Intitulé du sujet :
Résonances dimensionnelles et Chauffage microonde
Couplage électrothermique et emballement thermique
Mots clefs :
Permittivité diélectriques, Pertes diélectriques, Hyperfréquences, Non linéarité, Bistabilité
Présentation Labo :
Le Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB, icb.u-bourgogne.fr),
Unité Mixte de Recherche CNRS et Université de Bourgogne, compte 300 physiciens,
chimistes, Ingénieurs et Techniciens sur les sites de Dijon, Le Creusot et Chalon-sur-Saône.
Ils développent de nouvelles fonctionnalités pour l'optique et les nouveaux matériaux, à
destination d'applications dans l'industrie, la médecine et les télécommunications.
L’équipe d’encadrement de cette thèse est le Groupe d’Etudes et de Recherches sur les
Microondes (GERM, icb.u-bourgogne.fr/fr/axes-scientifiques/nano/microondes.html) du
département Nanosciences.
La vocation première de l’équipe GERM est la maitrise raisonnée de l’énergie
électromagnétique en bandes hyperfréquences ou microondes. Cette maitrise implique le
développement d’outils de métrologie large bande (MHz au GHz) et d’applicateurs de hautes
puissances (plusieurs kW) dans une logique d’ingénierie en capteurs, réacteurs, procédés
d’élaboration et de formulation de matériaux et nanomatériaux.
Le premier objectif est de concevoir et développer des applicateurs et réacteurs
microondes à hautes performances. Ces réacteurs sont des outils pour la mise au point et le
développement de procédés microondes sélectifs d’élaboration de matériaux et
nanomatériaux. Ces procédés sont de type one step soft solution process. L’objectif
environnemental est de réduire les procédures de séparation et d’isolation coûteuses en
énergie et génératrices d’effluents polluants dont le traitement et le recyclage ne permettent
plus de rentabiliser les anciens procédés.
Le second objectif est la conception et le développement de techniques originales
de transduction microonde. L’association des outils de calculs électromagnétiques et de
caractérisations diélectriques larges bandes permet de développer des capteurs et
transducteurs. Les applications sont multiples puisqu’elles vont de la détection des gaz et des
polluants à la détection d’endommagements sur des matériaux polymères (collaboration avec
ICMUB et LASMEA Clermont-Ferrand). Les domaines d’applications sont relatifs aux
développements de cathéter hyperfréquence (CHU Dijon) et d’une technique d’imageur
électromagnétique.
Sujet de thèse :
Objectifs : L’objectif de cette thèse est de définir les conditions opératoires
microondes (puissance, durée et positionnement) de différents types de récipients polymères
contenant des substances diverses. Les applicateurs microondes sont des fours domestiques
avec différents types d’excitation (antennes haute et/ou basse, plateau tournant et brasseur de
modes). La forme des récipients est principalement cylindrique mais le niveau de remplissage
(plein, presque plein et presque vide) devra impérativement être pris en compte.
L’objectif est de définir les conditions opératoires optimisées qui garantissent le
chauffage microonde le plus régulier et uniforme en limitant les emballements thermiques et
les surchauffes locales. Les conditions opératoires d’un échauffement optimal impliqueront un
choix raisonné entre contenu et contenant. Les paramètres d’action du contenant sont la
matière constitutive et la géométrie (rapport d’aspect longueur sur diamètre) alors que la
composition du contenu est le second paramètre d’action.
Parmi les résultats originaux de l’équipe GERM, l’interprétation de l’emballement
thermique à partir de concepts non linéaires comme la bistabilité microonde et les résonances
dimensionnelles est un atout de choix pour aborder la problématique de cette thèse.
Plan d’action : Dans un premier temps, l’objectif est de définir les conditions
diélectriques et géométriques qui induisent des modes de résonances sous forme de
diagrammes de modes pour chacun des couples contenu-contenant. Dans un second temps, les
thermographies infrarouges expérimentales en situations réelles permettront de valider les
prédictions des différentes approches théoriques : full wave analysis et simulation numérique.
Ces approches théoriques imposent la connaissance des propriétés diélectriques
complexes à la fréquence de travail. La forte dépendance thermique doit être impérativement
connue pour les composants et les mélanges à chauffer. Un dispositif original devra être
développé pour réaliser ces mesures.
Enfin sur la base des prédictions des modèles, il faudra définir des couples contenucontenant
optimisés pour le chauffage microonde et valider expérimentalement ces choix.
Profil candidat :
De formation Physico-Chimiste ou Physicien(ne), universitaire ou ingénieur, vous
disposez d’un Master 2 recherche idéalement spécialisé en Chimie-Physique. Vous aimez le
travail de laboratoire, et êtes particulièrement attiré(e) par l’expérimentation. Vous disposez
d’un bon sens de l’autonomie, de l’analyse et d’un goût prononcé pour l’élaboration de
modèles.
Vous faites preuve de pragmatisme et êtes doué(e) d’un excellent relationnel pour
travailler en collaboration étroites avec des universitaires d’horizon différents et être
l’interface avec le partenaire industriel.
Pr. D. Stuerga
GERM
didier.stuerga@u-bourgogne.fr
03 80 39 61 82
Sam 18 Mai 2019 - 0:03 par 
