Etude mécanique expérimentale de métamatériaux mécaniques 2D multi-domaines fabriqués par impression 3D

Contrat

Stage M2

Localisation

CEA Saclay, (91) Essonne, France

Date limite de candidature

1 mars 2025

Disponibilité du poste

14 avril 2025

Durée du contrat (minimum)

6 mois

Référence

2025-etude-mecanique-experimentale-de-metamateriaux-mec-fr

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Domaine, spécialité : CHIMIE
Mots-Clés : Chimie des matériaux

Unité d’accueil : NIMBE / LIONS

Résumé

Le stage proposé ici consiste à étudier expérimentalement de nouveaux métamatériaux microtreillis d’architecture 2D de type multi-domaines et localement isotropes, conçus numériquement. Le stagiaire participera à la conception, à la fabrication par impression 3D (photopolymérisation) et à l’étude des performances mécaniques en compression de ces nouveaux métamatériaux. De bonnes connaissances en mécanique seront fortement appréciées ainsi qu’une aptitude au travail expérimental.

Sujet détaillé

La réduction de la densité des matériaux est une des pistes pour diminuer notre empreinte énergétique. Dans ce contexte, deux équipes du CEA Saclay (LIONS, Valerie Geertsen et SPHYNX, Daniel Bonamy) conçoivent depuis plusieurs années des nouvelles architectures inspirées de la structure osseuse des oiseaux. Il s’agit de micro-réseaux dont l’architecture est aléatoire permettant de créer de nouvelle classes de métamatériaux mécaniquement isotropes, ultralégers mais résistants à la rupture.
Grace à l’expérience acquise, sont maintenant proposés, dans le cadre d’un projet Audace, de nouveaux métamatériaux multi-domaines de type brique et mortier. Le sujet de M2 proposé ici consistera à réaliser des études mécaniques expérimentales sur des matériaux à 2 dimensions conçus numériquement puis imprimés en 3D par photopolymérisation. Plus spécifiquement, le stagiaire participera à la conception, à la fabrication, et à l’étude des performances mécaniques de ces nouveaux métamatériaux. Il sera en charge de fabriquer et d’étudier en compression les matériaux sur un dispositif dédié, d’imager le champ de déplacement dans les échantillons, puis d’analyser les données obtenues pour en extraire la résistance à la compression et sa variation avec la densité, le désordre et la répartition spatiale des différentes zones.
Le travail se déroulera en plusieurs temps : bibliographie et appropriation des codes de génération de structure (code python développé au laboratoire) et de dépouillement (nouveau code python de corrélation d’image pour extraction des champs de déplacement en particulier) puis fabrication des éprouvettes par impression 3D (photopolymérisation d’acrylate) et suivi de campagne d’expériences et interprétation avec aller/retour entre les deux et enfin rédaction du rapport, tri et classement des données.
Ce travail très interdisciplinaire, car à l’interface entre la physique, la chimie et la mécanique nécessite un goût pour le travail en équipe. De bonnes connaissances en mécanique seront fortement appréciées ainsi qu’une aptitude au travail expérimental. Le stagiaire interagira avec deux équipes et sera inclus dans un projet incorporant plusieurs jeunes chercheurs. Il bénéficiera de l’écosystème développé autour de ce projet en rupture. La durée du stage est de 6 mois.