Bourse d’études URSA – Électrocéramique verte, UK

Les matériaux piézoélectriques qui sont au cœur d’un large éventail d’applications médicales, de sécurité, de transport et militaires sont actuellement dominés par des matériaux à base de plomb, tels que le zirconate titanate de plomb (PZT). De nos jours, les composants électriques existants finissent en décharge et sont laissés à la biodégradation. La vérité toxique est que ces déchets contiennent environ 1450 tonnes de plomb par an, entraînant des risques sanitaires et environnementaux importants. ^1,2  Actuellement, 800 millions d’enfants dans le monde ont des niveaux de plomb alarmants. ³  Des études récentes ont montré que l’impact environnemental d’une production à grande échelle de céramiques alternatives sans plomb serait pire que celui du PZT. ^4,5  Par conséquent, la récupération et le recyclage élémentaires sont extrêmement cruciaux pour réduire les déchets et la pollution.

Ce projet développera des matériaux électrocéramiques pouvant être entièrement récupérés et réutilisés sans compromettre leurs propriétés fonctionnelles. Actuellement, les électrocéramiques ne sont pas conçues pour faciliter le démontage en fin de vie, car les grains de céramique sont fusionnés lors des processus de frittage à haute température. Nous utiliserons un concept facile et évolutif pour obtenir un contrôle superbe sur la formation de microstructures via l’auto-assemblage de plaquettes de céramique piézo noyau/coque formées par adsorption de ponts polymères réversibles à l’échelle nanométrique entre les plaquettes. La phase organique elle-même sera à base de poly(acide lactique) (PLA), un polyester aliphatique durable qui a récemment été recyclé chimiquement à Bath. ⁶

Ces microstructures auto-assemblées sont caractérisées par une quantité maximale de phase électrocéramique disposée de manière hautement ordonnée. Cela i) maintiendra la fonctionnalité élevée de la céramique en minimisant la teneur en polymère, ii) permet d’induire des arrangements de particules hautement structurés basés sur le mode de détection ou de récupération d’énergie pour maximiser les performances axées sur l’application, et iii) permet l’extraction du particules céramiques en fin de vie en supprimant la liaison polymérique entre elles.

Fondamentalement, l’électrocéramique verte pourra être déconstruite (via une chimie acide/alcali douce réversible ou oxydante/réductrice respectueuse de l’environnement) pour libérer les particules céramiques de grande valeur constitutives en vue de leur réutilisation, apportant de nombreux avantages par rapport à l’économie circulaire au sein de le secteur de l’électronique. Cela permettra de remplacer les électrocéramiques monolithiques difficiles à recycler par des composites faciles à recycler et à reconditionner aux performances comparables, minimisant ainsi leur impact sur l’environnement.

Les références

1. Pisarenko, GG et al. Exigences pour le transfert de piézocéramiques sans plomb dans l’application. Journal de la Société européenne de la céramique 18, 3713–3715 (2017).

2. Bell, AJ & Deubzer, O. Piézoélectriques sans plomb – Les problèmes environnementaux et réglementaires. MRS Bulletin 43, 581–587 (2018).

3. Rees, N. & Fuller, R. La vérité toxique : l’exposition des enfants à la pollution par le plomb compromet une génération de potentiel futur. 1–90 (2020).

4. Koruza, J., Webber, KG, Wang, K., Bell, AJ & Fr, T. Exigences pour le transfert de piézocéramiques sans plomb dans l’application. J Matériomique 4, (2018).

5. Ibn-Mohammed, T. et al. Analyse du cycle de vie et évaluation du profil environnemental des piézoélectriques sans plomb par rapport au titanate de zirconate de plomb. Journal de la Société européenne de la céramique 38, 4922–4938 (2018).

6. Payne J, McKeown P, Mahon MF, Emanuelsson EAC, Jones MD. Complexes mono- et dimères de zinc (II) pour la production et la dégradation de PLA en lactate de méthyle – une méthode de recyclage chimique. Polym Chem.11(13):2381–9 (2020). 25.

Notes de financement

Les candidats peuvent être considérés pour une bourse d’études URSA, valable 3,5 ans. Le financement couvre les frais de scolarité au taux d’accueil, des frais de soutien à la formation de 1 000 £ par an et une allocation au taux UKRI (15 609 £ par an en 2021/22).

Une bourse d’études URSA ne couvre que les frais de scolarité au taux de frais de scolarité à domicile, et donc les étudiants éligibles au statut de frais de scolarité à l’étranger ne sont pas éligibles pour postuler. Les étudiants étrangers exceptionnels (par exemple avec une distinction de maîtrise britannique ou un équivalent international) qui sont intéressés par le projet doivent contacter le superviseur prévu en premier lieu, pour discuter de la possibilité de demander un financement supplémentaire

Durée

3,5 ans.

Admissibilité

Exigences du candidat

Les candidats doivent détenir ou s’attendre à recevoir un diplôme de première classe ou un bon diplôme de deuxième classe supérieure (ou l’équivalent). Un diplôme de niveau master serait également avantageux.

Les candidats non britanniques doivent satisfaire à nos exigences d’entrée en anglais .

Demandes et candidatures

Les demandes informelles sont les bienvenues et doivent être adressées au Dr Hamideh Khanbareh – h.khanbareh@bath.ac.uk

Les candidatures formelles doivent être faites via le formulaire de candidature en ligne de l’Université de Bath pour un doctorat en génie mécanique

Lorsque vous remplissez le formulaire, veuillez identifier votre candidature comme étant pour le concours de bourses d’études URSA dans la section 3 Finances (question 2) et citer le titre du projet et le nom du superviseur principal dans la section « Vos intérêts de recherche ».

Vous trouverez plus d’informations sur la candidature à un doctorat à Bath sur notre site Web .

Admissibilité au financement

Pour être admissible à un financement, vous devez vous qualifier en tant qu’étudiant à domicile. Les critères d’éligibilité au statut de frais d’accueil sont détaillés et trop complexes pour être résumés ici dans leur intégralité ; cependant, à titre indicatif, les candidats suivants seront normalement éligibles sous réserve de satisfaire aux exigences de résidence : ressortissants britanniques (vivant au Royaume-Uni ou dans l’EEE/Suisse), ressortissants irlandais (vivant au Royaume-Uni ou dans l’EEE/Suisse), ceux avec un congé indéfini pour Restent et ressortissants de l’UE avec un statut pré-établi ou établi au Royaume-Uni dans le cadre du programme d’établissement de l’UE). Il ne s’agit pas d’une liste exhaustive. Des informations supplémentaires peuvent être trouvées sur notre page Web d’orientation sur le statut des frais , sur le site Web GOV.UK et sur le site Web UKCISA .

Égalité, diversité et inclusion

Nous apprécions un environnement de recherche diversifié et visons à être une université inclusive, où la différence est célébrée et respectée. Nous accueillons et encourageons les candidatures des groupes sous-représentés.

Si vous avez des circonstances dont vous pensez que nous devrions être conscients et qui ont affecté votre niveau d’études, n’hésitez pas à nous en faire part dans votre formulaire de candidature. La meilleure façon de le faire est un court paragraphe à la fin de votre déclaration personnelle.

Mots clés

Céramique; Ingénieur chimiste; Chimie inorganique; Ingénierie de fabrication; Génie mécanique; Chimie organique; polymères ; Durabilité; Polymères biodégradables ; Matériaux recyclables ; Piézoélectrique, Oxydes fonctionnels, Electrocéramique