilité et de performance, en maîtrisant l’ensemble du procédé : de la synthèse des poudres à leur frittage, en passant par des techniques de mise en forme compatibles avec la fabrication additive. Ces matériaux trouvent des applications dans les domaines du transport, de l’énergie et du développement durable, en réponse aux enjeux environnementaux actuels.

Ce sujet de stage a comme objectif l’élaboration de matériaux céramiques piézoélectriques et leur caractérisation physico-chimique et électrique pour différentes applications (capteurs, transducteurs, récupération d'énergie). Ce travail se place dans un contexte applicatif visant au développement de compositions aux meilleures caractéristiques piézoélectriques possibles avec des géométries non conventionnelles en utilisant des matériaux sans plomb, à base de BT (Titanate de Barium) dopé ou à base de BNT (Titanate de Bismute et de Sodium.

La fabrication additive constitue un levier technologique clé dans ce domaine. Elle permet de concevoir des capteurs aux géométries complexes, légers et personnalisés. Cette approche contribue à la durabilité du système en limitant les déchets et en valorisant l’utilisation de matériaux écoresponsables. L’emploi de matériaux « verts », tels que des piézo-céramiques sans plomb, s’inscrit pleinement dans une logique de développement durable.

Ce travail de stage sera dans le cadre d'une collaboration entre des chercheurs dans les matériaux et dans les mathématiques appliquées afin de relier la modélisation mathématique à la fabrication expérimentale de ces capteurs de géométries complexes.

Le travail du stagiaire sera en lien avec la partie matériau à savoir :

- Synthèse de poudres céramiques piézoélectriques sans plomb

- Elaboration de céramiques massives par voir conventionnelle et par techniques additives, en particulier la technique de stéréolithographie (SLA)

- Caractérisations physico-chimiques et électriques (diélectriques, piézoélectriques et ferroélectriques)

- Master en matériaux ou équivalent

- Connaissances en techniques d’élaboration et de caractérisation des matériaux céramiques

- Anglais scientifique : bonnes compétences en lecture

- Capacité d’adaptation dans un environnement multidisciplinaire

- Autonomie, rigueur scientifique et esprit d’initiative.

- Compétences en modélisation par éléments finis est un plus