Effet Tribovoltaïque Dans Les Films

**Effet tribovoltaïque dans les films semi-conducteurs organiques/métal**:

- Réf **ABG-127001**
- Stage master 2 / Ingénieur- Durée 5 mois- Salaire net mensuel entre 600 et 700 €- 19/11/2024- Institut d'Electronique et des Technologies du numéRique (IETR), Nantes Université- Lieu de travail- Nantes Pays de la Loire France- Champs scientifiques- Matériaux
- Physique
- Sciences de l’ingénieur
- Mots clés- Polymères semi-conducteurs, effet tribovoltaique, conversion d'énergie mécanique-
- 15/12/2024**Établissement recruteur**:
**Site web**:
Les principaux domaines d’expertises de l’IETR s’étendent du matériau pour le numérique au système. Ils couvrent les principaux champs disciplinaires suivants:
Les antennes & dispositifs hyperfréquences sur un très large spectre de fréquences s’étendant de quelques MHz jusqu’au sub-THz ;
La CEM et l’électromagnétisme pour le biomédical ;
Les matériaux multifonctionnels pour la miniaturisation, la reconfigurabilité, les communications, ou encore la récupération ou le stockage d’énergie ;
Les microtechnologies et les microcapteurs selon deux filières (silicium basse température, électronique organique) pour l’étude de circuits ou de microcapteurs ;
Les systèmes de communications numériques et les traitements associés, ainsi que l’électronique connectée et les systèmes embarqués ;
La télédétection, l’imagerie multimodale et les problèmes de propagation (indoor, outdoor, propagation en milieux complexes) ;
L’analyse et le traitement de l’image (compression, prototypage, cryptographie et sécurité des contenus, analyse multimodale, analyse des émotions) ;
L’automatique (commande prédictive, commande adaptative, gestion de l’énergie) ;
Systèmes d'énergie (transducteurs, systèmes de conversion, réseaux d'énergie, smart grids à énergie renouvelable, Cycle de vie et éco-conception de systèmes électriques).

**Description**:
L’effet triboélectrique est un couplage mécano-électrique connu depuis l’antiquité et qui repose sur le contact mécanique entre 2 matériaux d’électronégativité différente. Ces dix dernières années, de nombreux travaux ont été réalisés sur les générateurs triboélectriques basés sur des paires polymère isolant/métal, qui ont permis d’obtenir en sortie des niveaux de tension alternative élevés (~100-104 V). Malgré une densité de courant relativement faible (~0,01-0,1 A.m-2) et la nécessité d’utiliser un circuit de redressement pour produire une puissance continue, la triboélectricité est devenue une voie prometteuse dans le domaine de la récupération d’énergie mécanique ambiante.

Récemment, l’effet tribovoltaique a connu un engouement certain suite à la publication de niveaux de puissance permettant d’alimenter des dispositifs (ultra-) basse consommation.

L’effet tribovoltaïque est similaire à l’effet triboélectrique mais implique une paire semi-conducteur/métal, ce qui conduit à des tensions de sortie plus faibles (1-10 V) mais des courants importants (~10 A.m-2). La friction entre les deux éléments constituant la paire induit un courant et une tension unipolaire, sans étape de rectification, ce qui simplifie la structure du générateur et diminue le cout énergétique.

Une grande partie des récents travaux sur les générateurs tribovoltaïques flexibles utilise le polymère semi-conducteur poly(3,4-ethylènedioxythiophène):Poly(styrènesulfonate) (PEDOT :PSS), disponible commercialement mais relativement couteux.

L’objectif du stage est de développer et caractériser des générateurs tribovoltaïques intégrant des composites polymère à base de PEDOT:PSS soluble dans l’eau et d’une matrice biopolymère afin de diminuer la quantité de PEDOT:PSS employée et de tendre vers un générateur flexible à faible impact environnemental.

Le travail du stagiaire consistera à élaborer et caractériser les générateurs et à trouver le meilleur compromis entre une empreinte carbone limitée et un couplage tribovoltaïque efficient, permettant d’obtenir une puissance de l’ordre de quelques dizaines de microWatts.

**_Plan de travail_**

L’étudiant(e) de deuxième année de Master, recruté(e) en stage pour réaliser cette étude, répartira son temps de travail selon quatre grandes tâches:
**1 Elaboration des couches minces** de polymères semi-conducteurs sur substrats rigide et flexible ;
**2 Caractérisation structurale** des films polymère.

**3 Caractérisation diélectrique** des films polymère en fonction de l’épaisseur du film et du type de substrat ;
**4 Evaluation de l’effet tribovoltaïque** des composites polymère en fonction des paramètres d’excitation mécanique (friction) et du film métallique.

**Profil**:
**Prise de fonction**:

- 17/02/2025