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Electrodéposition de matériaux

Dans cette thématique, les travaux développés visent à élaborer des protocoles de synthèse électrochimique de matériaux, que ce soit sous forme de films ou de nanostructures.

Le domaine d’application concerne les matériaux pour la conversion d’énergie, en particulier ceux à propriétés thermoélectriques (TE). Afin d’étudier les mécanismes de croissance des films, l’équipe a développé un banc de mesures in situ couplant des mesures électrochimiques, gravimétriques et ellipsométriques (collaboration avec le LCP-A2MC).

L’ensemble des activités se décline selon 3 axes :

Film de Bi2Te3 électrodéposé

Synthèse de films thermoélectriques (TE) en vue de la réalisation de dispositifs pour des applications à température ambiante

A partir des travaux précédents de l’équipe ayant conduit à la synthèse de films de type n (Bi2-xTe3+x, Bi2Te2,7Se0,3) et de type p (Bi0,5Sb1,5Te3), le  transfert de technologie est en cours en association avec un important équipementier automobile (VALEO) et l’ADEME. L’objectif est d’élaborer des modules sur les échangeurs thermiques des véhicules automobiles terrestres dans le but de récupérer une partie de l’énergie thermique dissipée.

Nanofils de Bi2Te3 électrodéposés en matrice poreuse

Synthèse de nanofils dans des matrices poreuses

Parmi les composés de basse dimensionnalité, les nanofils thermoélectriques sont particulièrement étudiés, leur facteur de mérite ZT devant être fortement augmenté. Les premiers résultats ont concerné la synthèse électrochimique de nanofils thermoélectriques de chalcogénures de bismuth au sein des pores d’une membrane de polycarbonate (jusqu’à 30 µm de longueur et 30 nm de diamètre). Les travaux portent sur le contrôle de la composition le long des nanofils à partir de l’analyse des voltampérogrammes du système électrochimique ainsi que sur leur qualité cristallographique. Une extension aux composés ternaires Bi1-xSbxTe3 est actuellement à l’étude.

Nanofils de tellure électrodéposés

Recherche de nouvelles voies de synthèse électrochimique en milieu liquide ionique

Du fait de leur grande stabilité électrochimique, les liquides ioniques (LI) sont des électrolytes prometteurs pour le dopage des matériaux TE par des terres rares, permettant d’améliorer les propriétés TE. L’équipe a montré que l’utilisation des LI permet de déposer du lanthane métallique, première étape en vue de la synthèse de Bi2-xLaxTe3. Une autre voie envisageable pour l’amélioration des propriétés des matériaux TE est la nanostructuration. Des résultats récents ont montré qu’un mélange de LI permet de synthétiser des nanofils monocristallins de tellure (Te) et ce sans utilisation de membrane poreuse. La possibilité de synthèse de structures core-shell de type Bi-Te à partir de ces nanofils est actuellement à l’étude.