Aymeric Ramière, Laboratoire d'informatique pour la mécanique et les sciences de l'ingénieur (LIMSI)

Au quotidien nous utilisons tous des lampes pour nous éclairer, des ordinateurs pour travailler, des véhicules pour nous déplacer… Et nous avons tous constaté que ces appareils chauffent. Aujourd’hui, que faisons-nous de cette chaleur ? RIEN ! Ce sont des pertes. Et saviez-vous que jusqu’à 50% de l’énergie que nous produisons est perdue sous forme de chaleur ?  Dans un contexte de crise économique et énergétique où nous voyons, année après année, augmenter les prix de l’électricité, du gaz et du pétrole, ces pertes représentent un poids de plus en plus difficile à supporter. Mais je vous rassure, tout n'est pas perdu ! Si nous comprenons comment la chaleur se déplace à travers les matériaux, il peut nous être possible de réduire ces pertes et nous pouvons alors contrôler cette chaleur pour rendre nos appareils plus efficaces, voire de convertir cette chaleur en énergie ! En bref, ce que je cherche à faire c’est du management thermique.

Pour comprendre comment se déplace la chaleur, j’étudie des systèmes microscopiques dont la taille correspond à celle des circuits électroniques de nos processeurs informatiques. A cette échelle, la chaleur peut être vue comme des grains d’énergie appelés phonons. Ce sont donc ces phonons que je cherche à manager !

Dans la première partie de ma thèse, je travaille sur les résistances thermiques aux interfaces, ou en d’autres mots : comment la chaleur se déplace entre deux matériaux qui sont en contact ? Notre interface peut être vue comme une passoire avec des trous de tailles différents. Si un gros phonon arrive sur un petit trou, il ne passera pas à l'inverse, un petit phonon n'aura aucun mal à passer à travers ma passoire. Moduler la taille des phonons ou des trous c’est donc contrôler le transfert de chaleur à l’interface. Maintenant, même si une partie de la chaleur a traversé l’interface il y a d’autres mécanismes qui empêchent la chaleur de circuler parfaitement. C’est l’objet de la deuxième partie de ma thèse. Nous avons alors une différence de température entre le début et la fin du matériau. Associée aux propriétés électriques du matériau, on peut alors convertir cette différence de température directement en électricité que nous pouvons réutiliser dans nos appareils !

Finalement, manager la chaleur, c’est potentiellement doubler notre énergie disponible avec nos capacités de productions actuelles. Ça vaut bien la peine de s’échauffer les neurones, non ?

 

Aymeric Ramiere est en 3ème année de thèse au Laboratoire d'Informatique pour la Mécanique et les Sciences de l'Ingénieur (Université Paris-Sud).

Il étudie "La résistance thermique de contact : interfaces et micro-jonctions".