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 multifonctionnels jusqu’à l’instrumentation et au pilotage de systèmes mécatroniques complexes en passant par la mise en œuvre de matériaux actifs et/ou de structures électro-mécaniquement couplées pour des applications de type 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 des domaines d’applications liés à l’énergie et au médical.
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, par exemple dans les domaines de la sûreté nucléaire et de l’électroérosion.
Développer des nanomatériaux non-centrosymétriques et quantifier leurs propriétés optiques non-linéaires
Élaborer des nanomatériaux multifonctionnels à base de LiNbO3 par exemple, avec un strict contrôle de leur taille et morphologie, quantifier leurs propriétés physicochimiques et en particulier optiques non-linéaires pour des applications en imagerie multimodale (optique et IRM) pour des applications de type diagnostic précoce et théranostic grâce au relargage ciblé et photo-déclenché d’agents thérapeutiques à des cellules malignes spécifiquement marquées.
Concevoir et optimiser des systèmes de récupération, transmission et conversion des micro-énergies
Récupérer, convertir, et stocker l’énergie mécanique ambiante sur une large bande de fréquence (0-200Hz) à l’aide de dispositifs innovants (piézoélectriques, électromagnétiques, ou électrostatiques), afin d’alimenter et ainsi rendre autonome des capteurs ou petits systèmes électroniques (quelques mW).
Élaborer des systèmes de transmission de puissance électrodynamiques permettant d’alimenter des capteurs sans fils, au travers de parois métalliques ou dans le corps humain.
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 micro-machines de Stirling (cylindrée 1 mm³). Réaliser ces micro-machines par des procédés de fabrication collective afin de diminuer leur coût unitaire et les assembler en cluster permettant de produire quelques kW/m².