Direction scientifique
Transfert de connaissances vers l'industrie

Nos Thèses par thème

Simulation mécanique des assemblages PEMFC

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Composants Pemfc

master2 ou ingénieur

01-09-2020

SL-DRT-20-0882

jean-francois.blachot@cea.fr

Solutions avancées pour l?hydrogène et les piles à combustible pour la transition énergétique (.pdf)

Le but de la thèse sera de participer au développement de "la simulation mécanique dans les empilements de Piles à Combustible", thématique récente qui suscite un fort intérêt dans le laboratoire. En effet, les recherches de ces dernières années se sont principalement intéressées au développement de composants d'une part plus robustes: catalyseurs plus stables et membranes renforcées par exemple, et d'autre part plus fins pour lesquels le contrôle de l'assemblage devient critique. Les premières études faites à l'aide du logiciel COMSOL Multiphysics, facilitant le lien avec les aspects multiphysiques, confirment la pertinence du développement de cette thématique. Le doctorant devra s'impliquer dans cette démarche, allant de la simulation fine de matériaux ayant des comportements non linéaires complexes à l'utilisation des méthodes d'homogénéisation pour passer des simulations locales à l'échelle d'un empilement de plusieurs cellules élémentaires (stack). Le candidat devra aussi être capable de maitriser les mesures expérimentales nécessaires à la validation de ces calculs.

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Détection et localisation de défauts dans un câble multiconducteur

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Théorie et traitement de signal, Electromagnétique, Modélisation, Hyperfréquence, Mathématiques appliquées.

01-09-2019

SL-DRT-20-0890

moussa.kafal@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Le bon fonctionnement d'un réseau de distribution dépend de la capacité à détecter rapidement l'apparition de défauts, tels que décharges, court circuits ou encore la pénétration d'humidité dans les câbles. Si la nature de ces défauts dépend du contexte applicatif, les techniques utilisées pour les détecter reposent essentiellement sur la capacité à solliciter un câble avec des signaux de test, et à monitorer l'apparition de signaux de réponse qui témoigneraient de l'existence d'une modification dans les câbles. Alors que cette approche est claire dans le cas de câbles standards constitués de deux conducteurs, le cas des câbles multiconducteur reste plus complexe à traiter. En effet, appliquer des signaux de test à une paire de conducteurs entraîne typiquement une excitation parasite de conducteurs proches, à cause du couplage électromagnétique qui les relie. Ce phénomène peut considérablement complexifier l'interprétation des résultats d'un test, en créant une ambiguïté dans l'identification du conducteur défaillant, car plusieurs conducteurs peuvent se coupler à ceux effectivement sous test. Dans cette thèse, le couplage sera au contraire considéré comme une opportunité, car il permet de sonder un nombre plus important de conducteurs en même temps. L'ambigüité intrinsèque à une telle proposition peut être levée en répétant les tests sur plusieurs paires de conducteurs. Il apparaît alors intéressant de définir des stratégie de choix optimal des conducteurs à tester afin de couvrir le plus large nombre de conducteurs voisins, sans pour autant tester toutes les combinaisons possibles. Dans ce sens, cette proposition se veut parcimonieuse, introduisant la notion de surface efficace de test couverte à partir d'une paire de conducteurs. Une stratégie de décision prometteuse pour l'identification d'un conducteur défaillant est offerte par les approches basées sur les arbres et graphes de classification Bayésiens. Ces outils permettent de croiser les informations obtenus afin d'identifier une modèle explicatif, ici le conducteur défaillant. Parmi les avantages de cette approche nous pouvons compter leur capacité à intégrer des informations qualitatives, comme la typologie du défaut, et le fait de fournir un résultat formulé en termes de probabilités associées à chaque scénario possible, ce qui permet de nuancer l'interprétation des résultats et d'en évaluer la fiabilité, contrairement aux méthodes purement numériques. Il sera alors nécessaire de procéder à un travail préparatoire, permettant d'évaluer la probabilité à priori d'observer des signaux parasites à partir d'un défaut sur un conducteur voisin. Ce travail se basera sur l'étude de la théorie des lignes et fournira le lien entre les aspects physiques de la propagation multiconducteur et les observables considérées pendant les tests.

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Etude de stratégies du pronostic embarqué dans les réseaux filaires basé sur les réseaux de neurones temporels

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Bac+5 ou Master de recherche Domaine: ? Traitement du signal/Télécommunications.

01-09-2020

SL-DRT-20-0891

wafa.benhassen@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Quelques soit leurs domaines d'application, les câbles sont très souvent victimes de leur environnement d'opération. Ils font souvent face à des conditions agressives telles que la vibration mécanique, le stress thermique, la pénétration de l'humidité, etc. Ces conditions favorisent l'apparition de défauts plus ou moins graves allant d'une simple fissure dans la gaine à une coupure du câble causant ainsi un dysfonctionnement du système. Dans ce contexte, Le CEA LIST étudie des méthodes de diagnostic et pronostic des défauts dans les réseaux de câbles basés sur la méthode de la réflectométrie. L'idée est d'injecter un signal de test dans le câble. Chaque fois qu'il rencontre une discontinuité d'impédance (i.e. un défaut), une partie de son énergie est renvoyée vers le point d'injection. Le traitement du signal réfléchi permet par la suite de détecter et localiser ce défaut. Malgré la maturité de la réflectométrie à détecter un défaut dans un câble, elle ne permet ni de déterminer les causes de l'apparition d'un défaut naissant (i.e. endommagement du blindage, rayon de courbure, pincement, etc.) ni de prédire son évolution dans le futur. Les travaux de cette thèse visent à développer de nouvelles stratégies de pronostic de défauts dans les réseaux filaires. Pour cela, l'application des méthodes de Machine Learning telles que les réseaux de neurones artificiels (RNA) sur les données issues des capteurs de réflectométrie s'avère une solution prometteuse pour résoudre cette problématique. C'est dans ce cadre que s'inscrivent les travaux de ce thèse.

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Communications haut débit filaires et optiques à températures cryogéniques pour l'ordinateur quantique

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Intégration Silicium des Architectures Numériques

Master en microélectronique

01-09-2020

SL-DRT-20-0892

yvain.thonnart@cea.fr

Nouveaux paradigmes de calculs, circuits et technologies, dont le quantique (.pdf)

La promesse de l'ordinateur quantique universel robuste aux erreurs de relaxation et de phase des qubits pose un problème majeur de passage à l'échelle, avec des milliers voire des millions de qubits à contrôler et à mesurer pour réaliser les codes correcteurs d'erreur nécessaires. L'information à échanger entre les dispositifs quantiques à température cryogénique et les équipements d'instrumentation à température ambiante nécessite des débits pouvant dépasser 1 Terabit/s, à réaliser dans un budget de puissance restreint pour limiter l'auto-échauffement. Cette thèse a pour objectif de proposer et réaliser des architectures et circuits de communication à haut débit efficaces en énergie, en s'appuyant sur une transmission en fibre optique entre le cryostat et la température ambiante. Les innovations visées portent sur la conception de circuits cryo-électroniques CMOS utilisant la technologie FDSOI pour réaliser des fonctions de SerDes, récupération d'horloge et pilotes de modulateurs et récepteurs en photonique sur silicium fortement couplés aux dispositifs quantiques. Les travaux s'intégreront dans un objectif de développement d'une architecture d'accélérateur de calcul quantique à base de spins d'électrons dans le silicium, développée par une équipe pluridisciplinaire de physiciens, technologues, concepteurs en microélectronique et d'architectes et informaticiens.

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Etude et évaluation d'un dispositifs FD-SOI fonctionnalisé pour l'imagerie IR non refroidie

Département d'Optronique (LETI)

Laboratoire d'Imagerie thermique et THz

diplome d'ingénieur ou de Master 2 en physique des semiconducteurs et dispositifs microélectroniques

01-10-2020

SL-DRT-20-0893

jyon@cea.fr

Photonique, imageurs et écrans (.pdf)

La technologie des détecteurs infrarouge (IR) non refroidis (microbolomètres) a ouvert le domaine de l'imagerie thermique à de nouvelles applications, aide à la conduite automobile, automatisme des bâtiments connectés, loisirs, smartphone. Ces nouvelles applications sont appelées à se développer rapidement pour s'ouvrir aux marchés de grand volume. Développée au CEA-LETI, cette technologie a été transférée à la société LYNRED (LYNRED, by SOFRADIR & ULIS, www.lynred.com) en charge de son industrialisation. Les nouveaux besoins exprimés exigent cependant que la technologie s'améliore par des développements en rupture, notamment pour réduire le pas du pixel jusqu'à 5µm, taille ultime fixée par la diffraction du rayonnement IR. C'est le cadre de cette thèse qui porte sur l'étude d'un micro-transducteur thermique MOS intégré sur film FD-SOI, dont on attend des performances en rupture au regard de la technologie actuelle à base de thermistors. Le travail de recherche couvre des études d'architecture d'un micro-capteur sur silicium, la réalisation d'un prototype sur la plateforme 200mm du Leti et le test des dispositifs réalisés. Il s'agit plus précisément d'imaginer et de réaliser un dispositif en rupture qui se démarque d'un classique MOS-FET élémentaire, par exemple sous la forme d'un détecteur actif combinant plusieurs composants élémentaires, voire d'un détecteur intelligent qui adapterait ses caractéristiques de détection de manière autonome. A l'issue des 3 ans, le doctorant aura débouché sur une évaluation approfondie d'un dispositif innovant pour l'imagerie IR non refroidie.

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Hydrochars a base de biomasse pour la production de carbone dur pour les accumulateurs Na-ion

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Matériaux

Master et/ou Ingénieur en chimie des matériaux

01-09-2020

SL-DRT-20-0897

loic.simonin@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Les batteries Na-ion font l'objet d'intenses recherches depuis quelques années. En effet, la criticité du lithium, qui fait débat depuis plus d'une décennie, a donné lieu à la recherche d'alternatives à cet élément comme porteur de charge dans les batteries. De ce point de vue, les recherches sur les systèmes M-ion (M= Na, K, Mg, Ca, etc.) connaissent un essor considérable avec le Na-ion à la fois comme figure de proue et comme système le plus abouti. Au CEA, l'activité est en plein essor et a permis de sélectionner des matériaux actifs très prometteurs en termes de tenue en puissance, de cyclabilité, etc. Parmi ceux-ci, le carbone dur présente à l'anode des performances remarquables en capacité spécifique et en durée de vie. Néanmoins, son coût de production 2 à 3 fois supérieur à celui du graphite, constitue un frein à sa commercialisation. Ce coût élevé s'explique par celui des précurseurs classiquement utilisés. Dans ce contexte, le projet de thèse proposé vise à réaliser des matériaux d'électrode négative pour les batteries Na-ion à partir de carbones issus de biomasses humides (boues d'épuration, résidus de l'industrie papetière, digestats, résidus de la gazeification de microalgues, etc.). Ces biomasses humides sont pour la plupart difficilement valorisables et constituent des précurseurs à faible coût, voire coût négatif. Dans un premier temps, il s'agira d'optimiser l'étape de synthèse hydrothermale à partir d'un nombre restreint de biomasses. Ensuite, le lien entre les propriétés compositionnelles des biomasses et les performances du carbone dur sera étudié.

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