Offre de thèse - CEA Marcoule / Saint Gobain

 

Compréhension des mécanismes de vieillissement du verre : impact des différents oxydes composant la matrice verrière.

 

◃ Contexte Le CEA de Marcoule est l’un des 9 centres de recherche du Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA). Créé en 1955, il est au aujourd’hui au coeur des enjeuxénergétiques du XXIe siècle :économie circulaire et préservation de l’environnement. A cet effet, leséquipes du CEA ont développé depuis de nom- breuses années des activités sur le conditionnement et la gestion durable des déchets industriels. Notamment, il a été développé une forte compétence sur le comportement à long terme des verres nucléaires, mais plus généralement sur la durabilité chimique de verres de différentes natures et en interaction avec différents milieux. 

De son côté, Saint-Gobain conçoit, produit et distribue des matériaux et des solutions pensés pour le bien-être de chacun et l’avenir de tous. Ces matériaux se trouvent partout dans notre habitat et notre vie quotidienne : baˆtiments, transports, infrastructures, ainsi que dans de nombreuses applications industrielles. Ils apportent confort, performance et sécurité tout en répondant aux défis de la construction durable, de la gestion efficace des ressources et du change- ment climatique. Avec un chiffre d’affaires de 38.1 milliards d’euros en 2020, Saint-Gobain est présent dans 70 pays avec plus de 167 000 collaborateurs. Saint-Gobain estégalement engagé à atteindre la neutralité carbone en 2050.  Saint-Gobain Research Paris, est l’un des 8 grands centres de recherche de Saint-Gobain. 

Parmi les matériaux étudiés chez Saint-Gobain, le verre est encore l’objet de nombreuses recherches etétudes de compréhension. Particulièrement, le verre vieillit naturellement au contact de l’humidité atmosphérique ou de milieux aqueux. Les mécanismes de ce vieillissement sont complexes, fortement liés aux propriétés chimiques et physiques du verre. Dans une optique de formuler des nouveaux verres, il faut ˆetre capable de comprendre ces mécanismes de vieillissement et de les modéliser. Dans l’ensemble des matériaux à base de verre soumis au vieillissement atmosphérique/aqueux, ce sont les fibres de verre utilisées dans l’isolation qui sont au cœur de ce projet.

◃ Objectifs du projet de thèse L’objectif de cette thèse est de comprendre les effets des différents oxydes composant le verre, sur la durabilité de ce dernier. En s’appuyant sur différentes morphologies de verre (monolithes, poudres, fibres), il s’agira donc d’abord de formuler des verres modèles afin d’identifier les mécanismes associés au vieillissement. A l’aide de cette approche, on essaiera de mettre enévidence le roˆle des oxydes constitutifs du verre sur son altération, notamment les formateurs de réseaux et oxydes intermédiaires. S’appuyant sur un test d’altération en milieu aqueux déjà existant, il faudra d’abord effectuer un travail bibliographique à partir de l’état de l’art actuel -dont quelques exemples [1,2,3,4,5,6,7]. Puis, l’objectif sera de continuer le développement du test de dissolution et d’appliquer ce dernier au vieillissement de verres modèles formulés et fabriqués sur place, pour comprendre les phénomènes d’altération associés à la matrice verrière. Les verres seront analysés par diverses techniques. Parmi celles-ci, on retrouvera notamment les outils de caractérisation de surface, celles d’analyse de structure/composition du verre (FX, Microsonde, SIMS, RMN, Raman), de morphologie (microscopie) et toute autre technique qui s’avérera pertinente. Pour les analyses en solution, on s’appuiera sur l’ICP-AES et la spectroscopie UV-visible.

La compréhension fondamentale apportée par cette démarche permettra à la fois d’aider Saint-Gobain à concevoir des verres durables, mais profiteraégalement à la communauté scientifique au travers de communications externes (publications dans des journaux, partipations à des conférences, ...). Les travaux seront menés en intime collaboration entre le département Elaboration des Verres de Saint-Gobain Research Paris et le laboratoire d’étude du Comportement à Long Terme des matériaux de conditionnement du CEA Marcoule.

◃ Profil recherché Master 2 en Sciences des matériaux - Ecole d’ingénieur ou Université - Candidat curieux, avec un fort intérˆet pour l’expérimental. Des connaissances dans les domaines du verre, de la chimie analytique et en modélisation sont importantes.

◃ Durée de la thèse 3 ans.

◃ Type de contrat CIFRE.

◃ Localisation La thèse sera répartie entre les deux laboratoires. Elle se déroulera majoritairement au CEA Marcoule pour la première moitié du projet, tandis que la seconde partie se passera majoritairement à Saint-Gobain Research Paris. Des déplacements ponctuels d’un laboratoire à l’autre auront lieu durant chacune des deux périodes.

Adresses :

◃ CEA Marcoule, 30207 Bagnols-sur-Cèze Cedex
Laboratoire d’étude du Comportement à Long Terme des matériaux de conditionnement.

◃ Saint-Gobain Research Paris, 39 quai Lucien Lefranc 93303 Aubervilliers
Groupe ”Formulation et Qualité du Verre” - Département ”Elaboration des Verres”.

Contacts/encadrement :

◃ Elodie Chaudan Elodie.Chaudan@saint- gobain.com

◃ Frédéric Angeli Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.

◃ Quentin Hérault quentin.herault@saint- gobain.com

◃ Stéphane Gin Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.