Offre de sujet de thèse – Projet POCOMA

Offre de sujet de thèse – Projet POCOMA

Début de la thèse le 1er septembre 2022 

SOUMISSION DE CANDIDATURE AVANT LE 15 MAI 2022

Mots clés : Textile intelligent, microparticules, synthèse sol-gel, confort thermique photonique, microstructuration.

Objectif général

Le projet POCOMA a pour objectif de développer une membrane polymère passive pour améliorer le confort thermique ressenti par une personne en contrôlant les radiations du moyen infra rouge. En effet, au repos, 50% de la perte de chaleur du corps humain se fait par radiation dans la zone 5-11 µm. Nous proposons de contrôler la température de l’espace entre la peau humaine et le textile, qui est appelé microclimat en introduisant une membrane polymère structurée à l’échelle micrométrique pour moduler l’interaction moyen infrarouge (transmission, réflexion et absorption au longueur d’onde 5-11 µm) et ainsi la température cutanée. Deux stratégies vont être développées et associées (Figure 1). La fabrication de membranes chargées de particules et de membranes microstructurées. Quantitativement, notre objectif est de réduire la température nécessaire des pièces de vie. Pour cela les infra rouges du corps humain seront renvoyé vers le corps pour permettre une température de confort

Figure 1  Deux stratégies membranaires à associer et optimiser au sein du projet ANR PCOMA a) membrane chargé en particule b) membrane microstructurée

Contexte

Le projet POCOMA est un projet ANR regroupant 5 partenaires :

• l’Institut d’Electronique, de Microélectronique et de nanotechnologie (IEMN) laboratoire à Lille porteur du projet (Villeneuve d’Ascq, 59) ;
• l’institut FOTON laboratoire à Lannion (22);
• Le laboratoire GEMTEX (GEnie des Matériaux TEXtile) de l’ENSAIT (École Nationale Supérieure d’Arts et d’Industrie Textile) (Roubaix, 59) contribue depuis une vingtaine d’années au développement de produits textiles (multi)fonctionnels, bénéficiant de la synergie scientifique et technologique entre spécialistes des polymères et de leur transformation (filage en voie fondue et fonctionnalisation en masse et en surface), ainsi que de nombreux moyens de mises en œuvre et de caractérisation de surfaces textiles par tissage, tricotage ou procédés de non-tissés. C’est dans ce laboratoire qu’aura lieu la thèse.
• JUNIA-HEI est une école d’ingénieur généraliste situé à Lille (59) ;
• L’entreprise Damart est reconnue dans le domaine textile pour ses vêtements chauds (Roubaix, 59).

Présentation détaillée

Nous proposons donc de contrôler la température du microclimat en régulant la réflexion de ces infra rouges.

Pour cela plusieurs voies technologiques sont envisagées, i.e., (i) réalisation d’une membrane photonique qui sera ensuite complexée avec une structure textile, et (ii) auto assemblage de nano/micro particule de SiO₂ sur une surface textile.

Dans les deux cas un réseau de diffraction de Bragg est construit. Dans la première situation le réseau de Bragg sera constitué d’une interface air polymère. Le polymère sera façonné de manière à produire un réseau périodique surfacique ou massique puis déposé sur une étoffe. La deuxième situation, qui sera le sujet de cette thèse de doctorat, consiste en une stratégie bottom up. Des particules de SiO₂ seront produite par voie Stöber. Elles seront ensuite fonctionnalisées de deux manières différentes. Enfin les particules seront déposées de manière alterné par le procédé de layer by layer.

Profil et compétences recherchées

• Ingénieur ou master en science/chimie/génie des matériaux/ physico chimie.
• Notes de master et licence d’un très haut niveau.
• Goût pour le travail expérimental, des techniques d’analyse et de caractérisation.
• Maîtrise de la langue anglaise.
• Autonomie importante, facilité de communication régulière avec plusieurs interlocuteurs.

Pour Postuler

Envoyer un CV, une lettre de motivation, les notes de master par mail aux deux futurs encadrants. Des courriers de recommandation seraient un plus.

Le dossier de candidature est à envoyer à Joseph Lejeune (joseph.lejeune@ensait.fr) et Fabien Salaün (fabien.salaun@ensait.fr).

Information complémentaires

Il s’agit d’un financement de l’Agence National de la Recherche sur le projet ANR POCOMA. Le salaire du doctorant sera d’environ 1540 € net/mois. Le doctorant s’inscrira à l’école doctorale de science de l’ingénierie et des systèmes (https://edengsys.univ-lille.fr/) de l’université de Lille.

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PhD proposal – Projet POCOMA

Start of the thesis SEPTEMBER 1^st 2022

Candidature before  MAI, 15^th 2022

Key words smart textile, microparticles, sol gel synthesis, thermal confort, photonic, microstructuration

Main Objective

The POCOMA project aims at developing passive polymer membrane for clothing in order to improve the thermal comfort felt by a person at rest through the control of Mid-InfraRed (Mid-IR) radiation. Indeed, at rest, 50% of the heat loss of the human body is due to radiative loss in the Mid-IR range (5-11 μm). We propose to control the temperature of the space located between the human skin and the textile, called microclimate (MC), by introducing a polymer membrane structured at the microscale to modulate the textile/Mid-IR interaction (transmission, reflexion and absorption in the 5-11μm range) and so the thermal behaviour at the macroscale. Two strategies will be developed, optimized and associated with each other (Figure 1): the fabrication of particle-charged membranes and photonic microstructured membranes. Quantitatively, our objective is thus to develop a solution to reduce the Temperature of a room by several degrees while ensuring a constant skin Temperature compatible with a feeling of comfort.

Two membrane-based strategies to be optimized and associated within the POCOMA ANR project: a) particle-charged and b) microstructured photonic crystal membranes.

Context

The POCOMA project is an ANR project regrouping 5 partenairs:

• Institut d’Electronique, de Microélectronique et de nanotechnologie (IEMN) laboratory holding the project (Villeneuve d’Ascq, 59) ;
• l’institut FOTON laboratory in Lannion (22);
• The GEMTEX laboratory (GEnie des Matériaux TEXtile) of ENSAIT (École Nationale Supérieure d’Arts et d’Industrie Textile) (Roubaix, 59) contributes since around 20 years at developing multifunctional textiles products, benefiting from scientific and technologic synergie between polymer and polymer transformation specialists (melt spinning and masse and surface functionalization). Moreover there are numerous means of processing and characterization of textile surface (knitting , weaving, nonwoven,…) The PhD thesis will take place in this laboratory
• JUNIA-HEI is an engineering school in Lille (59) ;
• The Damart company is recognized in the textile domain for warm clothing in Roubaix, 59.

Detailled presentation

We propose to contol the microclimat temperature by regulating the wearer infrared reflexion.

Therefore several technological ways are envisaged i.e. (i) realization of a photonic membrane which will then be complexed by a textile structure, and (ii) auto assembling of nano/micro particles of SiO₂ on a textile surface.

In both case a diffracting Bragg lattice is build. In the first situation, the Bragg’s lattice will be constituted of an interface air polymer. The polymer will be constructed so that it will form a periodic surface or volume lattice and then deposited on a textile. The second situation, which will be the subject of this thesis, consist in a bottom up strategy. SiO₂ particles are produced via Stöber method. They are functionalized with two different endgroups. Finally particles are alternatively deposited by a layer by layer method.

Profile and researched competences

• Engineer or master in science/ chemistry/ material science/ physico chemistry
• Very high level of master and licence grades.
• Particular interest for experimental work, analysis and characterization technics
• High level of english.
• Autonomous, ease of communication with multiple interlocutors.

To Postulate

Send a CV, a covering letter, master grades per mail to the TWO futures supervisors. Recommendation letters would be a nice addition.

The files are to be send to Joseph Lejeune (joseph.lejeune@ensait.fr) et Fabien Salaün (fabien.salaun@ensait.fr).

English version (à revoir une fois qu’on est d’accord sur le reste)

Information complémentaires

It is a funding from the French National Research Agency on the project ANR POCOMA. The PhD salary will be around 1540€ net/month. The PhD should register at the Doctoral school Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes (https://edengsys.univ-lille.fr/) de l’université de Lille.