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Imagerie thermique super resolue pour l'optimisation des transferts d'énergie dans les microsystèmes
Déposée le 20/02/2023
Présentation du sujet :
Avec le développement des systèmes intelligents et autonomes, le développement de sources portables d’énergie efficaces est devenu critique. Ces systèmes regroupent aussi bien les microbatteries que les piles à combustibles microfluidiques, deux applications qui sont actuellement développées au sein de l’équipe Imagerie et Caractérisation Thermique (ICT) de l’I2M. Les performances de ces systèmes dépendent de la température1, et une étude approfondie des propriétés thermiques et de la distribution de la chaleur à des échelles inférieure au micron est nécessaire. Ces résolutions spatiales sont requises pour dégager des pistes d’amélioration et de nouvelles architectures thermiquement optimisées au sein de ces procédés.
Un microscope multispectral pour la mesure du champ de température de surface où au sein de puces microfluidique a été développé au laboratoire pour compléter nos capacités de caractérisation2–4. Nos dispositifs actuels sont limités par la diffraction de la lumière (résolution spatiale d’environ ). Pour dépasser cette limite optique, le but est de mesurer plusieurs champs de température d’un même objet décalée d’une centaine de nanomètre. Puis par méthode inverse, de reconstruire le champ de température à l’échelle submicrométrique. Une fois la technique développée sur des matériaux modèles, des mesures de champs de température au sein de systèmes énergétiques fabriqués au laboratoire (microbatteries, pile à combustible microfluidique, batterie à flux…) seront effectuées.
Plus spécifiquement, les objectifs de cette thèse sont :
- de faire une étude bibliographique sur les méthodes de microscopie thermique 2D super-résolue ;
- de faire évoluer le banc expérimental pour finaliser les capacités de mesure sub-micrométrique ;
- de valider l’instrumentation sur un échantillon de référence ;
- de réaliser des mesures de température au sein de systèmes énergétiques à microéchelle.
Figure 1. Concept de la réalisation d'une mesure de microscopie thermique super-résolue
Profil du/de la candidat.e recherché.e :
L’étudiant.e devra avoir un bagage solide en science de l’ingénieur et en particulier en montage optique, instrumentation et traitement des données. Un goût prononcé pour l’expérimental est requis pour cette thèse, et des connaissances en transferts thermiques et imagerie seraient appréciées.
Rémunération : environ 2135€ brut/mois
Références
1. Xiong, G., Kundu, A. & Fisher, T. S. Thermal Effects in Supercapacitors. (Springer International Publishing, 2015). doi:10.1007/978-3-319-20242-6.
2. Bourges, C. et al. Infrared thermotransmittance-based temperature field measurements in semitransparent media. arXiv (2022) doi:10.48550/arXiv.2211.00275.
3. Battaglia, J.-L. et al. The periodic pulse photothermal radiometry technique within the front face configuration. Measurement158, 107691 (2020).
4. Aouali, A. et al. 3D infrared thermospectroscopic imaging. Sci. Rep.10, 22310 (2020).
Date de début souhaitée : 01/10/2023
Lieu : I2M site A11
Contact : Jérémie Maire & Stéphane Chevalier
email : jeremie.maire@u-bordeaux.fr, stephane.chevalier@u-bordeaux.fr
téléphone : 05 40 00 34 11
Encadrants : Jérémie Maire (I2M-TREFLE), Stéphane Chevalier (I2M-TREFLE) & Jean-Luc Battaglia (I2M-TREFLE)
Mots clés : Transferts thermiques, Optique, Instrumentation, Méthodes Inverse, Energétique
Equipe d’accueil : https://www.i2m.u-bordeaux.fr/Recherche/TREFLE-Transferts-Fluides-Energetique/ICT-Imagerie-et-Caracterisation-Thermique
Contact
Jérémie Maire
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05 40 00 34 11
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Stéphane Chevalier
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