Titre du projet de recherche
Rubans supraconducteurs optimisés pour opération dans des conditions extrêmes de courant et champ magnétique (maîtrise ou doctorat)
niveau d'étude
Maîtrise ou doctorat
Directeur/codirecteur
Directeur : Frédéric Sirois
Codirecteur(s) : Christian Lacroix
Fin de l'affichage
31 décembre 2024
Domaines d'expertise
Méthodes expérimentales et instrumentation
Unité(s) et département(s)
Département de génie électrique
Laboratoire de supraconductivité et magnétisme (LSM)
Conditions
Le projet s'adresse pricipalement à des étudiants ayant complété un baccalauréat ou une maîtrise en génie physique, physique ou science des matériaux, et qui sont intéressés à contributer à faire avancer les connaissances et la technologie des matériaux supraconducteurs. La connaissance du français est hautement souhaitable pour un projet de maîtrise, mais moins essentielle au doctorat. Le projet se déroulera exclusivement dans les laboratoires de Polytechnique Montréal, mais un stage dans une université étrangère est à envisager.
Description détaillée
Contexte et objectifs:
Notre équipe de recherche cherche depuis plus de 10 ans à caractériser des rubans supraconducteurs de seconde génération dans des conditions extrêmes d’opération pour mieux en comprendre les mécanismes physiques dans la limite de la transition entre l’état supraconducteur et l’état normal. Cette compréhension est ensuite utilisée pour optimiser l’architecture des rubans supraconducteurs afin de les rendre plus performants et robustes dans le cadre de différentes applications telles que les limiteurs de courant de court-circuit pour les réseaux électriques, les moteurs électriques, et les électroaimants à fort champ magnétique.
Dans le cadre de ce projet de maîtrise ou de doctorat, l’étudiant sera appelé à:
- Modifier des rubans supraconducteurs pour les rendre meilleurs et plus robustes
- Réaliser des mesures expérimentales sur des rubans supraconducteurs placés dans un environnement cryogénique (entre 20 et 100 K) et soumis à des forts courant (plus de 1 kA) et champs magnétiques (jusqu’à 5 T)
- Développer des modèles numériques pour analyser les résultats expérimentaux
- Analyser les résultats expérimentaux afin de comprendre les mécanismes physiques sousjacents afin de parfaire les modèles numériques et proposer des solutions pour améliorer la qualité et la performance des rubans supraconducteurs
- Améliorer et tester les montages expérimentaux actuels (conception de circuits imprimés, conception de porte-échantillons, programmation LabVIEW, soudure, impression de pièces en 3-D, etc.)
Infrastructure et réalisations passées:
Afin de parfaire notre compréhension, nous utilisons des montages expérimentaux uniques, construits sur mesure, ainsi que des outils de simulation numériques développés à Polytechnique Montréal. Nous regardons spécifiquement deux régimes: la limitation franche et le régime « hot spot ». L’étude de ces deux régimes requière l’utilisation de sources pulsées rapides que nous avons développées dans notre laboratoire. Nous avons également développé des porte-échantillons permettant une mesure fine des propriétés électriques. Finalement, nous avons conçu des cryostats afin de pouvoir mesurer les propriétés électriques des supraconducteurs à différentes températures soumis à des forts courants. Nous avons aussi la possibilité d’immerser les échantillons dans un champ magnétique externe jusqu’à 5 Teslas.
Également, nous avons breveté un nouveau concept appelé « Current Flow Diverter » qui permet d’augmenter la robustesse des rubans supraconducteurs. Nous travaillons présentement avec des partenaires industriels dans le but de commercialiser cette technologie. Nous avons également plusieurs collaborateurs internationaux avec lesquels nous travaillons à développer les meilleures architectures de rubans supraconducteurs.
Nous avons également développé des codes numériques permettant de simuler le comportement électrothermique de rubans supraconducteurs à l’échelle microscopique dans des conditions d’opération réalistes pouvant être rencontrées dans des réseaux électriques. Ces codes sont particulièrement utiles pour évaluer le risque associé aux défauts microscopiques présents dans les rubans supraconducteurs.
Possibilité de financement
Un soutien financier de 19,500$/année au niveau de la maîtrise ou 23,000$/année au niveau du doctorat pourrait être disponible, sous certaines conditions, pour réaliser la recherche susmentionnée. Les conditions exactes telles que la durée de la bourse doivent être discutées avec le directeur de recherche. Un supplément de financement sera attribué advenant un octroi d'une bourse d'excellence du CRSNG, du FRQNT ou d'une autre source.
