Thèse soutenue

Métamatériaux thermiques intelligents
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Auteur / Autrice : Qingxiang Ji
Direction : Vincent LaudeJun LiangXiangqiao YanMuamer Kadic
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur
Date : Soutenance le 30/07/2021
Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté en cotutelle avec Harbin Institute of Technology (Chine)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : FEMTO-ST Franche Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies - Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) / FEMTO-ST
Etablissement de préparation : Université de Franche-Comté
Jury : Président / Présidente : Geng-Kai Hu
Examinateurs / Examinatrices : Vincent Laude, Jun Liang, Xiangqiao Yan, Muamer Kadic, Geng-Kai Hu, Richard V. Craster, Chengwei Qiu, Linzhi Wu
Rapporteurs / Rapporteuses : Richard V. Craster, Chengwei Qiu

Mots clés

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Résumé

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Cette thèse porte principalement sur les métamatériaux thermiques, y compris les méta-composants thermiques qui peuvent manipuler activement un flux de chaleur, et les métamatériaux sensibles à la chaleur qui peuvent se déformer de manière contrôlée en réponse à des stimuli thermiques externes. Nous proposons une méthode pour concevoir des capes de camouflage thermique 3D de forme arbitraire. Sur la base de cette approche, nous étudions les performances de camouflage en régime permanent et transitoire. Ensuite, nous proposons une feuille de route générale pour construire des dispositifs de récupération thermique avec une conception de la microstructure. Le dispositif est réalisé avec des matériaux naturellement disponibles. Les résultats tant numériques qu'expérimentaux démontrent de bonnes performances de récupération thermique. En plus des travaux mentionnés ci-dessus sur le contrôle de la conduction thermique dans le plan, nous proposons également une approche de milieu multicouche pour manipuler de manière flexible le rayonnement thermique hors plan. Sur la base de cette approche, nous réalisons des fonctionnalités telles que le camouflage infrarouge, le codage thermique et l'illusion thermique. Enfin, nous proposons des métamatériaux thermomécaniques capables de générer des déformations élémentaires (translation et rotation) en réaction à des stimuli thermiques. Nous vérifions que les performances induites sont thermiquement précises, stables et réversibles par des simulations et des expériences. Le comportement d'actionnement est également étudié.