Matériaux composites magnétiques pour le blindage de l’électronique embarquée

Le laboratoire est une unité mixte CNRS, CentraleSupelec, Université Paris-Saclay et Sorbonne Université. Créé en 2015, il est le fruit de la fusion du LGEP (Laboratoire de Génie Electrique de Paris, unité mixte d’origine) avec une partie de l’équipe d’accueil d’ex-Supélec et l’équipe d’accueil L2E (Laboratoire d’Electronique et d’Electromagnétisme) de Sorbonne Université. Il est installé sur le campus de CentraleSupélec de l’Université Paris-Saclay à Gif-sur-Yvette et sur le campus Pierre et Marie Curie de Sorbonne Université à Paris.

Avec 250 collaborateurs, dont 130 permanents (chercheurs, enseignants-chercheurs, ingénieurs et techniciens) et environ 80 doctorants, il constitue l’un des laboratoires les plus importants en Ile de France dans le domaine de l’«Electrical Engineering ». Il relève exclusivement des sections 08 du CNRS et 63 du CNU.

Contexte et objectif du stage :

Le blindage électromagnétique est l'un des moyens techniques les plus importants pour résoudre les problèmes liés au rayonnement électromagnétique et aux interférences électromagnétiques. Il permet de protéger les appareils électroniques contre les interférences électromagnétiques. Les champs magnétiques peuvent être divisés en champs magnétiques à haute fréquence (f>1 MHz) et champs magnétiques à basse fréquence (f < 1MHz). Les dispositifs fonctionnant avec les champs magnétiques à basse fréquence peuvent générer des interférences magnétiques indésirables, ce qui non seulement affecte le fonctionnement des équipements électroniques et électriques environnant, et peut engendrer des problèmes de santé chez les êtres vivants. Les matériaux magnétiques à haute perméabilité sont couramment utilisés pour protéger contre les champs magnétiques à basse fréquence. En effet, lorsque la source du champ est située à l'intérieur du dispositif de protection, les lignes de champs magnétiques sont maintenues à l'intérieur du blindage magnétique sans fuite vers l'extérieur, ce qui se traduit par une atténuation du champ magnétique.

Le blindage magnétique traditionnel utilise du fer pur, de l'acier au silicium, du permalloy ou de la ferrite. Malheureusement, les performances avec ces matériaux sont médiocres, ils sont encombrants et sont également très peu flexible ce qui réduit le champ d'application. Les composites magnétiques pour de blindage ont attiré de nombreux chercheurs et se sont développés rapidement en raison de leurs caractéristiques, notamment leur flexibilité de conception et leur efficacité de blindage élevé.

Dans ce projet, nous nous intéressons particulièrement aux matériaux composites magnétiques laminaires formés de plusieurs couches. Ces composites laminaires peuvent être préparés de différentes manières, par exemple en combinant des couches de matériaux polymères et de métaux magnétiques doux, en alternant le dépôt de films minces d'oxyde et de métaux magnétiques doux ou encore en assemblant différentes combinaisons de matériaux. Ce type de matériaux présente un fort intérêt pour la réduction du rayonnement électromagnétique émis par les convertisseurs de puissance embarqués fonctionnant en basse fréquence.

Le premier objectif de ce stage sera de mener une étude bibliographique pour identifier et comprendre les mécanismes physiques permettant l’atténuation des champs rayonnés. Cette étude permettra d’identifier les types de matériaux à associer pour former le matériau composite laminaire adéquat pour ce cas d’application.

La seconde étape sera d’utiliser les outils de modélisation numérique pour dimensionner un boitier de blindage pouvant transporter ces convertisseurs de puissance.

La dernière étape sera de concevoir ce boitier et à le tester expérimentalement sur le banc champ proche disponible au laboratoire.

Etudiant en Master 2  ou en dernière année d'école d'ingénieurs ayant des connaissances en modélisation.