Face à la crise énergétique sans précédent qui nous touche, la communauté scientifique explore sans cesse différentes pistes en vue de développer de nouvelles sources d’énergie vertes et éco-responsables. L’une de ces pistes exploitables concerne la récupération des pertes thermiques et sa valorisation à l’aide de dispositifs thermoélectriques. Cette technologie permet de produire de l’énergie sans avoir recours aux combustibles fossiles.
Un dispositif thermoélectrique permet de convertir une différence de températures en différence de potentiel électrique. Si ces dispositifs suscitent un intérêt scientifique croissant, leur principale limitation concerne les matériaux utilisés, qui sont des métaux rares donc écologiquement défavorables. Dans le projet ThermoHarv, les matériaux sélectionnés sont des matériaux organiques, moins nocifs pour l’environnement, moins rigides et plus modulables. Pour garantir une efficacité optimale, les matériaux utilisés doivent être de bons conducteurs électriques et dotés d’une très faible conductivité thermique. Si le transport de charges électriques a été largement étudié pour ces dispositifs, le transport thermique, un paramètre pourtant clé du fonctionnement des thermo générateurs, demeure-lui très peu investigué.
L’objectif de ma thèse, réalisée au laboratoire de chimie des matériaux nouveaux (CMN) de l’UMONS sous la supervision du Prof. Jérôme Cornil, est donc d’étudier comment la chaleur se propage dans un milieu constitué de petites molécules ou de polymères organiques.
Afin de limiter ces transferts de chaleur et donc d’améliorer les rendements des dispositifs, nous tenterons de comprendre comment les phonons, des quasi-particules de chaleurs (analogues aux photons lumineux) se comportent dans un cristal organique. Pour atteindre cet objectif, nous ferons appel à des techniques de simulations numériques telle que la dynamique moléculaire, en vue d’établir comment les propriétés structurales chimiques d’un matériau organique influence sa conductivité thermique.
