PhD 2026: MXènes fonctionnalisés comme additifs de lubrification avancés

Contexte général du projet de recherche : 

Les pertes d’énergie liées aux frottements et à l’usure représentent aujourd’hui un enjeu industriel majeur, avec un impact direct sur l’efficacité énergétique et la durée de vie des contacts. Dans ce contexte, le développement de nouveaux additifs de lubrification haute performance constitue un défi scientifique et technologique important. Parmi les nanomatériaux émergents, les MXènes attirent un intérêt croissant grâce à leurs propriétés remarquables : structure lamellaire favorable au glissement, excellente stabilité chimique, forte résistance mécanique et grande capacité de fonctionnalisation. Ces caractéristiques font des MXènes des candidats prometteurs pour réduire les frottements et limiter l’usure dans les systèmes lubrifiés.

Cependant, plusieurs verrous scientifiques doivent encore être levés avant l’intégration des MXènes dans des formulations lubrifiantes performantes. Le premier défi concerne leur dispersion homogène et leur stabilité à long terme dans les huiles, conditions indispensables pour garantir des performances fiables. La compatibilité des MXènes avec les additifs conventionnels utilisés dans les formulations industrielles constitue également un enjeu important. Par ailleurs, le contrôle de la taille et de la morphologie des feuillets est essentiel afin d’assurer une alimentation efficace du contact tribologique et de favoriser la formation de tribofilms protecteurs. La maîtrise de la composition chimique des MXènes représente un autre paramètre clé pour optimiser leurs interactions avec les surfaces en contact. Cette thèse s’inscrit dans cette dynamique et vise à développer des MXènes comme additifs de lubrification haute performance.

Objectifs de la thèse

Durant cette thèse, le/la doctorant(e) combinera différentes approches expérimentales afin de mieux comprendre le comportement tribologique des MXènes utilisés comme additifs de lubrification. Les travaux porteront sur la synthèse et la fonctionnalisation de différentes familles de MXènes, ainsi que sur leur intégration dans des formulations lubrifiantes modèles. Le/la doctorant(e) développera des protocoles de dispersion et de fonctionnalisation chimique visant à améliorer la stabilité des MXènes dans les huiles et à optimiser leurs interactions avec les surfaces en contact.

Les formulations élaborées seront ensuite évaluées à l’aide d’essais tribologiques réalisés dans des conditions contrôlées afin d’étudier leur capacité à réduire les frottements et l’usure. Les mécanismes de lubrification seront analysés à travers une caractérisation approfondie des surfaces et des tribofilms formés pendant les essais. L’objectif sera d’identifier les mécanismes responsables des performances observées et d’établir les relations entre la structure et la chimie des MXènes, leur fonctionnalisation et leur comportement tribologique.

en savoir plus sur le sujet ici :  

https://www.cemef.minesparis.psl.eu/wp-content/uploads/2026/05/These2CEMEF_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 titulaire d’un Master 2, avec de solides bases en science des matériaux et en chimie, ainsi qu’un réel intérêt pour le travail expérimental.

Une première expérience en synthèse et fonctionnalisation de nanomatériaux constituera un atout important. 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, formulation et tribologie.

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