PhD 2026: Élaboration d’une nouvelle génération de composites métal–MXenes à hautes performances mécaniques et tribologiques

Contexte général du projet de recherche : 

Depuis une quinzaine d’années, les matériaux bidimensionnels ont changé la conception des nouveaux matériaux. Initialement dominé par le graphène, le domaine s’est élargi avec l’apparition des MXenes en 2011, une famille de carbures et nitrures métalliques lamellaires aujourd’hui très étudiée.

Les MXenes associent des propriétés rarement réunies : excellente conductivité électrique, bonne rigidité, stabilité thermique élevée et chimie de surface riche et modulable.

Objectifs de la thèse

Cette thèse vise à concevoir des composites métalliques renforcés par des phases MAX (Ti₃AlC₂) et des MXènes (Ti₃C₂Tz, où Tz désigne les terminaisons –F, –Cl, –OH, etc.), en utilisant le procédé SPS (Spark Plasma Sintering), qui associe compaction en matrice fermée et chauffage par effet Joule afin d’obtenir des performances tribologiques et mécaniques améliorées.

Une première phase consistera en une étude bibliographique approfondie pour analyser les travaux existants sur les composites à base de phases MAX et MXenes, identifier les verrous scientifiques et technologiques, et définir les orientations expérimentales pertinentes.

La partie expérimentale du projet cherchera à établir des liens entre la morphologie, la taille et la proportion des phases renforçantes, leur dispersion dans la matrice et le comportement global du matériau, afin d’identifier le meilleur compromis entre résistance mécanique et performance tribologique. La démarche reposera sur une caractérisation fine de la microstructure des composites, ainsi que sur l’évaluation de leurs propriétés mécaniques (indentation, compression) et tribologiques dans différentes conditions opératoires.

Une attention particulière sera portée à l’analyse des mécanismes d’usure et de déformation pour établir des relations structure–propriétés–performances et optimiser ces composites pour des applications industrielles.

en savoir plus sur le sujet ici :  these-1-CEMEF-IMRA_2026.pdf

Point fort du sujet :

Cette thèse s’inscrit dans une chaire conjointe entre Mines Paris et IMRA Europe, regroupant quatre projets doctoraux sur cinq ans, visant à explorer le potentiel des MXenes dans des domaines variés tels que les transports, la robotique ou le biomédical. Elle offre au doctorant l’opportunité de contribuer à un sujet à fort impact scientifique et industriel, à l’interface entre ingénierie des matériaux et tribologie, avec de réelles perspectives applicatives et une bonne visibilité académique.

La proximité des deux partenaires, tous deux situés à Sophia Antipolis, facilite les échanges, l’intégration et le travail collaboratif. Cette collaboration donne également accès à des compétences complémentaires et à des équipements expérimentaux de pointe (microscopie électronique, XRD, XPS, tribologie, etc.), offrant un environnement de recherche complet et particulièrement stimulant.

Centre de Mise en Forme des Matériaux (CEMEF)

Leader mondial dans le domaine des matériaux, des procédés et de leur modélisation, le CEMEF réalise une recherche partenariale avec l'industrie et forme des experts (doctorats et mastère spécialisé).

Pluridisciplinaire, le CEMEF étudie tous les types de matériaux (métaux et alliages métalliques, polymères synthétiques et issus de la biomasse, composites, béton...) et de procédés industriels en s’intéressant aux différentes étapes de la vie du matériau : élaboration -> mise en forme -> traitements thermiques -> assemblage -> propriétés d'usage -> recyclage.

Elément majeur d’innovation, sa compréhension du comportement des matériaux aux différentes échelles, de l'interaction outil-matière, de l’impact des procédés sur les propriétés finales permet l’optimisation et le développement de procédés de fabrication de plus en plus complexes et contraints (technologie, énergie, environnement…).

Il s’appuie sur des approches couplant techniques expérimentales et modélisations numériques

Le CEMEF, c'est plus de 160 ingénieurs, chercheurs, étudiants, techniciens, animés par la même curiosité face à la complexité des phénomènes, la même envie de se dépasser pour agrandir le champ des connaissances, le même goût du défi scientifique.

C’est un centre de recherche de MINES ParisTech, associé au CNRS.

Spécialisations : polymères, bioplastiques, composites, métaux, alliages métalliques, transformation des matériaux, physique, mécanique, thermique, propriétés d'emploi, tenue en service, modélisation numérique, développement logiciel, calcul intensif, surfaces.

Nous recherchons un(e) candidat(e) diplômé(e) d’une école d’ingénieur et/ou d’un M2, avec de solides bases en science des matériaux (ou domaine connexe) et un réel intérêt pour le travail expérimental.

Une première expérience en tribologie et/ou en élaboration et caractérisation des matériaux constituera un atout fort.

Le/la candidat(e) devra faire preuve d’autonomie, de rigueur scientifique et de curiosité pour s’investir dans un sujet à l’interface entre matériaux, procédés et tribologie.

Une bonne capacité d’analyse et de synthèse est attendue, ainsi qu’un goût pour l’innovation et la résolution de problèmes. Des qualités d’adaptabilité, de créativité et de communication en anglais seront essentielles pour évoluer efficacement dans un environnement de recherche collaboratif.

Pour postuler : 

Envoyer votre dossier à imene.lahouij@minesparis.psl.eu