Réfrigération électrocalorique

Electrocaloric cooling

• Auteur / Autrice : Elie Zoghbi
• Direction : Martino Lobue
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio-physics and engineering
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : MME - Matériaux Magnétiques pour l'Energie
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay

Mots clés

Mots clés libres

Matériaux électrocaloriques

Actionnement électrostatique

Actionnement électrostatique

Electrocaloric material

Electrostatic actuation

Electrostatic actuation

Résumé

Le doctorant travaillera sur un système de réfrigération utilisant des couches céramiques électrocaloriques comme réfrigérant et un actionneur électrostatique pour contrôler le flux thermique. Il s'intéressera plus spécifiquement à l'actionnement électrostatique, lequel est à la croisée de plusieurs phénomènes : la mécanique de la couche céramique (avec la présence d'instabilité mécanique), la pression électrostatique, les phénomènes de conduction dans l'air et dans le matériau (apparition de décharges partielles, possible ionisation Townsend), les forces d'adhésion, la polarisation du ferroélectrique à l'interface, etc. Il s'agit d'un sujet multiphysique où la curiosité et la méthodologie du doctorant seront une qualité sine qua non à la compréhension de phénomène et au développement d'un système fonctionnel. Afin d'aborder ce sujet peu étudié jusqu'ici, un banc de test sera exploité dans le but de valider nos modèles. Le candidat devra présenter des bases en physique avec, si possible, une expertise renforcée en mécanique, matériau diélectrique/ferroélectrique, mécanisme d'adhésion, en électronique et/ou en électromagnétisme. Le candidat recruté (plus orienté système) travaillera au laboratoire SATIE de l'ENS Paris-Saclay, en interaction forte avec un autre doctorant (plus orienté matériau) du laboratoire SPMS de CentraleSupElec. Les deux candidats interagiront aussi fortement avec le Jožef Stefan Institute en Slovénie.

The PhD student will work on a refrigeration prototype using electorcaloric ceramic films as refrigerant, and an electrostatic actuator for driving the device thermal flux. More specifically, he will focus on the electrostatic actuation, which is at the crossroads of several phenomena: film mechanics (with the presence of mechanical instability), electrostatic pressure, various conduction phenomena in the air and within the material (appearance of partial discharges, possible Townsend ionization), adhesion forces, polarization of the ferroelectric at the interface, etc... During the Phd, a test bench will be developed and used to understand the underlying physics. This is a multiphysics subject where the candidate curiosity and methodology will be mandatory attributes for understanding the studied phenomena and for developing a functioning system. The candidate will need a knowledge of physics. Furthermore, strong expertise in mechanics, dielectric/ferroelectric materials, adhesion mechanisms, electronics and/or electromagnetism will be welcome. The candidate (more system-oriented) will work at the SATIE laboratory at ENS Paris-Saclay, in close collaboration with a PhD student (more material-oriented) at the SPMS laboratory at CentraleSupElec. ENS Paris-Saclay and CentraleSupElec are both part of the top scientific cluster Paris-Saclay. Both candidates will interact closely with the Jožef Stefan Institute in Slovenia.