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Lanthony, Cloé. Modélisation multiéchelle de la structuration des interfaces dans les nanothermites multicouches Al/Cuo déposées en phase vapeur

Lanthony, Cloé (2014). Modélisation multiéchelle de la structuration des interfaces dans les nanothermites multicouches Al/Cuo déposées en phase vapeur.

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Résumé en francais

Parmi les matériaux énergétiques existants, les nanothermites sont largement étudiées grâce à leur grande densité d'énergie. Nous avons choisi de travailler avec des empilements de couches d'aluminium et d'oxyde de cuivre afin de maximiser cette densité d'énergie (valeur théorique : 21 kJ/cm3) et optimiser le rendement énergétique du matériau pour des applications industrielles. Cette succession de couches nanométriques est réalisée par un procédé de dépôt en phase vapeur (PVD) durant lequel on observe la formation de couches de mélange aux interfaces. Ces couches constituent à la fois une barrière physique à la diffusion des espèces et une perte de matériau réactif. Ceci augmente la stabilité de la nanothermite mais diminue ses performances énergétiques. Le contrôle de la formation de ces couches barrières est donc un enjeu important vers la maîtrise de la réactivité des nanothermites multicouches Al/CuO. Cette thèse est un travail de modélisation multiéchelle constitué de deux parties. Nous voyons d'abord la réactivité d'une surface d'Al au contact de CuO grâce à un code commercial (VASP) utilisant la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT). Ensuite nous utilisons ces résultats à l'échelle atomique pour la construction d'un simulateur de type Monte-Carlo cinétique (KMC). Ce simulateur dépose une couche de matière sur une surface pure d'aluminium Al(111) et permet d'observer un mélange précoce des espèces dans les premiers temps du dépôt. Les premières briques du simulateur étant posées, ce travail est le début d'une étude plus ambitieuse vers l'élaboration d'un outil prédictif de la formation des couches barrières en fonction des conditions de dépôt.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Estève, Alain
Rossi, Carole
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS
Mots-clés libres :Modélisation - Multiéchelle - Matériaux énergétiques - DFT - Monte-Carlo cinétique
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :06 Oct 2014 10:34