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DOCTORAL CONTRACT / CONTRAT DOCTORAL : 3D printing of Carbon Architectures using bio-based resins / Développement de résines bio-sourcées pour l'impression 3D de matériaux carbonés

25 Mar 2024

Job Information

Organisation/Company
Université de Haute-Alsace
Department
Institut de Science des Matériaux de Mulhouse
Research Field
Chemistry
Researcher Profile
First Stage Researcher (R1)
Country
France
Application Deadline
Type of Contract
Temporary
Job Status
Full-time
Hours Per Week
35:00
Offer Starting Date
Is the job funded through the EU Research Framework Programme?
Not funded by an EU programme
Is the Job related to staff position within a Research Infrastructure?
No

Offer Description

Unlike conventional subtractive methods, 3D printing allows rapid prototyping and customization on demand. However, as a process recently applied to carbon-based materials, 3D printing faces many challenges, including the precise tailoring of the printed material and the control of its porosity. Besides, the sustainable nature of the carbon precursors is extremely limited. The current project proposes the development of multifunctional materials (carbon and Carbon/metal NPs hybrids), using sustainable precursors and involving additive manufacturing in the fabrication process (Figure 1). Low cost, sustainable, renewable precursors (biopolymers and natural phenols), and green solvents (water…) will be used to produce the carbon materials [1]. They will have high chemical and thermal stability which will be advantageous for application in energy storage (supercapacitors, batteries) and environmental remediation (water cleaning) [2]. A particular attention will be paid to tune the pore size to match that of the electrolyte and pollutant molecule, which may allow to enhance the performance. The structure will be also optimised by using different synthesis conditions. The extension of such structures in forms of thin films or specific architectures by 2D and 3D additive manufacturing represent a real challenge and will be adressed herein. 3D photostructuration approaches implemented at IS2M [3-4] and the fine modulation of several experimental parameters will deliver films and microstructures on centimetre scale. In addition, printing approaches will generate hierarchical 3D objects to be explored in various applications. The materials obtained by these unconventional techniques might benefit from specific properties (porosities at different scales, improved conductivity pathways and better adherence) to boost energy storage and detection performance.

 

Contrairement aux méthodes soustractives conventionnelles, l'impression 3D permet un prototypage rapide et une personnalisation à la demande. Cependant, en tant que processus récemment appliqué aux matériaux à base de carbone, l'impression 3D est confrontée à de nombreux défis, notamment l'adaptation précise du matériau imprimé et le contrôle de sa porosité. En outre, leur caractère durable est extrêmement limité. Le projet actuel propose le développement de matériaux multifonctionnels (carbone et matériaux hybrides carbone/nanoparticules), en utilisant des précurseurs durables, avec des applications dans le stockage de l'énergie (supercondensateurs) et la protection de l'environnement (capteurs), en incluant la fabrication additive dans le processus de fabrication. Des précurseurs peu coûteux, durables et renouvelables (biopolymères, polyphénols naturels et/ou biomasses) et des solvants verts (eau) seront utilisés pour produire les matériaux en carbone. Ils présenteront une grande stabilité chimique et thermique, ce qui sera avantageux pour les applications de biocapteurs et de supercondensateurs. Les agents porogènes seront des sels métalliques bon marché et réutilisables (NaCl, KCl, etc.), qui limitent également la production de CO2 pendant le processus de pyrolyse/activation. Tout ceci réduit la consommation de carbone et l'impact sur l'environnement.  L'extension de ces structures poreuses sous forme de films minces ou d'architectures spécifiques par la fabrication additive 2D et 3D représente un véritable défi. Une attention particulière sera accordée à l'adaptation de la taille des pores à celle de l'électrolyte et de la molécule polluante à détecter, ce qui peut permettre d'améliorer les performances du supercondensateur et du capteur.

Requirements

Research Field
Chemistry
Education Level
Master Degree or equivalent
Languages
FRENCH
Level
Good
Languages
ENGLISH
Level
Good
Research Field
Chemistry
Internal Application form(s) needed
IS2M_SPANGENBERG.pdf
English
(288.23 KB - PDF)
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Additional Information

Selection process

Le contrat doctoral de recherche est un contrat de trois ans, proposé par l’Université de Haute-Alsace. Il est attribué par le jury du Collège doctoral en tenant compte des quatre critères :

  • Mérite des candidats,
  • Encadrement par un directeur de thèse Habilité à Diriger des Recherches,
  • Qualité scientifique des projets de thèse,
  • Politique de fléchage par l'école doctorale d'un nombre limité de sujets.

Peuvent candidater les étudiants répondant aux conditions suivantes :

  • Première inscription en thèse en 2024-2025
  • Ne pas être inscrit en doctorat dans un autre établissement français/étranger d'enseignement supérieur
  • Candidature soutenue par un directeur de thèse habilité à diriger des recherches au sein d'un des laboratoires de l'UHA
  • Être titulaire d'un master ou d'un diplôme équivalent.

La sélection des candidats tient compte de leur motivation, de leur cursus universitaire et de leur classement aux épreuves théoriques et pratiques (stages de recherche, le cas échéant) de leur master. Elle est systématiquement précédée d'un entretien avec le futur directeur de thèse avec qui le candidat prendra contact.

La présélection des candidats fait l'objet d'un concours sur dossier. La liste finale des candidats susceptibles de bénéficier d'un contrat doctoral dans l'école doctorale est établie par le jury de l'antenne UHA du Collège doctoral de site après examen des dossiers de candidature et audition des candidats présélectionnés.

Cet examen prend en compte l'avis donné par le futur directeur de thèse de l'unité de recherche d'accueil.

Enfin, l'école doctorale examine la capacité d'encadrement des laboratoires et applique les règles générales retenues par le conseil scientifique de l'école doctorale et l'établissement en ce qui concerne le taux d'encadrement de doctorants par un directeur de thèse.

 

The doctoral research contract is a three-year contract offered by the Université de Haute-Alsace. It is awarded by the jury of  the Collège doctoral, taking into account four criteria:

  • Candidate merit,
  • Supervision by a thesis director who is qualified to supervise research,
  • Scientific quality of thesis projects,
  • The doctoral school's policy of allocating a limited number of subjects.

 

Students meeting the following conditions are eligible to apply:

  • First thesis registration in 2024-2025
  • Not enrolled in a doctoral program at another French or foreign higher education institution.
  • Application supported by a thesis supervisor authorized to direct research in one of UHA's laboratories.
  • Hold a Master's degree or equivalent.

 

Candidates are selected on the basis of their motivation, their academic record and their ranking in the theoretical and practical tests (including research internships, where applicable) of their Master's degree. The selection process is systematically preceded by an interview with the candidate's future thesis supervisor.

Candidates are shortlisted on the basis of a competitive application process. The final list of candidates likely to benefit from a doctoral contract in the doctoral school is drawn up by the jury of the UHA branch of the Collège doctoral de site, after examining the applications and interviewing the shortlisted candidates.

This review takes into account the opinion of the future thesis director of the host research unit.

Lastly, the doctoral school examines the supervision capacity of the laboratories and applies the general rules adopted by the doctoral school's scientific council and the institution concerning the ratio of doctoral students supervised by a thesis director.

 

Website for additional job details

Work Location(s)

Number of offers available
1
Company/Institute
UHA - IS2M
Country
France
City
MULHOUSE
Postal Code
68100
Street
15 rue Jean Starcky
Geofield

Where to apply

E-mail
arnaud.spangenberg@uha.fr

Contact

City
Mulhouse
Website
Street
15 rue Jean Starcky
Postal Code
68100
E-Mail
arnaud.spangenberg@uha.fr
Phone
+33 389 608 700