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Habilitation à diriger des recherche de Stéphane LIPS


La soutenance aura lieu le mercredi 6 juin à 10h.
Catégorie : Evénements

L'Habilitation à Diriger les Recherches (HDR) de Stéphane LIPS, intitulée "Contribution à l'étude expérimentale et théorique des transferts thermiques avec changement de phase pour le contrôle thermique des composants électroniques", sera soutenue le mercredi 6 juin à 10h, dans l'amphithéâtre René-Char.


Résumé de la thèse


Le contrôle thermique des composants électroniques est un enjeu majeur dans de nombreuses applications industrielles. L’augmentation des puissances thermiques à dissiper sur des surfaces toujours plus petites rend les solutions de refroidissement traditionnelles, basées sur un refroidissement par air ou par liquide sans changement de phase, souvent obsolètes. Les solutions de contrôle thermique par voie diphasique peuvent permettre de répondre à ces besoins, sous réserve d’un dimensionnement fiable des systèmes concernés. Cette habilitation à diriger les recherches est donc une contribution à l’étude expérimentale et théorique des phénomènes et des transferts thermiques au sein de systèmes de contrôle thermique avec changement de phase. Trois grands types de systèmes sont abordés : les caloducs, les condenseurs ou évaporateurs, et les amortisseurs thermiques (basés sur le changement de phase solide-liquide). Après une introduction, dans laquelle est résumé mon parcours scientifique ainsi que son contexte scientifique, le premier chapitre tente de dresser un état de l’art des solutions de contrôle thermique pour les composants électroniques, ainsi que les différentes problématiques scientifiques associées. Les chapitres 2 à 4 représentent chacun un volet des recherches que j’ai pu effectuer tout au long de mon parcours. Les caloducs constituent des solutions particulièrement intéressantes pour le refroidissement de composants électroniques. Dans ce domaine, mes recherches sont essentiellement axées sur des analyses phénoménologiques des systèmes, ce qui permet de mieux appréhender leur comportement. L’utilisation de systèmes transparents, couplée au développement de modèles inverses et/ou mécanistiques, représente une des particularités du CETHIL dans ce type d’analyse. Quelques exemples d’études sont présentés dans le chapitre 2. Lorsque les solutions passives ne suffisent plus, les phénomènes d’ébullition et de condensation convectives peuvent être utilisés au sein d’évaporateurs et de condenseurs. Dans le chapitre dédié, l’effet de forces de frottements, de capillarité, de gravité et d’inertie sur la structure de ce type d’écoulements, les pertes de charges et les transferts thermiques sont discutés, en particulier dans le cas d’écoulements en tubes inclinés. La synthèse permet de mettre en avant les similitudes et différences des écoulements en ébullition et en condensation convectives. Dans certaines applications, les sollicitations thermiques sont extrêmement fluctuantes. L’enjeu n’est alors plus d’évacuer la chaleur, mais de limiter les pics de températures dues aux sollicitations transitoires. Le concept d’amortisseur thermique, couplant un matériau à changement de phase solide-liquide et une matrice à haute conductivité thermique, peut être utilisé pour augmenter l’inertie thermique apparente du système à contrôler. Le dernier chapitre est donc consacré à l’étude de l’un de ces types de système, composé de paraffine dans une structure de nanotubes de carbone densifiés, elle-même insérée dans une cavité en silicium. Au sein de chacun de ces chapitres, un bref état de l’art est proposé et les différentes approches, théoriques, de modélisation et expérimentales sont présentées. Des perspectives sont proposées à la fin de chaque chapitre, puis synthétisées et priorisées dans la conclusion finale.