Domaine, spécialité : Physique de la matière condensée
Mots-Clés : mécanique expérimentale
Unité d’accueil : SPEC / SPHYNX
Résumé
Le but de ce stage est de caractériser la résistance à la déformation et à la rupture d’une nouvelle classe de matériaux microtreillis 3D-imprimés d’architecture complexe inspirée des ostéodermes, combinant ultralégèreté et ensemble de propriétés mécaniques inédites.
Sujet détaillé
Réduire la quantité de matière première est une méthode privilégiée pour réduire à la fois le coût de production et l’empreinte énergétique des matériaux techniques. Une méthode pour créer des matériaux moins massifs, très explorée dans la recherche, consiste à les remplacer par des structures microtreillis 3D-imprimées. Ces structures sont très poreuses et, en jouant sur l’organisation des poutres dans l’espace —leur architecture, on peut arriver à des rigidités spectaculaires, bien supérieures à celles observées dans des matériaux de légèreté équivalente (aérogel ou mousse solide par exemple). Les groupes SPHYNX et LIONS du CEA ont ainsi obtenu un métamatériau en treillis d’architecture aléatoire qui présente une parfaite isotropie de structure, ce qui permet de lui définir des constantes matériau standards (module d’Young, limite élastique, ténacité). Ce métamatériau a également un ratio rigidité sur densité très proche de la limite théorique possible dans un matériau poreux. Il reste néanmoins très fragile, et différentes méthodes d’inclusions d’hétérogénéités sont explorées pour le rendre résistant à la fracture.
L’objectif de ce stage est de caractériser la résistance à la déformation et à la rupture, en tension et compression, de “métacomposites”, c’est à dire un métamatériau en treillis avec des zones de connectivités différentes créant des grains effectifs durs reliés par des joints mous. Des tests numériques pourront également être menés sur un modèle du matériau.
Ce projet de stage est majoritairement expérimental, et sera mené au Service de Physique de l’État Condensé (SPEC) du CEA Saclay de l’Université Paris Saclay, situé sur le centre de l’Orme des Merisiers, 91191 Gif sur Yvette, France, en collaboration avec le laboratoire Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l’Énergie (NIMBE) du CEA Saclay. Il implique des chercheurs d’expertises différentes. Le candidat retenu devra s’intégrer dans ce consortium et interagir avec l’ensemble. Il bénéficiera en retour d’un encadrement fortement pluridisciplinaire : physique, chimie et mécanique des structures et des matériaux, physique et mécanique numérique. Il pourra donner suite à une thèse sur un sujet connexe.
Lieu du stage
CEA Saclay, Site de l’Orme des merisiers (91) Essonne,
Conditions de stage
- Durée du stage : 6 mois
- Niveau d’étude requis : Bac+5
- Formation : Master 2
- Poursuite possible en thèse : Oui
- Date limite de candidature : 2 février 2026
Compétences requises
Langue : Anglais
Méthodes, techniques : fabrication additive, mécanique expérimentale, imagerie, techniques de corrélation d’images numériques
Langages informatiques et logiciels : Python
Liens utiles
- Site web du laboratoire : https://iramis.cea.fr/spec/sphynx/
- Coordonnées personnelles du responsable de stage.