Topic description Les appareils électroniques de grande puissance, tels que les superordinateurs, génèrent une chaleur considérable. Si cette chaleur n'est pas transférée des circuits internes de l'appareil, les circuits surchauffent, réduisant considérablement la durée de vie de l'appareil, provoquant des défauts voire une panne totale de l'appareil. Des matériaux de gestion de chaleur, caractérisés par des propriétés thermiques adaptées, sont donc utilisés pour dissiper cette chaleur des circuits internes à l'appareil. Cependant, les matériaux disponibles dans le commerce, tels que les composites cuivre-molybdène (Cu/Mo) et cuivre-tungstène (Cu/W) (c'est-à-dire des composites à matrice de cuivre renforcés de particules de molybdène ou de tungstène), ne suffisent plus à répondre aux besoins de dissipation thermique des plus récents et des futurs (nano)dispositifs en raison principalement de leurs conductivités thermiques (CT) limitées (jusqu'à environ 400 W/m K). A ce titre, les particules de diamant possèdent quant à elles, une conductivité thermique des plus élevée (dans la gamme 1500-2500 W/m.K) de tous les matériaux massifs. Leurs propriétés les présentent donc comme le renfort idéal d?une matrice métallique pour constituer des composites à matrice métallique (MMC) fonctionnels pour de telles applications de gestion thermique. De plus, le prix de la poudre de diamant synthétique a considérablement baissé à moins de 700 USD/kg. Cependant, la faible usinabilité des particules de diamant (dures) intégrées dans une matrice métallique (c'est-à-dire un composite métal/diamant) rend la mise en forme presque impossible à l'aide de techniques conventionnelles (par exemple, la métallurgie des poudres et le moulage). C?est pour cette raison qu?il est envisagé de tester la potentialité des technologies d?impression 3D, en particulier par fusion laser sur lit de poudre, afin d?explorerla faisabilité de production d?un composite métal/diamant à coût raisonnable ayant une conductivité thermique élevée. Les travaux de cette thèse se dérouleront en plusieurs phases. Les progrès technologiques des processus sol-gel, PVD ou autres méthode à bas coût seront tout d?abord étudiés afin de produire une poudre composite de noyau-coque de diamant revêtue de fines particules d'alliage métallique (Cu et Al) pour l'impression 3D à l'aide d'une machine SLM équipée d?un laser vert . L'adaptation de l'interface et l'intégration homogène des particules de diamant dans le composant seront simultanément déterminées en introduisant une couche intermédiaire d'élément formant des carbures à l'échelle nanométrique (par exemple, W, Cr) entre le noyau de diamant et la couche externe d'Al (ou de Cu). La relation entre les paramètresd'impression 3D (par exemple, la densité d'énergie laser, vitesse de balayage, etc.), la microstructure du matériau élaboré et les propriétés thermophysiques des composites métal/diamant (densité, conductivité thermique, etc.) seront alors étudiées. Finalement, une stratégie et un processus d'impression 3D fiables pour produire des composants mixtes Al/diamant et Cu/diamant à haute densité (densité relative supérieure à 96 %) présentant une conductivité thermique améliorée (CT TC de 10 à 30 % supérieure à celle du Cu pur en fonction de la teneur en diamant à la température ambiante) doivent être développés. Le potentiel d'applications de gestion thermique dans les (nano)dispositifs de nouvelle génération pourra alors être exploré. En complément, les défis technologiques clés de l'impression 3D pour étendre la gamme des matériaux disponibles à un nouveau domaine, MMC imprimés en 3D pour des applications fonctionnelles, pourront aussi être relevés. Profil du doctorant : Le doctorant devra posséder un goût prononcé pour les approches expérimentales en particulier les moyens d?élaboration et les moyens de mesures. Des connaissances en science des matériaux, procédés, caractérisations des matériaux, dans les domaines de fabrication additive, et des essais physico-chimiques seront des atouts supplémentaires pour cette thèse. La candidate / le candidat sera inscrit(e) à l'Ecole Doctorale « Sciences Physiques pour l?ingénieur et Microtechniques (SPIM), spécialité Matériaux » conjointe à l?Université de Franche-Comté et à l?UTBM. Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet ANR « « 3DComposite » avec plusieurs partenaires, le doctorat travaillera à ICB-LERMPS, et collaborera avec l'ensemble des partenaires. Funding category Public/private mixed funding Funding further details Presentation of host institution and host laboratory ICB-PMDM-Lermps à l'Université de Technologie de Belfort-Montbéliard ICB-LERMPS, Surface, Process and Materials Engineering team of the Interdisciplinary Carnot of Burgundy laboratory (UMR 6303 CNRS), is a multidisciplinary research laboratory with aims to develop new materials and processes. Currently its main activities focus on the development of structural materials, additive manufacturing and coatings using thermal spray and related techniques (lasers, cryogenic cooling etc.). It is one of the pioneer laboratories in France which initiated research on 3D printing of metals, alloys and MMCs. The laboratoire has published more than 100 international journal articles in this area. By studying the basic metallurgical principles of SLM process, such as the interaction between laser, powder bed and melt pool, his research team has gained a deep understanding on laser additive manufacturing process including the relationships between the laser processing parameters, microstructure and properties of the 3D-printed components. A series of controlling technologies and post treatments for laser additive manufacturing of metal components has also been developed. Further, the team processes many sets of (semi-)industrial-scale facilities from powder production till 3D-printed prototypes. As such, it has developed close partnerships with many key industries in France (Dassault, Saint-Gobain, PSA, Renault, etc.). In this project, ICB-LERMPS will be mainly in charge of 3D printing process optimization using the commercial SLM facilities. PhD title Doctorat de procédé et matériaux Country where you obtained your PhD France Institution awarding doctoral degree Université de Bourgogne Franche-Comté Graduate school SPIM (Sciences pour l'Ingénieur et Microtechniques) Candidate's profile Le doctorant devra posséder un goût prononcé pour les approches expérimentales en particulier les moyens d?élaboration et les moyens de mesures. Des connaissances en science des matériaux, procédés, caractérisations des matériaux, dans les domaines de fabrication additive, et des essais physico-chimiques seront des atouts supplémentaires pour cette thèse.