Offre de thèse CIFRE - CORNING / IPGP / IMPMC

Interactions des éléments multivalents dans les verres et les silicates fondus

 

Corning est une société reconnue mondialement pour ses innovations dans le domaine de la science des matériaux. La société produit en particulier des verres spéciaux pour les marchés de l’affichage, de la pharmacie et de l’électronique grand public (verre Gorilla®) ainsi que des vitrocéramiques pour des applications techniques, des tables de cuisson et des fenêtres pare-feu.

La haute qualité requise et les températures de fusion élevées nécessaires rendent difficile la production de ces différents verres. C’est d’autant plus vrai dans un contexte de limitation de l’empreinte carbone associée à la fabrication.
Les verres incorporent généralement plusieurs éléments multivalents. Ces éléments, présents en faible concentration (généralement inférieure à 1 mol%) ont un rôle clé dans le processus d’élaboration des verres et dans les propriétés du produit final en influant par exemple sur la couleur, la transmission UV ou Infra-Rouge.

Les propriétés ainsi que la capacité à produire les verres dépendent fortement des proportions relatives des différentes valences de ces éléments (rapport redox). Le rapport redox d’un élément dépend de plusieurs facteurs (température, composition du verre, atmosphère), mais il est également influencé par la présence d’autres éléments multivalents. C’est cet aspect, encore peu étudié et maitrisé, qui fera l’objet du travail de thèse.

Des mesures du rapport redox dans des verres à température ambiante sont possibles avec différentes méthodes mais celui-ci évolue pendant le refroidissement du verre, surtout lorsque plusieurs espèces multivalentes sont présentes. Les mesures effectuées sur des échantillons refroidis ne sont donc pas représentatives de l’état redox des éléments dans le verre fondu. C’est pourquoi, des mesures in-situ à haute température sont nécessaires.

L’IPGP et l’IMPMC ont une grande expertise des structures des verres et de leur état rédox. Ils ont développé des méthodes innovantes de mesures des états rédox in-situ notamment par absorption des RX sur synchrotron et par spectroscopie optique.

L’objectif de cette étude est donc de développer la compréhension des interactions entre les éléments multivalents, dans des verres de borosilicate et d’aluminosilicate d’intérêt pour Corning à l’état fondu, à l’aide de méthodes de caractérisation in situ.

Cette compréhension implique l’étude des effets de différents paramètres tels que la concentration des éléments multivalents, la composition des verres, la température, l’atmosphère, la cinétique de réaction sur l’état redox et l’environnement des éléments.
La partie expérimentale sera complétée par une modélisation thermodynamique permettant de prédire l’état rédox de verres et silicates fondus contenant plusieurs éléments multivalents.

L’étudiant(e) sera formé(e) aux aspects technologiques des verres avec un groupe industriel leader dans ce domaine mais également aux aspects scientifiques en bénéficiant de l’expertise des 2 laboratoires académiques associés au projet.

A la fin de son doctorat, il/elle aura une solide formation sur les verres (structure, élaboration, propriétés) et sur certaines méthodes de caractérisation qui lui permettra d’envisager une carrière en R&D, en recherche académique ou en développement de matériaux avancés.

Techniques de caractérisation :
Absorption de rayons X, spectroscopie Raman et optique, analyses chimiques

 

Profil recherché :

Candidat(e) avec un diplôme d’ingénieur ou un Master 2 en matériaux ou géochimie. Une première expérience dans le domaine des verres serait un plus.

 

Compétences :
- Intérêt pour la compréhension fondamentale de problèmes appliqués - Autonomie et intérêt pour le travail expérimental
- Rigueur et organisation
- Capacité d’adaptation
- Facilité à travailler en anglais
- Bonne communication, formelle et informelle
- Bon niveau d’anglais

Si vous êtes intéressé, merci d’envoyer votre CV ainsi qu’une lettre de motivation à : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.