Gestion thermique d’un composant électronique par un dissipateur thermique hybride intégrant un matériau à changement de phase, des mousses métalliques et des ailettes

Le Doyen de la Faculté des Sciences et Techniques de Béni Mellal porte à la connaissance du public que Madame AFAYNOU Ibtissam, soutiendra une thèse de Doctorat intitulée : « Gestion thermique d’un composant électronique par un dissipateur thermique hybride intégrant un matériau à changement de phase, des mousses métalliques et des ailettes».

La soutenance publique aura lieu le Samedi 14 Novembre 2026 à 10h30 à l'Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, devant le jury composé de :

• Monsieur My Saddik Kadiri : Professeur, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Président ;

• Monsieur Said Saadeddine : Professeur, Faculté des Sciences et Techniques, Université Hassan II, Mohammedia, Rapporteur;

• Madame Sanaa Hayani : Professeure, Faculté Polydisciplinaire, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Rapporteure ;

• Monsieur Jamal Baliti : Maître de Conférence Habilité, Faculté des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Béni Mellal, Rapporteur ;

• Madame Kaoutar Khallaki : Professeure, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Examinatrice ;

• Monsieur Hamza Faraji : Maître de Conférence Habilité, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Universite Cadi Ayyad, Marrakech, Co-directeur de thèse ;

• Madame Khadija Choukairy : Professeure, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, Université Sultan Moulay Slimane, Khouribga, Directrice de thèse.

Résumé:

Au cours des dernières années, l’industrie électronique a connu des avancées majeures aux échelles macro- et microscopiques, devenant un pilier essentiel de la vie moderne. Cette évolution s’est traduite par une utilisation croissante et quotidienne des dispositifs électroniques. Afin de répondre aux exigences de performance, les industriels ont favorisé la miniaturisation des systèmes électroniques tout en augmentant leur densité de puissance, notamment pour les puces à haute performance. Toutefois, cette miniaturisation engendre une élévation significative de la température de fonctionnement des composants, posant un défi majeur en matière de gestion thermique. Pour y faire face, l’intégration de matériaux à changement de phase (MCP) dans les dissipateurs thermiques a émergé comme une solution prometteuse. Plus récemment, leur utilisation pour le refroidissement passif des composants électroniques s’est imposée comme une nouvelle tendance technologique, grâce à leur forte capacité de stockage de chaleur latente et à leur comportement quasi isotherme lors de la transition de phase. 

Cette thèse s’inscrit dans ce contexte et aborde la problématique du refroidissement passif des composants électroniques à l’aide de dissipateurs thermiques compacts à base de MCP, combinés à des mousses métalliques et des ailettes, afin d’optimiser le transfert de chaleur et d’assurer une gestion thermique efficace. Les stratégies proposées constituent une solution pertinente et adaptée aux applications où le refroidissement par convection forcée à l’air est limité ou impossible, notamment dans les applications spatiales.

Un modèle mathématique bidimensionnel en régime transitoire a été élaboré afin de décrire les phénomènes thermiques et hydrodynamiques à l’aide du logiciel ANSYS Fluent, en s’appuyant sur les équations de conservation de la masse, de l’énergie et de la quantité de mouvement. Les équations gouvernantes sont résolues numériquement par la méthode des volumes finis, tandis que le changement de phase du MCP et du MCP composite (MCP avec mousse métallique) est pris en compte respectivement par l’approche enthalpique et par le modèle à deux températures, appliqués à l’équation d’énergie. Une série de simulations numériques a ensuite été réalisée pour étudier l’influence de plusieurs paramètres de contrôle, tels que le type de mousse métallique, ses caractéristiques morphologiques (porosité et densité des pores PPI), ainsi que le nombre d’ailettes et leurs paramètres géométriques (hauteur et épaisseur), sur le comportement thermique et hydrodynamique du dissipateur thermique à base de MCP. 

Les résultats de nos travaux présentés apportent des recommandations et ouvrent des perspectives intéressantes pour la conception de dissipateurs thermiques de refroidissement passifs compacts et performants, adaptés aux besoins croissants des systèmes électroniques modernes.

Mots-clés : Composant électronique; Matériaux à changement de phase; Mousse métallique; Ailettes; Transfert thermique; Refroidissement passif; Fusion.