Développement de nouveaux transducteurs magnétoélectriques pour la télé-alimentation de micro-systèmes implantés dans des milieux complexes

Investigation of new magnetoelectric transducers for remote powering of micro-systems in complex environments

• Auteur / Autrice : Sheno Karimi
• Direction : Hakeim Talleb, Aurélie Gensbittel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 05/06/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Elie Lefeuvre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Holé
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Souad Ammar, Vincent Loyau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs (technologie)

Matériaux -- Propriétés électromagnétiques

Éléments finis, Méthode des

Transducteurs

Mots clés libres

Matériaux magnétoélectriques

Télé-alimentation

Capteurs biomédicaux

Magnetoelectric materials

Tele-powering

Biomedical sensors

Résumé

La thèse propose à une analyse approfondie des matériaux composites magnétoélectriques en tant que source potentielle d'énergie pour les capteurs intégrés dans des environnements complexes. Une attention particulière est accordée aux structures en forme de disques et d'anneaux en raison de leurs performances prometteuses dans le contexte des systèmes embarqués. Les travaux de recherche englobent une modélisation analytique, utilisant des circuits électriques équivalents, ainsi qu'une modélisation non linéaire visant à décrire le comportement des matériaux magnétostrictifs. Pour aborder des structures moins accessibles par des modèles analytiques, des codes de simulation basés sur la méthode des éléments finis en 2D axisymétrique sont développés. Ces outils permettent de prédire les propriétés de structures variées en termes de dimensions et de formes, ainsi que d'évaluer divers matériaux. L'objectif principal est de concevoir des structures optimales en termes de performance pour les applications spécifiques envisagées.

The thesis undertakes an in-depth study of magneto-electric composite materials as a potential energy source for sensors embedded in complex environments. Special emphasis is placed on disk and ring-shaped structures due to their promising performance in the context of embedded systems. The research work encompasses both analytical modeling, using equivalent electrical circuits, and nonlinear modeling aimed at describing the behavior of magnetostrictive materials. To address structures less amenable to analytical models, simulation codes based on the 2D axisymmetric finite element method are developed. These tools enable the prediction of properties for various structures in terms of dimensions and shapes, as well as the assessment of different materials. The primary objective is to design optimal structures in terms of performance for the envisaged applications.