À propos du poste
Le travail consiste à mesurer et modéliser les propriétés thermodynamiques et cinétiques des biocarbones, à élaborer des diagrammes de phases multicomposants, à utiliser le machine learning pour l’optimisation des matériaux, et à intégrer des données expérimentales et numériques afin d’améliorer les performances des composites pour le stockage d’énergie.
Responsabilités
- Mesurer et modéliser des grandeurs thermodynamiques et cinétiques des matériaux
- Analyser la dissolution, la précipitation, la nucléation, la croissance et la stabilité des grains dans les composites à base de biocarbones
- Élaborer un diagramme de phases intégrant plusieurs composants chimiques
- Confronter les résultats expérimentaux aux simulations thermodynamiques
- Appliquer des méthodes de machine learning pour prédire les comportements thermodynamiques et cinétiques
- Intégrer dans les modèles des propriétés macroscopiques, des descripteurs moléculaires et des données sur les défauts microstructuraux
- Optimiser les caractéristiques thermophysiques et chimiques des biocarbones
- Améliorer les protocoles expérimentaux et les approches numériques utilisées
Mode de travail
Hybrid — IMT Mines Albi, laboratoires partenaires aux États-Unis, France, Inde
ENVIRONNEMENT DU POSTE
École du ministère en charge de l'industrie, IMT Mines Albi est une école de l’Institut Mines-Télécom, 1er groupe d’écoles d’ingénieurs et de management de France. À l'avant-garde des enjeux industriels et académiques sur la scène internationale, elle agit comme un moteur scientifique et économique territorial en combinant ses 4 missions - former des ingénieurs en intégrant la dynamique du développement durable, faire de la recherche scientifique, contribuer au développement économique et diffuser la culture des sciences, des techniques et de l'innovation - en un cercle vertueux et porteur d'innovation. Son positionnement en matière de formation et de recherche la place IMT Mines Albi comme école de référence sur trois des quatre thématiques de l’IMT, à savoir l’industrie du futur responsable, l’énergie, économie circulaire et société ainsi que l’ingénierie, santé et bien-être. IMT Mines Albi s‘est dotée en 2023 et pour une période quinquennale, d’un plan stratégique décliné en 7 grandes actions, répondant ainsi aux orientations stratégiques du groupe IMT à laquelle elle appartient. Le poste est à pourvoir au sein du Centre RAPSODEE (Recherche d'Albi en génie des Procédés des SOlides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement), unité mixte de recherche CNRS dédiée aux procédés, matériaux et énergies durables. La thèse sera dirigée par le professeur Ange Nzihou et codirigée par un chercheur de l'université de Princeton (États-Unis).
MISSIONS ET ACTIVITÉS PRINCIPALES
Ce travail s’inscrit dans un projet ERC (European Research Council) Advanced Grant. L’ERC est une organisation européenne de financement qui soutient des projets de recherche de rupture à travers des appels à projets très compétitifs, dans le cadre du programme Horizon Europe de l’Union européenne. Le projet ERC vise à évaluer la capacité de stockage de composites innovants en biocarbones. Il s’agit d’une famille de matériaux carbonés avancés et durables issus de la biomasse, permettant de stocker l’énergie dans différents environnements, contrairement à la plupart des solutions actuelles reposant sur des matériaux d’origine fossile ou non durables. Cela devrait se traduire par une réduction notable des émissions de CO₂ et des économies d’énergie. Les travaux seront menés dans un environnement international, avec des visites régulières dans les laboratoires de partenaires en France, en Inde et aux États-Unis. Les études actuelles se concentrent sur la sélection des matières premières issues de la biomasse, leur caractérisation, ainsi que sur la pyrolyse et la graphitisation pour produire des composites de biocarbones, ainsi que sur leur utilisation pour le stockage d'énergie dans diverses configurations et environnements.
ACTIVITÉS PRINCIPALES
Dans le cadre de ce projet ERC et parallèlement à d'autres études en cours au sein de notre groupe de recherche, ce travail de doctorat sera axé sur la mesure et le calcul de données thermodynamiques et cinétiques. La compréhension du comportement cinétique et thermodynamique, à savoir la dissolution-précipitation, la nucléation, la croissance et la stabilité des grains du composite à base de biocarbones pendant leur formation, sera déterminée notamment par l'élaboration d'un diagramme de phases à plusieurs composants. Les données issues de l'expérience seront comparées à celles issues de la modélisation. Par ailleurs, des méthodes d'apprentissage automatique (Machine Learning) seront utilisées pour prédire et optimiser les propriétés thermodynamiques et cinétiques des matériaux à base de biochar étudiés. Le modèle sera développé en intégrant des macropropriétés mesurables des matériaux, telles que les coefficients de dilatation thermique et le coefficient de Poisson, des descripteurs moléculaires (densité, température de fusion, entropie, etc.), ainsi que des informations sur les défauts microstructuraux et l'organisation structurale aux échelles micrométriques. La combinaison des travaux expérimentaux, de la modélisation et de la simulation devrait permettre d'optimiser les propriétés thermophysiques et chimiques des biocarbones, tout en affinant les approches expérimentales et numériques mises en œuvre.
FORMATION ET COMPÉTENCES
Niveau de formation et/ou expérience minimums requis : Master (ou équivalent) en génie des procédés, génie des matériaux, science des matériaux ou chimie physique. Compétences, connaissances et expériences souhaitables : • Connaissances en thermodynamique (thermodynamique des fluides et des solides, diagrammes de phases) et/ou en modélisation cinétique • Compétences en programmation (par exemple, analyse de données, calcul scientifique, quantification des incertitudes et optimisation des modèles, machine learning) • Expérience des techniques de caractérisation des matériaux telles que la diffraction des rayons X (XRD), la spectroscopie de photoémission (XPS), l'analyse thermogravimétrique et calorimétrique (TGA-DSC) et la sorption d'azote (N₂) • Connaissance des techniques de microscopie et de spectroscopie (SEM-EDS, HR-TEM, spectroscopie Raman, spectroscopie NMR) Capacités et aptitudes : • Rigueur scientifique, capacité d’analyse et de synthèse • Autonomie et esprit d’initiative • Un intérêt marqué pour les travaux expérimentaux • Bonne communication écrite et orale en anglais
Other
- Poste basé à IMT Mines Albi et dans les laboratoires partenaires aux États-Unis
- Séjours de recherche prévus dans les laboratoires de partenaires internationaux aux États-Unis, en France et en Inde
- Date limite de candidature : 31 août 2026
- Documents requis : CV, lettre de motivation et 1 ou 2 lettres de recommandation
- Contact : auriane.agard@mines-albi.fr
- Contrat : CDD 36 mois
- Langue de communication : anglais (bonne communication écrite et orale requise)
