Présentation de l’axe

L’axe Matériaux, structures et instrumentation intelligents du laboratoire SYMME recouvre des activités de recherche allant de la synthèse aux caractérisations structurales, thermodynamiques et physiques de matériaux et nanomatériaux fonctionnels (catalytiques, électro-actifs, optiquement non-linéaires) jusqu’à l’instrumentation et au pilotage de systèmes mécatroniques complexes en passant par la mise en oeuvre de matériaux actifs et/ou de structures électro-mécaniquement couplées pour des applications de type capteur sélectif de gaz et de récupération d’énergie ambiante vibratoire et thermique. En parallèle, de nouveaux systèmes d’acquisition ainsi qu’une analyse des activités humaines dans les processus de pilotage des dispositifs énergétiques sont progressivement mis en place.

Un point commun à ces activités est le développement et l’utilisation de matériaux dits fonctionnels aux propriétés multi-physiques, de structures dites « intelligentes » (en allant des dispositifs à l’acquisition et aux traitements des données d’interaction), et un domaine applicatif souvent lié à l’énergie.

Problématiques

Les problématiques abordées dans cet axe de recherche sont les suivantes.

Quantifier et déterminer les propriétés thermodynamiques des alliages métalliques et oxydes, notamment à très haute température

Mesurer les grandeurs thermodynamiques et établir les diagrammes d’équilibres entre phases pour assurer une maîtrise des procédés de fabrication et favoriser l’optimisation des propriétés d’usage pour des applications de type capteur de gaz et transducteurs SAW.

Développer de nouveaux matériaux électro-actifs

Elaborer et caractériser de nouveaux matériaux piézoélectriques respectueux de l’environnement (notamment sans plomb) de type langasite et langatate. Fédérer les compétences du laboratoire en caractérisations diélectriques, thermodynamiques à hautes températures, mécaniques et modélisation par éléments finis autour des matériaux massifs, des couches minces et des matériaux souples nanocomposites.

Développer des nanomatériaux non-centrosymétriques et quantifier leurs propriétés optiques non-linéaires

Elaborer des nanomatériaux fonctionnels avec un strict contrôle de leur taille et morphologie, quantifier leurs propriétés physicochimiques et en particulier optiques non-linéaires pour des applications en imagerie multiphotonique et dans le domaine de la nanomédecine.

Optimiser la conversion mécano-électrique pour la récupération de l’énergie vibratoire ambiante

Récupérer l’énergie vibratoire ambiante sur une large bande de fréquence (0-200Hz), la convertir en énergie électrique utile, la stocker, dans le but de réaliser une source d’énergie susceptible d’alimenter dans le but de lui conférer un caractère autonome, par exemple, un capteur communicant (quelques mW).

Optimiser la conversion thermomécanique pour la valorisation de l’énergie thermique ambiante

Convertir de l’énergie thermique (150 °C) en énergie électrique au moyen de micromachines de Stirling (cylindrée 1 mm3). Réaliser ces micromachines par des procédés de fabrication collective afin de diminuer leur coût unitaire et les assembler en cluster permettant de produire quelques kW/m².

Rendre plus accessibles les systèmes d’acquisition et de traitement de signaux et créer une communauté autour d’un produit open source

Proposer au grand public un produit flexible pour les aspects hardware et software permettant la coexistence dans un même panier de cartes multifonctions à très large bande passante. Gérer par une association à but non lucratif un produit open source dans lequel plusieurs exemples de systèmes de mesure sont mis à disposition.

Instrumenter et analyser les interactions humaines pour mesurer l’impact des systèmes de recommandations d’utilisation des dispositifs de régulation sur les comportements individuels

Instrumenter et analyser les activités individuelles et collaboratives de pilotage des dispositifs énergétiques. Analyser les données issues de l’instrumentation d’environnements écologiques exploitant des énergies renouvelables (Wattmètres, monitoring, questionnaires…), pour construire des corpus de données d’interactions contextualisées et identifier les comportements utilisateurs pour alimenter l’Enernet (l’Internet de l’énergie).

Thèmes