ERC : matériaux ferroïques pour un contrôle dynamique des flux de chaleur
Dans son projet ERC DYNAMHEAT, Guillaume Nataf du laboratoire Greman (CNRS/Université de Tours/INSA Centre Val de Loire) veut développer des interrupteurs et des diodes thermiques pour augmenter la performance des dispositifs de récupération et de conversion d’énergie. Sa stratégie : exploiter les interactions entre les phonons conducteurs de chaleur et des défauts de structure dont on peut contrôler l’orientation et la formation dans des matériaux ferroélectriques.
La lutte contre le changement climatique est l’un des défis les plus urgents de notre société et nécessite la recherche de nouveaux dispositifs de récupération et de conversion d’énergie, notamment la chaleur. La performance de ces dispositifs pourrait être considérablement améliorée s’ils étaient couplés à des interrupteurs et des diodes thermiques qui permettent de stocker ou au contraire de faire circuler la chaleur. L’objectif de Guillaume Nataf, chercheur au laboratoire Matériaux, microélectronique, acoustique et nanotechnologies - GREMAN (CNRS/Université de Tours/INSA Centre Val de Loire), est d’étudier un mécanisme fondamentalement nouveau pour concevoir des interrupteurs et des diodes thermiques compacts et efficaces.
« Ma stratégie exploite, dans les oxydes ferroélectriques, les interactions entre les phonons qui conduisent la chaleur et des défauts plans spontanés appelés parois de domaine. Ces parois de domaine qui diffusent les phonons sont facilement créées, déplacées et orientées lorsqu’on applique une tension au matériau. Ce sont donc des interfaces parfaites pour obtenir de manière rapide et réversible de fortes variations de conductivités thermiques dans des directions contrôlées ».
Ce sont ces interactions que Guillaume cherche donc à maîtriser et valoriser pour créer des interrupteurs et diodes thermiques qui permettraient de faire circuler dans une direction donnée ou au contraire stopper la circulation de chaleur à travers un matériau. « Un de mes objectifs est de concevoir des dispositifs compatibles avec une large gamme d’appareils pour qu’ils puissent avoir un impact dans de nombreux domaines critiques pour notre transition vers un avenir durable ».
Spécialiste des défauts dans les matériaux ferroïques, Guillaume Nataf a aussi longuement étudié les alternatives aux fluides actuellement utilisés dans les systèmes de refroidissement. A présent, ses recherches sur des dispositifs thermiques innovants pour l’efficacité énergétique ont reçu le soutien d’une bourse ERC Starting Grant dans le cadre du projet DYNAMHEAT [1].
[1] Ferroic Materials for Dynamic Heat Flow Control