Thèse Élaboration d'Une Nouvelle Génération de Composites Métal-Mxenes à Hautes Performances Mécaniques et Tribologiques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Mines Paris-PSL École doctorale : SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées Laboratoire de recherche : Centre de Mise en Forme des Matériaux Direction de la thèse : Imene LAHOUIJ Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-31T23:59:59 Cette thèse vise à concevoir des composites métalliques renforcés par des phases MAX (TiAlC) et des MXènes (TiCTz, où Tz désigne les terminaisons -F, -Cl, -OH, etc.), en utilisant le procédé SPS (Spark Plasma Sintering), qui associe compaction en matrice fermée et chauffage par effet Joule afin d'obtenir des performances tribologiques et mécaniques améliorées.

Une première phase consistera en une étude bibliographique approfondie pour analyser les travaux existants sur les composites à base de phases MAX et MXenes, identifier les verrous scientifiques et technologiques, et définir les orientations expérimentales pertinentes.

La partie expérimentale du projet cherchera à établir des liens entre la morphologie, la taille et la proportion des phases renforçantes, leur dispersion dans la matrice et le comportement global du matériau, afin d'identifier le meilleur compromis entre résistance mécanique et performance tribologique.

La démarche reposera sur une caractérisation fine de la microstructure des composites, ainsi que sur l'évaluation de leurs propriétés mécaniques (indentation, compression) et tribologiques dans différentes conditions opératoires. Une attention particulière sera portée à l'analyse des mécanismes d'usure et de déformation pour établir des relations structure-propriétés-performances et optimiser ces composites pour des applications industrielles.
Depuis une quinzaine d'années, les matériaux bidimensionnels ont changé
la conception des nouveaux matériaux. Initialement dominé par le
graphène, le domaine s'est élargi avec l'apparition des MXenes en 2011,
une famille de carbures et nitrures métalliques lamellaires aujourd'hui très
étudiée. Les MXenes associent des propriétés rarement réunies :
excellente conductivité électrique, bonne rigidité, stabilité thermique
élevée et chimie de surface riche et modulable. Cette combinaison en fait
des candidats particulièrement prometteurs comme phases de
renforcement pour les alliages métalliques.

Nous recherchons un(e) candidat(e) diplômé(e) d'une école d'ingénieur et/ou d'un M2, avec de solides bases en science des matériaux (ou domaine connexe) et un réel intérêt pour le travail expérimental. Une première expérience en tribologie et/ou en élaboration et caractérisation des matériaux constituera un atout fort.

Le/la candidat(e) devra faire preuve d'autonomie, de rigueur scientifique et de curiosité pour s'investir dans un sujet à l'interface entre matériaux, procédés et tribologie. Une bonne capacité d'analyse et de synthèse est attendue, ainsi qu'un goût pour l'innovation et la résolution de problèmes. Des qualités d'adaptabilité, de créativité et de communication en anglais seront essentielles pour évoluer efficacement dans un
environnement de recherche collaboratif.

• Chimie