Thèse soutenue

Caractérisation et modélisation de structures carbonées nanoporeuses
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Auteur / Autrice : Torben Prill
Direction : Dominique JeulinMartin Spies
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Morphologie mathématique
Date : Soutenance le 17/12/2014
Etablissement(s) : Paris, ENMP en cotutelle avec Universität des Saarlandes. Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät III (Saarbrücken)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de morphologie mathématique (Fontainebleau, Seine et Marne) - Universität des Saarlandes
Jury : Président / Présidente : Christian Motz
Examinateurs / Examinatrices : Dominique Jeulin, Martin Spies, Jesus Angulo, Frank Aubertin
Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Maire, Hugues Talbot, Frank Mücklich

Résumé

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L'objectif de la thèse présentée ici est l'optimisation de matériaux carbonésnanoporeux au moyen de la “conception de matériaux virtuels”. En ce qui concerne cette échelle de travail (~ 10nm), la Nanotomographie FIB-SEM est la seule technique d'imagerie donnant accès à une information sur la géométrie tridimensionnelle. Cependant, pour l'optimisation du comportement, l'espace des pores doit être reconstruit à partir des données tirées des images obtenues. Jusqu'à présent ce problème n'était pas résolu. Pour pouvoir le maîtriser, on a développé une simulation d'images FIB-SEM. Les images FIB-SEM simulées peuvent être utilisées pour la vérification et la validation des algorithmes de segmentation. En utilisant les données d'image simulées, un nouvel algorithme pour la reconstruction de l'espace des pores à partir des données FIB-SEM a été développé.Deux études de cas avec des carbones nanoporeux utilisés pour le stockage d'énergie sont présentées, en utilisant les nouvelles techniques pour la caractérisation et l'optimisation des électrodes Li-ion de type EDLC'S (« electric double-layer capacitors », soit supercondensateurs). L'espace des pores reconstruit est modélisé géométriquement à l'aide de la géométrie stochastique. Enfin, on a simulé les propriétés électriques des matériaux enutilisant des structures modélisées et simulées.