Offre de Thèse : Une nouvelle solution de lubrification adaptée à l’électrification des véhicules.

    THÈSE CEMEF 2022 : Une nouvelle solution de lubrification adaptée à l’électrification des véhicules.

    Contexte et objectif général

    Les enjeux écologiques liés à la lutte contre la pollution sont au centre des préoccupations de notre société. Dans ce contexte, la voiture électrique (EV) constitue un levier majeur pour faire face aux normes anti-pollution. L’électrification des moteurs implique de nouveaux défis en matière de lubrification et de tribologie [1-2]. En effet, les contraintes thermo-mécaniques exercées sur les lubrifiants de transmission au sein des boîtes de vitesses sont d’une sévérité accrue. Une lubrification compatible avec les spécificités de l’environnement d’un moteur électrique est nécessaire : basse viscosité pour limiter les pertes visqueuses, donc propriétés tribologiques en régime limite accrues, bonne conductivité thermique et propriétés diélectriques. Par ailleurs, une amélioration de l’efficience et l’autonomie des véhicules électriques impose une réduction de son poids. L’utilisation de nouvelles solutions matériaux dans les systèmes de transmission, telles que les alliages légers à haute performance, est un levier important pour l’allègement des structures. Cependant, les additifs à action tribologique synthétisés à l’heure actuelle pour les aciers sont moins efficaces sur ces alliages. Plus important, les mécanismes d’interactions tribo-chimiques entre les additifs et les surfaces autres qu’en alliages ferreux restent très peu documentés dans la littérature [3].  Dans le cadre de ce projet de thèse, nous proposons d’utiliser des nanoparticules dans des lubrifiants [4] comme un ‘catalyseur’ pour améliorer l’efficacité des additifs à action tribologique vis-à-vis d’alliages autres que les aciers [5]. L’approche proposée est holistique, traitant à la fois la nature des surfaces en contact, les additifs de lubrification (anti-usure, limiteurs de frottement) et les spécificités des conditions de contact dans un e-véhicule. La thèse aura pour finalité de comprendre la nature des interactions entre les nanoparticules et les additifs de lubrification, et leur impact sur la cinétique et la durabilité des tribofilms formés en fonction des surfaces en contact.

    Résumé du travail

    • Optimisation de la dispersion/stabilité des nanoparticules dans le lubrifiant
    • Etude des performances tribologiques du nano-lubrifiant dans un contact non ferreux sous régime de lubrification mixte/ limite en comparaison avec un contact en acier
    • Mise en place d’essais tribologiques avec une cinématique de roulement/glissement pour mimer à l’échelle laboratoire les sollicitations dans un système de transmission
    • Analyse et compréhension des mécanismes de lubrification faisant intervenir des interactions entre les nanoparticules, le package d’additif et les surfaces en contact
    • Evaluation de la durabilité des tribofilms : ce travail sollicitera une platine d’essais micromécanique in situ MEB  dont les développements actuels permettent de  réaliser des essais d’indentation, de rayure et de compression en régime quasi statique.

    Références bibliographiques :
    [1] Hybrid and electric vehicle tribology: a review. Hemanth G et al. : Surf. Topogr.: Metrol. Prop. 9 043001, 2021
    [2] The impact of tribology on energy use and CO2 emission globally and in combustion engine and electric cars. Holmberg et al.: Tribol. Inter. 2019
    [3] Nanoscale in situ study of ZDDP tribofilm growth at aluminum-based interfaces using atomic force microscopy. Gosvami et al. Tribology International 143, 106075, 2020
    [4] Inhibition of Micro-pitting by Tribofilm-Forming ZrO2 Nanocrystal Lubricant Additives: A Micro-pitting Rig and Transmission Electron Microscope Study. Lahouij et al. Tribology Letters 70 (1), 1-16, 2022
    [5] Efficient friction and wear reduction of Al-Si alloy via tribofilms generated from synergistic interaction of ZDDP and chemically functionalized h-BN additives. Mittal et al. Applied Surface Science, 595, 2022


    Profil et compétences recherchés

    - Ingénieur et/ou Master recherche en science des Matériaux
    - Une expérience en tribologie serait appréciée
    - Goût pour le travail de développement expérimental et de la pratique des techniques de caractérisation avancée
    - Aptitude à la modélisation numérique
    - Bon niveau de pratique du français et de l'anglais (niveau B2 ou équivalent minimum).
    - Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d’innovation et de communication. Qualités d’adaptabilité et de créativité.
    - Motivation pour l'activité de recherche.


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    Informations générales

    • Thème/Domaine : Mécanique Numérique et Matériaux
    • Lieu de travail : CEMEF, Sophia Antipolis (Site de Mines Paris-PSL).
    • Mots clés :Tribologie, nanoparticules, additives de lubrification, analyse de surface
    • Durée de contrat : 3 ans à partir d'octobre 2022
    • Financement : Contrat doctoral de l’école des Mines de Paris

    Direction et encadrement

    • Equipe de recherche :Procédés, Surfaces, Fonctionnalités [PSF]
    • Encadrants :

    Imène Lahouij, Chargée de Recherches Ecole des Mines de Paris
    Pierre Montmitonnet, Directeur de Recherches CNRS (HDR)
    Frédéric Georgi, Ingénieur de Recherches CNRS

    Consignes pour candidater

    les papiers requis pour postuler :

    • CV détaillé
    • Lettre de motivation
    • Deux lettres de recommandation
    • Relevés de notes des trois dernières années et classement dans la promotion
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