Projet ANR-11-JS09-0009 – ModElec : Modélisation du transport de charges dans les diélectriques solides sous contraintes électriques et implication pour la fiabilité des matériaux dans les systèmes de conversion d’énergie
Programme : JCJC - SIMI 9 - Sciences de l'ingéniérie, matériaux, procédés énergie (JCJC SIMI 9) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame severine LE ROY (Université Paul Sabatier Toulouse 3)
Partenaires : Laboratoire Plasma et Conversion d'Énergie
Montant : 224000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Le projet a pour but la compréhension des phénomènes de génération et de transport de charges dans les matériaux isolants désordonnés sous contraintes électriques, ainsi que le développement d’un modèle de transport de charge unidimensionnel capable de prédire la dynamique de la charge dans ces matériaux, quelle que soit la contrainte électrique. Ce modèle devra inclure les principaux phénomènes connus pour avoir un impact sur la dynamique de la charge d’espace. Les résultats des simulations seront directement comparables à des données expérimentales, permettant ainsi d’évaluer de nouvelles hypothèses physiques et de comprendre dans quelles conditions tel ou tel phénomène est observé. De plus, un outil d’optimisation des paramètres du modèle de transport sera développé. Les enjeux et verrous technologiques liés à ce projet concernent l’identification des phénomènes importants, leur description physique ainsi que leur mise en équation, ainsi que la validation du modèle de transport avec l’aide de l’outil d’optimisation pour un grand nombre de mesures expérimentales. L’unicité des solutions doit être vérifiée, et la stabilité du code validée.  
Les objectifs majeurs de ce projet sont les suivants :
-	le développement d’un modèle de transport de charge incluant les phénomènes physiques tels que la polarisation, la diffusion ou la recombinaison
-	la compréhension des conditions pour lesquelles des phénomènes particuliers sont observés expérimentalement
-	la validation du modèle de transport à l’aide de l’outil d’optimisation, pour un grand nombre de mesures expérimentales, où différents mécanismes sont actifs. Cette validation sera réalisée dans des conditions isothermes, puis pour des conditions non isothermes. 
-	la validation de l’outil d’optimisation avec notamment la recherche de l’unicité des solutions (paramètres du modèle de transport), ainsi qu’un nombre fini de mesures grâce auxquelles il est possible d’obtenir assez d’informations pour modéliser correctement le transport de charges. 
L’équipe Diélectriques Solides et Fiabilité (DSF) du LAPLACE est spécialisée dans la caractérisation électrique et physico-chimique des matériaux isolants majoritairement polymères, ainsi que dans la modélisation du comportement de la charge d’espace dans ces mêmes matériaux. Chaque chercheur du groupe DSF associé à ce projet a un savoir-faire sur une mesure particulière, ou une expertise sur les mécanismes physiques liés aux matériaux organiques diélectriques. Un expert externe, précédemment professeur à l’Institut Mathématiques de Toulouse (IMT), et maintenant professeur dans le département de Mathématiques et applications de l’Université de Braga (Portugal), fait aussi partie du projet. Il est spécialisé dans l’implémentation de schémas numériques et en analyse mathématique et numérique pour la modélisation. Il permettra de développer un modèle de transport robuste. 
Un des résultats attendus du projet est le développement d’un logiciel incluant le modèle de transport et l’outil d’optimisation, d’interfaçage simple, permettant son utilisation pour différentes applications, notamment industrielles.  
Les résultats scientifiques de ce projet permettront d’autre part de répondre à des problématiques industrielles importantes telles que : le développement de nouveaux matériaux pour l'isolation, plus respectueux de l'environnement ; l’augmentation de la fiabilité des matériaux et des systèmes dans lesquels les isolants sont utilisés, spécialement dans le transport d’énergie haute tension-courant continu (HVDC) où des outils d’évaluation de matériaux sont indispensables.