Perméation d’hydrogène dans les métaux
Dans le cadre du développement de la filière hydrogène, la compréhension des interaction entre l'hydrogène et les matériaux constitue un enjeu clef.
Lorsque l'hydrogène entre en contact avec des matériaux métallique, il peut être dissout dans la matrice et y diffuser, ce phénomène est nommé perméation.
Les mesures de perméation d'hydrogène dans les métaux sont développées au CEA de Grenoble depuis plus de 20 ans.
L'objectif de ce projet de post-doctorat est de d'étudier ces phénomènes de perméation lorsque l'hydrogène est introduit à haute pression, et lorsque des polluants sont présents dans l'hydrogène.
Le projet débutera par la conception et la mise en place d'un nouveau banc de perméation, qui devra permettre de réaliser des essais à haute pression et de contrôler finement des niveaux d'impuretés dans l'hydrogène.
Par la suite, l'étude portera sur l'effet de la pression et des impuretés sur la perméation d'hydrogène dans des aciers ferrito-perlitiques, au moyen du banc d'essai préalablement développé.
Prototypage et caractérisation électrochimique de batteries tout-solide
Titulaire d’un doctorat en électrochimie, science des matériaux, chimie ou génie des procédés, le/la post-doctorant(e) contribuera, en étroite collaboration avec les partenaires du projet, au développement de procédés de fabrication et au prototypage de cellules de batteries tout-solide de 4? génération (Li/NMC riche en Ni) et de 5? génération (Li/Soufre).
Les travaux porteront sur la mise en forme des électrodes et l’assemblage de cellules tout-solide, en s’appuyant sur des procédés tels que l’enduction, l’extrusion, ainsi que des voies alternatives incluant l’impression 3D. Les procédés seront optimisés afin de réaliser des cellules prototypes (pile bouton et format sachet souple), de capacité allant jusqu’à 1 Ah, intégrant des interfaces optimisées. Ces cellules seront ensuite testées électrochimiquement afin d’évaluer leurs performances (capacité spécifique, efficacité coulombique, stabilité au cyclage).
La majorité des travaux expérimentaux sera réalisée en environnement contrôlé (salle anhydre), avec des étapes régulières de caractérisation des électrodes et des cellules développées. Les missions principales seront :
- Contribuer à la définition des plans d’essais à partir des données internes et de l’état de l’art,
- Développer et optimiser les procédés de fabrication d’électrodes et de cellules tout-solide,
- Réaliser et tester des cellules prototypes Gen4b et Gen5,
- Evaluer les performances électrochimiques et analyser les résultats obtenus,
- Mettre en forme et présenter les résultats de manière claire et synthétique,
- Proposer des axes d’amélioration, contribuer au bon fonctionnement du laboratoire, respecter les règles de sécurité et de qualité,
- Valoriser les travaux de recherche par des publications, communications scientifiques et dépôts de brevets.
Conception et implémentation d'une variante des prédicats de représentation pour Frama-C
Frama-C est une plateforme collaborative pour l'analyse de programmes écrits en C. Parmi les outils proposés au sein de Frama-C, WP est dédié à la vérification déductive de programme, qui permet la preuve mathématique de propriétés fonctionnelles et l'absence d'erreurs à l'exécution. Cet outil est utilisé depuis des années dans l'industrie.
La logique de séparation est la voie la plus prometteuse pour permettre la preuve de propriétés sur des programmes manipulant des structures de données complexes. Cependant, il est difficile de l'utiliser pour des études de cas industrielles. La principale raison à cela est la difficulté pour l'encoder vers des outils de preuve automatique. Aussi, son utilisation nécessite beaucoup de travail de la part de l'utilisateur. Frama-C et WP n'utilisent donc pas cette logique.
Dans un travail récent nous avons décrit comment étendre l'outillage de WP pour décrire l'empreinte mémoire de structures de données en C. L'idée est d'avoir un langage de spécification capable de capturer la majorité de la puissance de la logique de séparation sans avoir à l'encoder dans les outils de preuve. Le but de ce postdoc est d'expérimenter l'usage de ce formalisme pour décrire des cas réels et d'implémenter son support au sein de Frama-C et WP.
Intégration d'un BEOL supraconducteur pour les futures applications quantiques
Le contrôle et la manipulation de l'information quantique au travers des technologies avancées de la nanoélectronique est un défi majeur pour le CEA-LETI et ses partenaires. Un objectif clef du projet est de réussir à intégrer des dispositifs quantiques au sein de la technologie Fully Depleted Silicon-On-Insulator (FD-SOI) développée sur la plateforme 300 mm du LETI. Le succès de cette intégration dépend en partie des avancées sur les interconnexions supraconductrices, ces dernières permettant de délivrer un courant supraconducteur aux dispositifs quantiques.
Le schéma d'intégration visé repose sur un brevet déposé par le CEA-LETI, dont la première application a concerné des interconnexions en TaN/TiN. La température critique (Tc) de ces matériaux étant relativement faible (~ 1K), des matériaux à plus fortes Tc sont visés au travers de ce post-doc (ZrN, HfN, NbTiN). Par l'intermédiaire d'une approche de gravure directe, le post-doc étudiera l'influence des étapes du procédé sur la supraconductivité des interconnexions. L'effet de la dimension des interconnexions sur la température critique et de la densité de courant sera également étudié.
Modélisation globale des systèmes électriques sous contraintes de limites planétaires et sociales
Le projet EQUALS (EQUitable Allocation of Low-carbon Electricity Sources in a Changing and Resource-limited World) aborde le défi de la transition des énergies fossiles vers des énergies bas-carbone, sous contrainte des limites planétaires et sociales. Si l’électrification rapide des usages est un levier majeur face au changement climatique, elle se heurte à la disponibilité limitée des ressources naturelles, aux budgets carbone et aux spécificités territoriales. EQUALS évalue la faisabilité de satisfaire les besoins énergétiques mondiaux au sein de ces limites, en traitant l'énergie comme un commun.
Basé au CEA Liten à Grenoble, ce postdoctorat de 18 mois pose les bases méthodologiques du projet. La mission se concentre sur la génération de séries temporelles horaires de demande d’électricité à l’échelle nationale. Ce travail implique la reconstruction de profils de consommation intégrant la thermosensibilité (chauffage et froid), les trajectoires socio-économiques de développement et l’électrification des usages finaux. En parallèle, des profils de production EnRi (renouvelable intermittente) seront générés pour quantifier la disponibilité des ressources à travers le monde.
Ces données alimenteront un modèle d'optimisation global afin d'identifier des trajectoires de transition minimisant le recours aux énergies fossiles, dans le respect des planchers sociaux et des plafonds planétaires. Le ou la candidat.e intégrera l'équipe interdisciplinaire EQUALS et collaborera avec un réseau d'experts en modélisation, géographie, écologie industrielle et climat. Ce poste offre un cadre de recherche stimulant au sein de l'écosystème grenoblois, faisant le pont entre l'ingénierie technique et les sciences de la durabilité.
Propriétés thermiques de structures 3D en nitrure d'Aluminium dédiées au packaging électronique
Le postdoc de 12 mois s'inscrit dans le projet global 3DNAMIC, financé par la région Occitanie et associant la plateforme Matériaux du département DRTDOCC et le laboratoire Laplace. Une thèse a démarrée en décembre 2024 visant "l'Etude et la caractérisation des céramiques 3D en nitrure d'aluminium pour le packaging et la gestion thermiques de composants électroniques.".
Le postdoc doit débuter en septembre 2026 avec comme objectifs principaux:
Objectif 1 : Réaliser une analyse comparative des propriétés thermiques des céramiques produites par des éléments AF et sur des structures modèles à l'aide de différents matériaux disponibles dans la plateforme matériaux du CEA.
Objectif 2: Proposer, qualifier et valider, numériquement puis expérimentalement, des structures de dissipation thermique pour les céramiques obtenues par FA dans le cadre du projet 3DNAMIC.
Etude d'un système de stockage K-ion bas coût : Electrolyte, Sécurité et prototypage
Le projet UPBEAT (France 2030) vise à développer une technologie potassium-ion bas coût et exempte de matériaux critiques et capable de fournir les performances de cellules Li-ion de type LiFePO4. Le travail proposé au post-doctorant s'inscrit dans cette optique : il consistera à développer des électrolytes liquides organiques optimisés pour ce nouveau système (Blanc de Prusse vs. Graphite), en étudiant les sels, les solvants et les additifs les plus prometteurs, tout en conservant les objectifs de coût et de durabilité. Les solutions proposées (avec et sans fluor) seront formulées, caractérisées et testées électrochimiquement dans des cellules complètes (piles boutons et sachets souples incluant une optimisation des composants) pour mesurer, entre autres, leurs efficacités sur la durée de vie et les réponses en puissance. La compréhension des effets des différents composants sera amenée par des mesures operando et des caractérisations post-mortem. Les systèmes qui répondront le mieux aux exigences du projet feront également l'objet d'essais abusifs permettant de juger de la sécurité du système final.
Suivi in situ 4D de l'évolution microstructurale dans des simulations atomistiques
Les progrès exponentiels du calcul haute performance ont permis le développement de simulations atomistiques à très grande échelle, capables de modéliser des systèmes contenant des milliards, voire des milliers de milliards d’atomes. Cependant, ces simulations génèrent des volumes de données colossaux, rendant le stockage et le post-traitement classiques de plus en plus coûteux et limitants. L’analyse in situ, réalisée directement pendant la simulation, apparaît alors comme une solution essentielle pour réduire le volume de données enregistrées, en ne conservant que l’information pertinente.
Dans ce contexte, le suivi 4D (espace et temps) de l’évolution microstructurale des matériaux soumis à des conditions extrêmes constitue un enjeu scientifique majeur. Les simulations atomistiques offrent une résolution spatiale permettant l’observation détaillée des défauts cristallins tels que les dislocations, le maclage, les lacunes et les pores, qui jouent un rôle clé dans les transformations de phase, la plasticité, la fusion/solidification et l’endommagement des matériaux. Le suivi temporel de ces structures permet d’analyser leurs mécanismes de formation, d’évolution et d’interaction, ainsi que leurs corrélations spatiales et temporelles.
Ce travail s’appuie sur la plateforme de calcul exaNBody et sur une méthode de clustering in situ développée dans le code ExaStamp, basée sur la projection des données atomiques sur une grille eulérienne 3D et leur traitement en temps réel. L’objectif est d’étendre cette approche à une dimension temporelle complète afin de suivre l’évolution des clusters en 4D. Cette extension permettra une analyse dynamique par graphes, offrant un accès aux propriétés temporelles des structures, à leurs trajectoires et à leurs comportements collectifs. À terme, ces avancées contribueront à améliorer la compréhension des mécanismes microscopiques hors équilibre et à développer des modèles prédictifs plus précis en science des matériaux.
Simulation d'effondrements de terrain et des vagues associées par un code 3D
Jusqu’à présent, les tsunamis générés par des effondrements de terrain sous-marins étaient modélisés au CEA par un code d’ondes longues 2D (Avalanche) adapté alors aux moyens de calcul mais qui, aujourd’hui, semble obsolète dans la littérature. Un premier post-doctorat (2023-2025) a montré que l’outil 3D OpenFoam permettait de simuler avec précision un effondrement de terrain et les vagues associées dans la zone de génération. Au cours de ce post-doctorat, un couplage entre le code CEA de propagation "2D" (Taitoko) et le code 3D a été mis au point de façon à propager les vagues à longue distance. Les travaux effectués seront poursuivis. Le premier objectif sera de se familiariser avec les outils mis au point et de publier le travail effectué sur l’effondrement de 80 Mm3 qui s’est produit en 1979 à Mururoa. L'objectif principal est ensuite de réaliser des simulations d’effondrements potentiels en zone Nord, sachant que la principale difficulté est de définir la géométrie de ces effondrements potentiels. La propagation des vagues sur de longues distances est simulée par un code tsunami "2D" couplé au code OpenFoam.
Outils et méthodes de diagnostic pour la réutilisation des composants électroniques
Le Laboratoire Autonomie et Intégration de Capteurs (LAIC) du CEA-Leti a pour mission principale le développement de systèmes de capteurs pour la digitalisation des systèmes. Les activités de l’équipe sont à l’interface du hardware (électronique, optronique, semi-conducteurs), du software (intelligence artificielle, traitement du signal) et du système (architecture électronique, mécatronique, modélisations multiphysiques).
Dans un contexte de croissance exponentielle de l'électronique et de raréfaction des ressources, la réutilisation de composants électroniques issus de systèmes en fin de vie représente une voie prometteuse pour limiter l'impact environnemental et soutenir le développement d'une économie circulaire. L'objectif de ce projet est de développer une méthodologie de diagnostic avancé permettant d'évaluer l'état de santé de composants électroniques, notamment de puissance, afin de les réintégrer dans un cycle de seconde vie moins contraignant.
Le ou la post-doctorant(e) aura pour mission de développer une approche complète pour évaluer le potentiel de réutilisation de composants électroniques, en vue de les réintroduire dans des cycles de seconde vie. Cela comprendra :
- L’identification d’indicateurs de santé pertinents pour suivre l’évolution des performances de composants (ex. : MOSFET, IGBT, condensateurs, etc.) ;
- La mise en place de bancs de test et de capteurs adaptés à la mesure de paramètres électriques, thermiques ou mécaniques, dans le but de détecter les signes de vieillissement ;
- L’analyse des modes de dégradation à travers des essais expérimentaux et des modèles de défaillance ;
- Le développement d’algorithmes de prédiction de la durée de vie résiduelle (Remaining Useful Life – RUL), adaptés à différents scénarios d’usage ;
- La contribution aux publications scientifiques, à la valorisation des résultats, et à la collaboration avec les partenaires du projet.