Stage en Chimie des Matériaux H/F CEA

La fabrication additive, et plus particulièrement la fusion laser sur lit de poudre (L-PBF), connaît un essor important dans de nombreux secteurs stratégiques grâce à sa capacité à produire des pièces aux géométries complexes, à favoriser le développement de nouveaux matériaux et à permettre la réutilisation de la matière première, contribuant ainsi à une démarche d'économie circulaire en optimisant l'usage des ressources et en limitant les déchets. Parmi les thématiques émergentes, le développement de matériaux « connectés » suscite un intérêt croissant, notamment pour intégrer des fonctionnalités capables de prolonger la durée de vie des composants. L'incorporation de luminophores dans des pièces métalliques s'inscrit dans cette dynamique. Ces particules, capables d'émettre de la lumière lorsqu'elles sont excitées, agissent comme des sondes luminescentes intégrées dans le métal et permettent de suivre en temps réel l'état de dégradation du matériau.

Aujourd'hui, la preuve de concept de l'intégration de luminophores par L-PBF a été validée en fabriquant avec succès des couches métalliques aux propriétés optiques. Toutefois, les hautes températures du procédé impactent les poudres luminescentes et favorisent leur fusion, ce qui génère des modifications microstructurales et altère leurs performances optiques. De plus, les poudres luminescentes commerciales peuvent contenir des impuretés qui réagissent lors de la fusion et affectent les propriétés finales de la pièce.

L'objectif du stage est d'explorer et d'optimiser des méthodes de fonctionnalisation de poudres luminescentes afin de les enrober pour améliorer leur résistance aux températures du bain de fusion et limiter les interactions entre luminophores et matrice métallique. La couche protectrice devra être conçue de manière à rester transparente aux longueurs d'onde d'excitation et d'émission. Par ailleurs, des luminophores synthétisés au laboratoire pourront être développés afin de contrôler leur granulométrie, leur morphologie et leur composition chimique. Des composants pourront également être intégrés lors de la synthèse pour renforcer leur stabilité thermique.

Les missions à réaliser durant le stage comprennent :

- Effectuer un état de l'art sur : a) matériaux luminescents inorganiques développés à hautes températures et b) sur la fonctionnalisation/encapsulation de particules inorganiques dans le but d'améliorer leur tenu à la thermique.
- Tester différentes méthodes de fonctionnalisation chimique issues de l'état de l'art, telles que le sol-gel sur les matériaux luminescents commerciaux
- Caractériser les poudres obtenues en termes de granulométrie, morphologie, propriétés luminescentes et tenue thermique avant et après fonctionnalisation.
- Intégrer les poudres luminescentes dans des couches métalliques et fabriquer des pièces par fusion laser sur lit de poudre (L-PBF).
- Si l'échelle de temps le permet, synthétiser des poudres luminescentes