Dissertations / Theses: 'Carbone black'

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Grenard, Vincent. "Structuration et fluidification de gels de noir de carbone." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00732079.

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Abstract:

Les " gels attractifs " constituent une catégorie particulière de ﬂuides complexes. Ces gels sont formés à partir d'une suspension de particules attractives en faible concentration volumique. La microstructure du gel est très facilement modiﬁée par l'application d'une contrainte. Ainsi, il est possible de structurer ces gels par un cisaillement dans une géométrie suﬃsamment conﬁnée. Nous avons étudié en détail ce phénomène dans des gels de noirs de carbone ainsi que dans des suspensions de billes de verre dans de l'huile rendues attractives par la présence d'une faible quantité d'eau. Nous avons reproduit ce phénomène dans des simulations numériques de dynamique moléculaire, ce qui permet d'étudier les conditions nécessaires à l'apparition de telles structures. Enﬁn, en géométrie peu conﬁnée, le mécanisme de rupture et d'écoulement de ces gels en volume est complexe puisque leur rupture est en perpétuelle compétition avec leurcinétique de reformation. Nous avons étudié la rupture des gels de noir de carbone en couplant des techniques classiques de rhéologie avec une technique de mesure locale de déplacement par ultrasons. Ces expériences nous ont permis d'établir un lien entre le comportement global du matériau (sa rhéologie macroscopique) et la dynamique locale de ﬂuidiﬁcation.

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Lim, Saehee. "Variability and trends of black carbon in Europe over the last 140 years retrieved from a Caucasian ice core." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU043.

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Abstract:

Le carbone-suie, ou "black carbon" (BC), est considéré comme le deuxième plus grand contributeur d'origine anthropique au changement climatique, après le dioxyde de carbone, en raison de son importante capacité à absorber la lumière (Bond et al., 2013). Malgré son influence sur le système climatique, les observations pluriannuelles des teneurs atmosphériques de BC demeurent rares, particulièrement en Europe. Cette étude propose une reconstruction nouvelle de la variabilité passée du BC atmosphérique à partir de l'analyse d'une carotte de glace forée au glacier de l'Elbrus (ELB), situé dans le Caucase en Russie. Un analyseur de carbone-suie SP2 (Single Particle Soot Photometer) a été exploité pour l'analyse du BC réfractaire (rBC) sur 153m de carotte de glace couvrant les derniers 140 ans. Un nouveau système analytique couplant un nébuliseur APEX-Q et le SP2, intégré au sein d'un système d'Analyse en Flux Continu, a été développée et a permis d'obtenir un enregistrement unique quasi-continu du rBC. La glace de l'Elbrus révèle une augmentation marquée des teneurs en rBC entre les années 1870 et 1980, suivie d'une diminution des concentrations jusqu'en 2000 environ. Au cours de la dernière décennie, les concentrations en rBC demeurent stables. Parallèlement, une augmentation des niveaux de fond jusqu'en 1980 indique clairement un impact non négligeable des émissions anthropiques sur la charge en BC atmosphérique à des échelles spatiales très larges, et notamment dans la troposphère libre. Une étude fine des inventaires d'émissions de BC disponibles et la modélisation FLEXPART viennent confirmer que l'augmentation forte de rBC depuis 1920 est principalement due aux émissions anthropiques de BC. Une analyse du gradient est-ouest des dépôts de rBC à haute altitude au cours de la dernière décennie a été réalisée, en comparant l'archive récente (10 ans) de l'Elbrus avec deux autres enregistrements provenant du Col du Dôme (CDD, France) et du Colle Gnifetti (CG, Italie). Les concentrations à l'Elbrus se révèlent deux à trois fois supérieures à celles des autres sites, une différence liée à l'intensité plus forte des sources en Europe de l'Est et confirmée par la modélisation FLEXPART. Les combustions de biomasse se trouvent identifiées comme la principale cause de variabilité interannuelle à l'Elbrus en été. Sur les derniers 10 ans, une diminution statistiquement significative des concentrations en rBC dans la neige est détectée au CDD, un résultat qui s'oppose aux observations réalisées à l'Elbrus où une tendance à l'augmentation au cours des périodes estivales est identifiée. Ces tendances, aussi bien CDD et ELB, sont relativement cohérentes avec les inventaires d'émissions de BC anthropiques disponibles. Ces enregistrements nouveaux et continus de rBC dans plusieurs carottes de glace européennes viennent faire progresser notre compréhension des évolutions passées des sources et de la charge atmosphérique du BC en Europe. Ces enregistrements peuvent participer à une meilleure évaluation de l'efficacité des politiques passées et actuelles de réduction des émissions de BC, ainsi qu'à une amélioration des inventaires d'émission
Black carbon (BC) is considered as the second largest man-made contributor to global warming after carbon dioxide due to its highly light-absorbing ability (Bond et al., 2013). Despite its climatic role, multi-year observations of ambient BC concentrations are scarce, in particular over Europe. In this thesis, we reconstructed past variability of atmospheric BC using an ice core from the Elbrus glacier (ELB), Caucasus in Russia. We have used a single particle soot photometer (SP2) to retrieve refractive BC (rBC) along 153 m of ice core covering the last 140 years. We have developed and validated a novel analytical system coupling of APEX-Q nebulization to SP2 in a Continuous-flow Analysis system to derive a unique quasi-continuous record of rBC. Results reveal a substantial rBC increase since 1870s lasting until 1980, followed by a decrease until ~2000. In the last decade, rBC concentrations remained constant. In parallel, an increase in background concentration until 1980 clearly highlights that anthropogenic BC emissions have substantially affected the atmospheric BC loading on a very large spatial scale, particularly in the free troposphere. A comparison with the estimated BC reaching the ELB site using a BC emission inventory/FLEXPART modeling confirms that the strong rBC increase since around 1920 is mainly due to anthropogenic BC emissions. Analysis of the East-West gradient of rBC deposited in snow over the last decade is investigated comparing the recent archive (10-year) at ELB with two other records from Col du Dôme (CDD), France, and Colle Gnifetti (CG), Italy. Concentrations at ELB are 2-3 times higher than at other sites, which is linked to source intensity in the Eastern part of Europe, as confirmed by the FLEXPART modelling. Biomass burning is identified as a main cause of inter-annual variability at ELB during summer time. Over the last decade, a statistically significant reduction of rBC concentration in snow is found at CDD, opposite to what is found at ELB with an increasing trend observed for summer periods. These trends are also fairly consistent with anthropogenic BC emissions inventories. Availability of continuous records of rBC in European ice cores improved our understanding of past evolution of atmospheric BC over Europe. They can be used to assess efficiency of past and current emission reduction policies and improve emission inventories

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Alexis, Marie. "Effet du feu sur le stockage de carbone dans un écosystème subtropical : dynamique des charbons." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066332.

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Abstract:

L’impact des feux de biomasse sur le stockage de C dans les écosystèmes terrestres reste incertain. Nous mettons en relation la production et l’évolution des stocks de carbone pyrogénique dans un maquis à chênes subtropical. Au cours d’un événement de feu, les pertes de carbone de l’écosystème sont estimées à 2. 6kgCm-2 et la production de charbons à 140gCm-2. D’après des analyses élémentaires et isotopiques, RMN du 13C à l’état solide et calorimétrie, les charbons sont plus riches en C et moins concentrés en 13C que la MO initiale. L’oxydation chimique indique que la production de black carbon (BC) est de 10 à 30gm-2. A l’échelle du siècle, le taux de stabilisation du carbone par le feu est inférieur au taux de stabilisation par les processus d’humification classiques. La première étude in situ de la dynamique du BC dans les sols tend à confirmer qu’une part au moins du BC a un temps de résidence supérieur à 100 ans et constitue un compartiment de C stable dans les sols.

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Zouaoui, Nabila. "Etude expérimentale et théorique des paramètres régissant la combustion du noir de carbone au cours d'une analyse thermogravimétrique." Electronic Thesis or Diss., Mulhouse, 2009. https://www.learning-center.uha.fr/.

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Abstract:

La combustion du noir de carbone (NC) dans le creuset d'une thermobalance est contrôlée à la fois par la réaction et par le transport de l'oxygène jusqu'à la surface du lit et à l'intérieur du lit poreux de NC.Les expériences menées en modifiant la masse de NC ont montré que la concentration en oxygène peut tomber à zéro avant d'atteindre le fond du lit. Ainsi, à un instant donné, seule une partie du lit est en combustion. Cette masse, appelée masse critique (mc) dépend de la température. Elle passe de 35 mg à 570°C à 17,5 mg à 650°C.Un gradient d'oxygène s'établi donc dans le lit. La modélisation du transport interne de l'oxygène a montré que la diffusion de Fick constitue une bonne approximation pour représenter ce transport.Des conseils pour extraire correctement une constante cinétique à partir d'expériences thermogravimétrique sont donnés. La procédure est adaptée en fonction de la précision souhaitée.Ainsi, l'utilisation de faibles masses afin de réduire au mieux l'effet de la masse et l'exothermicité de la réaction est fortement conseillée. L'influence de la diffusion externe du gaz peut être réduite en utilisant des creusets de très faibles hauteurs, ou en mettant l'échantillon le plus proche de la bouche du creuset en remplissant le fond du creuset avec un matériau inerte
Combustion of carbon black (CB) in the crucible of a thermobalance is controlled by both carbon reactivity and oxygen transport from the oxidizing flux to the surface of the bed and within the porous bed.The experiments conducted by changing the mass of CB showed that the oxygen concentration can fall to zero before the bottom of the bed. Thus, at a given time, only a part of the bed is burning. This mass, called critical mass (mc), depends to temperature. It went from 35 mg at 570°C to 17.5 mg at 650°C.An oxygen gradient is thus established in the bed. The Modelling of the internal transport of oxygen showed that the Fick diffusion is a good approximation to represent the transport.Advices to correctly extract a kinetic constant using thermogravimetric experiments are given. The procedure is adjusted depending to the precision desired.Thus, the use of low masses to best reduce the mass and exothermic reaction effects is strongly recommended. The influence of stagnant gas can be reduced by using crucibles with very low height, or by placing the sample closest to the mouth of the crucible by filling the bottom of the crucible with an inert material

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Zanatta, Marco. "Le carbone-suie dans l'atmosphère européenne : identification, transfert, dépots et impacts." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAU005/document.

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Abstract:

Le carbone-suie, ou “black carbon” (BC), contribue au réchauffement climatique avec un forçage positif de l’ordre de +1.1 W m-2 dont l’incertitude reste haute (de l’ordre de 90%). Ce forçage s’effectue à travers l’interaction aérosol-radiation et l’interaction aérosols-nuage. Ces deux mécanismes sont affectés par le degré de mélange des particules du BC avec divers matériaux non-réfractaires et non-absorbants. Cependant, les estimations du forçage radiatif considèrent rarement les effets du mélange interne. Par ailleurs le rôle du BC comme noyau glaçogène qui influence l’interaction aérosol-nuage est largement inconnu. L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes par lesquels le degré de mélange interne du BC influence la variabilité des propriétés optiques du BC et les propriétés d’activation des noyaux glaçogènes contenant du BC.Dans le premier chapitre de cette thèse, nous avons exploré la variabilité spatiale et saisonnière du coefficient d’absorption massique -mass absorption cross-section (MAC)- dans l’atmosphère en Europe. Les valeurs de MAC sont déterminées à partir de concentrations de carbone élémentaire et de coefficients d’absorption observée à différentes stations d’observation européenne du réseau ACTRIS (Aerosol, Cloud and Trace gases Research InfraStructure). Les résultats montrent une faible variabilité spatiale du MAC avec une moyenne de 10 ± 2.5 m2 g-1 à 637 nm de longueur d’onde qui peut être considérée comme représentative du BC en Europe. Le cycle saisonnier du MAC est probablement lié à la composition chimique de l’aérosol et son état de mélange, qui provoque une augmentation du MAC.Dans le second chapitre on s’est intéressé au lien entre l’absorption du BC et son état de mélange après transport sur longue-distance. Ce travail se base sur des mesures effectuées dans le cadre du projet CLIMSLIP (CLimate IMpact of Short-Lived Pollutants and methane in the Arctic). Une campagne de mesure a été conduite sur la station de recherche Zeppelin au Svalbard, Norvège en Avril 2012. Les données acquises avec un Single Particle Soot Photometer (SP2) révélaient que le BC est généralement présent en mélange interne dont l’épaisseur moyenne de la couche superficielle de matériel non-absorbant est de 47 nm pour des particules de BC de diamètre compris entre 170 et 280 nm. Ce mélange interne conduit à une augmentation d’absorption de 46%. Elle entraîne cependant une diminution relativement faible de l’albédo de simple diffusion, de l’ordre de 1%.Enfin, la capacité du BC à agir comme noyaux glaçogène pour la formation de cristaux de glace a été étudiée sur le site de haute altitude du Jungfraujoch (Suisse) dans le cadre du “cloud and aerosol characterization experiment” (CLACE) en 2013. Les différents éléments du nuage étaient séparé à partir d’une prise d’entrée type ice-CVI connectée au SP2. Ce dispositif permet de sélectionner uniquement les cristaux de glace et quantifier la fraction de BC activée. Une réduction de la présence de BC dans les résidus de glace a été observée. Des mesures de l’épaisseur de la couche de mélange interne des particules contentant du BC ont montré que les résidus de cristaux de glace présentaient des enrobages bien plus épais comparée à l’aérosol total.Les résultats obtenus au cours de ce travail ont permis de mieux comprendre l’impact du degré de mélange interne sur les propriétés optiques du BC et sur son rôle dans la formation de cristaux de glace. Les propriétés optiques du BC évoluent en fonction de la saison, tandis que la formation d’une couche superficielle amplifie sa capacité d’absorption du rayonnement solaire. De plus, cette étude souligne l’importance du vieillissement atmosphérique du BC sur sa capacité à servir de noyau de nucléation de la glace. Enfin, il fournit une avancée au sujet des propriétés sensibles mesurées dans l’atmosphère avec des techniques innovantes qui permettront la simulation plus précise du forçage radiatif
Black carbon (BC) induces a warming effect (RFBC = +1.1 W m-2 ± 90%) through two main pathways: aerosol-radiation interaction (RFari) and aerosol-cloud interaction (RFaci). Both BC-radiation and BC-cloud interaction are affected by the mixing of black carbon with other non-refractory and non-absorbing matter present in the atmosphere. An estimation of the global radiative forcing of BC rarely accounts for internal mixing of BC while the net global cloud radiative forcing is sensitive to assumptions in the initiation of cloud glaciation, which is mostly unknown for black carbon particles. Within this thesis we investigated the variability of the light absorbing properties of black carbon, the mixing of black carbon, and the impact on light absorption and ice activation.In the first part of this thesis we investigated the spatial and seasonal variability of the mass absorption cross section (MAC) over Europe. MAC values were determined from ambient observations of elemental carbon mass concentrations (mEC) and absorption coefficients (σap). The data had been acquired during several years at different background ACTRIS supersites spread over Europe. Site specific MAC values were found to be spatially homogeneous, suggesting that the overall MAC average 9.5 ± 1.9 m2 g-1 at a wavelength of 637 nm might be representative of BC at European background locations. The MAC values showed a distinct seasonal cycle at every station. This seasonality might be related to chemical composition and aging. We observed that the MAC value has a linear and positive proportionality with the non-absorbing matter mass fraction.The second part of the work focuses on the coating acquisition of BC and the induced absorption enhancement after long-range transport. Within the CLIMSLIP (climate impact of short-lived pollutants and methane in the Arctic) project field experiments were conducted at the Zeppelin research site in Svalbard, Norway, during the Arctic spring. SP2 data were used to characterize the BC size distribution and mixing. BC containing particles having a core diameter between 170 and 280 nm were found to have a median coating thickness of 47 nm. The relationship between coating thickness and BC absorption was simulated. The observed coating thickness enhanced the mass absorption cross section by 46%, which led to a decrease of less than 1% in the single scattering albedo.In the final part of this work, the role of black carbon as ice nuclei in mixed phase clouds was investigated at the high elevation measuring site Jungfraujoch (Switzerland) during the cloud and aerosol characterization experiment (CLACE) held in 2013. The ice-CVI inlet and a single particle soot photometer were used to select and quantify the ice activated BC particles. According to the observations, BC containing particles were depleted in the ice residuals. The activation efficiency showed a size dependency, with larger BC containing particles being activated more efficiently compared to smaller ones. Activated BC cores having a diameter between 170 and 240 nm showed a larger coating thickness (median = 53 nm) compared to the total aerosol (median = 16 nm).The results obtained in this thesis shed new light on the effect of the mixing state on the optical properties and cloud activation of black carbon particles. Absorbing properties of BC showed a distinct seasonal pattern, while aging was found to consistently increase its absorption behavior. However, black carbon was found not to act as ice nuclei in low tropospheric mixed-phase clouds, where the coating thickness might play a role in the activation efficiency. This work provides freshly determined physical properties derived from ambient observations that will improve the accuracy of future aerosol and cloud radiative forcing estimations

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Zouaoui, Nabila. "Etude expérimentale et théorique des paramètres régissant la combustion du noir de carbone au cours d'une analyse thermogravimétrique." Thesis, Mulhouse, 2009. http://www.theses.fr/2009MULH3285.

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Abstract:

La combustion du noir de carbone (NC) dans le creuset d'une thermobalance est contrôlée à la fois par la réaction et par le transport de l'oxygène jusqu'à la surface du lit et à l'intérieur du lit poreux de NC.Les expériences menées en modifiant la masse de NC ont montré que la concentration en oxygène peut tomber à zéro avant d'atteindre le fond du lit. Ainsi, à un instant donné, seule une partie du lit est en combustion. Cette masse, appelée masse critique (mc) dépend de la température. Elle passe de 35 mg à 570°C à 17,5 mg à 650°C.Un gradient d'oxygène s'établi donc dans le lit. La modélisation du transport interne de l'oxygène a montré que la diffusion de Fick constitue une bonne approximation pour représenter ce transport.Des conseils pour extraire correctement une constante cinétique à partir d'expériences thermogravimétrique sont donnés. La procédure est adaptée en fonction de la précision souhaitée.Ainsi, l'utilisation de faibles masses afin de réduire au mieux l'effet de la masse et l'exothermicité de la réaction est fortement conseillée. L'influence de la diffusion externe du gaz peut être réduite en utilisant des creusets de très faibles hauteurs, ou en mettant l'échantillon le plus proche de la bouche du creuset en remplissant le fond du creuset avec un matériau inerte
Combustion of carbon black (CB) in the crucible of a thermobalance is controlled by both carbon reactivity and oxygen transport from the oxidizing flux to the surface of the bed and within the porous bed.The experiments conducted by changing the mass of CB showed that the oxygen concentration can fall to zero before the bottom of the bed. Thus, at a given time, only a part of the bed is burning. This mass, called critical mass (mc), depends to temperature. It went from 35 mg at 570°C to 17.5 mg at 650°C.An oxygen gradient is thus established in the bed. The Modelling of the internal transport of oxygen showed that the Fick diffusion is a good approximation to represent the transport.Advices to correctly extract a kinetic constant using thermogravimetric experiments are given. The procedure is adjusted depending to the precision desired.Thus, the use of low masses to best reduce the mass and exothermic reaction effects is strongly recommended. The influence of stagnant gas can be reduced by using crucibles with very low height, or by placing the sample closest to the mouth of the crucible by filling the bottom of the crucible with an inert material

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Méjean, Chloé. "Élaboration de nouveaux matériaux absorbants : application en chambres anéchoïques." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S153.

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Abstract:

Ces travaux de thèse ont porté sur l’étude de nouveaux matériaux pour l’absorption électromagnétique en chambre anéchoïque. Ce sujet a été imaginé à partir de l’étude d’une nouvelle matrice jusqu’alors jamais utilisée pour les absorbants électromagnétiques : la mousse époxy. Cette dernière présente en effet de nombreux avantages par rapport aux matrices habituellement utilisées dans le commerce : possibilité de réaliser des formes complexes, piégeage de la charge au cœur du matériau… Nous avons associé cette matrice avec différentes charges carbonées (noir de carbone, graphite et des fibres longues de carbone). L’association de la mousse époxy avec des fibres de carbone millimétriques a montré d’excellentes performances d’absorption pour un taux de charge très faibles : 0,5 %wt (S11 ≈ -40 dB entre 4 et 18 GHz en incidences normale et oblique). En variant la longueur des fibres de carbone, nous avons mis en évidence qu’il était possible d’améliorer les performances d’absorption en basses fréquences en utilisant des fibres plus longues. Enfin, nous avons dirigé nos recherches sur la réalisation d’un matériau absorbant ‘Vert’ à partir d’une matrice de liège. Ces nouveaux matériaux, réalisés à partir de matières biosourcées, ont montré de meilleures performances d’absorption qu’un absorbant du commerce de mêmes dimensions en incidence normale (S11 = -53 dB et S11 = - 27 dB respectivement à 4,2 GHz) et en incidence oblique (S11 = -50 dB et S11 = -30 dB respectivement à 4,2 GHz) et constituent donc des candidats potentiels pour le remplacement des matériaux absorbants du commerce actuels
This thesis work focused on the study of new materials for electromagnetic absorption in anechoic chambers. This subject arose from the study of a new matrix which was never used for electromagnetic absorbers until then: the epoxy foam. This foam has many advantages compared to the matrices usually used in the trade like the possibility of cutting complex shapes out of them or trapping the charge in the core of the absorber...This matrix was associated to different carbonaceous load (carbon black, graphite and carbon fibers). The combination of epoxy foam with millimeter carbon fibers has shown better absorption performance at very low loading rates: 0.5 %wt (S11 ≈ -40 dB between 4 and 18 GHz under normal and oblique incidences). The use of different fiber lengths showed that it is possible to improve absorption performance at low frequencies using long carbon fibers. Finally, we directed our work on the creation of an absorbent material from a cork matrix. These new materials, made from bio-based materials, have shown better absorption performance than a commercial absorber, with the same dimensions in normal incidence (S11 = -54 dB and S11 = - 27 dB respectively at 4.26 GHz) and oblique incidence (S11 = -51 dB and S11 = -30 dB respectively at 4.26 GHz) and are therefore potential candidates for the replacement of existing commercial absorbent materials

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Moulin, Ludovic. "Vapothermolyse des pneus usagés. Valorisation du noir de carbone récupéré, relation procédé-produit." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2018. http://www.theses.fr/2018EMAC0015/document.

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Abstract:

Selon la European Tyre Recycling Association (ETRA), plus de 3 millions de tonnes de pneus en fin de vie sont à traiter en Europe chaque année et sont directement concernés par les mesures législatives visant le réemploi et la valorisation de 95 % de la masse totale des véhicules hors d'usage. Malgré les différentes possibilités de valorisation des pneus usagés (applications dans le secteur du bâtiment et travaux publics, valorisation matière, valorisation énergétique), une partie du gisement français n’est pas répertorié, ni valorisé, et aucune des voies citées auparavant ne s’intéresse à la récupération du noir de carbone, qui est un constituant essentiel du pneu. Ce produit, à forte valeur ajoutée, est principalement utilisé comme charge de renfort dans l'industrie du caoutchouc et des plastiques. Il existe deux types de procédés thermiques industrialisés permettant de récupérer le noir de carbone d’un pneumatique en fin de vie : la pyrolyse et la vapo-thermolyse. La vapo-thermolyse, actuellement industrialisée par Alpha Recyclage Franche Comté (ARFC), est une variante innovante de la pyrolyse, qui utilise la vapeur d’eau surchauffée à pression atmosphérique. La solution qui consiste à substituer un noir de carbone issu d’un procédé de fabrication conventionnel par un noir de carbone issu de vapo-thermolyse de pneus repose sur la qualité du noir de carbone récupéré et, en particulier, sur ses propriétés physico-chimiques intrinsèques et de surface. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer et mettre en place une méthodologie adéquate afin de récupérer et caractériser les propriétés physico-chimiques du noir de carbone recupéré (rCB) par vapo-thermolyse à partir d'une formulation de pneu, d'évaluer l'impact des conditions de fonctionnement du procédé sur les propriétés du rCB, et enfin de valoriser le rCB en tant que charge de renfort alternative pour l'élaboration d'un produit final
According to the European Tyre Recycling Association (ETRA), more than 3 millions tonnes of waste tires are to be treated in Europe each year and are subject to legislation and regulation policies for the re-use and recycling of 95 % of the total mass of end-of-life vehicles. Despite the various opportunities for recycling used tires (civil engineering applications, material recovery, energy recovery), a part of the French available resource remains unvalued and none of the applications just mentioned focuses specifically on the recovery of carbon black, which is one of the main component of a tire. This high added value product is mainly used as reinforcing filler in the rubber and plastics industries. There are two types of industrialized thermal processes for recovering the carbon black from an end-of-life tire : pyrolysis and steam thermolysis. Steam thermolysis, currently industrialized by Alpha Recyclage Franche Comté (ARFC), is an efficient pyrolysis alternative which uses superheated steam at atmospheric pressure. The substitution of carbon blacks produced from a conventional manufacturing process by carbon blacks recovered from the steam thermolysis treatment is based upon the quality of the recycled product, especially regarding its physicochemical properties (intrinsic and surface). The objective of this work is to propose and implement an adequate methodology to recover and characterize the physicochemical properties of recovered carbon black (rCB) from steam thermolysis of a tire, to assess the impact of the process operating conditions on the properties of the rCB, and finally to valorize the rCB as an alternative reinforcing filler for the elaboration of a final product

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Figarol, Agathe. "Toxicité in vitro et propriétés physico-chimiques de nanotubes de carbone." Thesis, Saint-Etienne, EMSE, 2014. http://www.theses.fr/2014EMSE0764/document.

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Abstract:

Les propriétés exceptionnelles des nanotubes de carbone (CNT) attirent de nombreux industriels dans les domaines de la microélectronique, des matériaux ou de la nanomédecine. Néanmoins, le risque sanitaire lié à ce nanomatériau reste encore mal compris. Des profils toxicologiques différents, dépendant des caractéristiques physico-Chimiques des CNT, ont été mis en évidence. Une approche « safer by design » est proposée, afin d’identifier les paramètres pouvant, dès la conception des CNT, pour limiter le risque sanitaire. Dans ce contexte, cette thèse avait pour objectif d’étudier l’impact sur la réponse in vitro d’une lignée de macrophages murins (RAW 264.7) de deux traitements de post-Production de CNT : la fonctionnalisation acide et le recuit haute température.Les groupements acides en surface des CNT fonctionnalisés ont entrainé une augmentation de la réponse pro-Inflammatoire sans influencer significativement la cytotoxicité. D’un autre côté, la fonctionnalisation acide, principalement par l’élimination des impuretés métalliques, a permis de diminuer le stress oxydant. Les CNT recuits à haute température étaient à l’origine d’une réponse pro-Inflammatoire plus importante que les CNT bruts, confirmant lasensibilité de cette réponse biologique à la chimie de surface. En revanche, le recuit n’a pas diminué significativement le stress oxydant malgré la purification des CNT, suggérant l’importance des défauts de structure sur cette réponse biologique. La fonctionnalisation acide de nano-Graphite et de noir de carbone a eu un impact similaire à celle des CNT sur l’activité biologique des macrophages. La comparaison de ces trois nanomatériaux fonctionnalisés semble s’accorder avec le paradigme mettant en exergue la toxicité spécifique des fibres et des plaquettes. Enfin, afin de compléter ces résultats, des études exploratoires sur les interférences entre les tests de toxicité et les CNT, ainsi que sur le stress oxydant, ont été conduites
Due to their exceptional properties, carbon nanotubes (CNT) have aroused a huge interest among in industrial fields such as microelectronics, material science and nanomedicine. Nevertheless, the health impacts of this nanomaterial still remain not well understood. The first toxicological studies pointed out that there is no unique response regarding the healthimpact of the CNT, but different toxicological profiles according to their various physicochemical properties. A safer by design approach is thus proposed to identify the parameters decreasing from their production the CNT biological impacts. In this context, this work aimed at studying the impact on the in vitro response from a macrophage cell line (RAW 264.7) of two post-Production treatments: acid functionalization and high temperature annealing.Surface acid groups from functionalized CNT enhanced the pro-Inflammatory response although the cytotoxicity remained stable. On the other hand, acid functionalization, through the elimination of metallic impurities, significantly decreased the oxidative stress. Annealed CNT increased the pro-Inflammatory response compared to the pristine CNT. It thus confirmed the sensitivity of this response for the changes in surface chemistry. However, the high temperature annealing did not influence the oxidative stress, despite of the CNT purification. It suggested that structural defects are also of importance for this response. Besides, the acid functionalization of nano-Graphite and carbon black displayed trends in the macrophage response similar to the acid functionalization of CNT. The comparison of these three carbon-Based nanomaterials seemed to conform to the fibre and platelets paradigm. Eventually, exploratory studies have also been conducted on the interferences between CNT and the toxicity assays, and on the oxidative stress

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Torrado, David. "Effect of carbon black nanoparticles on the explosion severity of gas mixtures." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0199/document.

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Abstract:

Les explosions de mélanges de gaz inflammables/solides combustibles ne sont pas bien comprises en raison de la complexité des transferts thermiques, des mécanismes de cinétiques et des interactions entre la turbulence /combustion. L'objectif principal de ce travail est d'étudier la sévérité des explosions des nanoparticules de carbone noir/méthane afin de comprendre l'influence de l'insertion des nanoparticules sur les explosions de gaz. Des tests ont été effectués sur ces mélanges dans un tube de propagation de la flamme et dans une sphère d'explosion standard de 20 L. L'influence de la turbulence initiale et de la taille de particule élémentaire du noir de carbone a également été étudiée. Il semble que l'insertion de nanoparticules de noir de carbone augmente d'environ 10% la sévérité de l’explosion pour les mélanges pauvres en méthane. Par conséquent, il semble que les nanoparticules ont un impact sur la sévérité de l'explosion même pour les systèmes à basse turbulence, contrairement aux systèmes impliquant des poudres de taille micrométrique qui nécessitent une dispersion à des niveaux élevés de turbulence. L'augmentation de la vitesse maximale de montée en pression est plus élevée pour des poudres avec un petit diamètre de particule, notamment en raison des phénomènes de fragmentation. En outre, un modèle numérique de propagation de front de flamme associé à un mélange gaz/noir de carbone a été développé pour examiner l'influence du noir de carbone sur la propagation de la flamme. Les résultats du modèle numérique suggèrent que la contribution de la chaleur radiative favorise l'accélération de la flamme. Ces résultats sont en accord avec les résultats expérimentaux de sévérité de l'explosion pour certains mélanges hybrides
Flammable gas/solid hybrid mixture explosions are not well understood because of the interaction of the thermal transfer process, the combustion kinetics mechanisms and the interactions between turbulence and combustion. The main objective on this work is to study the explosion severity and flame burning velocities of carbon black nanoparticles/methane to better understand the influence of added nanopowders in gas explosions. Tests have been performed in a flame propagation tube and in the standard 20 L explosion sphere. The influence of carbon black particles on the explosions severity and in the front flame propagation has been appreciated by comparing the results obtained for pure gas mixtures. It appeared that the carbon black nanoparticles insertion increases around 10% the explosion severity for lean methane mixtures. Therefore, it seems that nanoparticles has an impact on the severity of the explosion even for quiescent systems, contrary to systems involving micro-sized powders that requires a dispersion at high turbulence levels. The increment on the maximum rate of pressure rise is higher for powders with lower elementary particle diameter, which is notably due to the fragmentation phenomena. A flame propagation numerical model associated to a gas/carbon black mixture has been developed to examine the influence of carbon blacks on the flame propagation. The results of the numerical model suggest that the radiative heat contribution promotes the flame acceleration. This result is consistent with the experimental increase on the explosion severity for some hybrid mixtures

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Parant, Hélène. "Le concept d'électrodes liquides de carbone appliqué au domaine des batteries en flux : étude et application aux matériaux d'intercalation du lithium." Thesis, Bordeaux, 2017. http://www.theses.fr/2017BORD0726/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur les batteries en flux, une thématique en plein essor pour le stockage massif des énergies intermittentes. Ce travail a pour but de réaliser de nouveaux types d'électrolytes liquides, avec des particules de carbone, afin d'améliorer la puissance. Ce concept est appelé "électrodes liquides" et a été mis en pratique dans une batterie en flux à base de particules d'intercalation du lithium en milieu aqueux. Tout d'abord, l'objectif est de formuler les électrolytes de carbone avec une bonne conductivité électrique (1-4 mS/cm) et une viscosité raisonnable. Ce compromis a été trouvé grâce à l'étude de la méthode de mélange et du type de carbone. La conductivité électrique a été étudiée par impédancemétrie et en flux afin de tester la solidité du réseau de carbone en écoulement. Ces électrolytes de carbone ont été testés en présence d'espèces solubles, sur une batterie millifluidique modèle ferrocyanure/iode. L'étude a été complétée par une modélisation de la diffusion des espèces. L'effet du flux sur l'intensité a été étudié ainsi que l'influence de la cinétique de l'espèce redox. Enfin, ces électrolytes de carbone ont été utilisés pour réaliser des batteries en flux entièrement à base de particules. En particulier, la décharge d'une batterie LiFePO4{MnO2 en flux continu, a présenté une densité de courant entre 5 et 30 mA{cm2, ce qui est entre 10 et 100 fois supérieur aux valeurs de la littérature
This project deals with flow batteries, which are very promising technologies for large scale energy storage, especially for intermittent energies. This work aims at developing new types of electrolytes with carbon particles to enhance power of batteries. This concept is called "liquid electrode" and is implemented in flow batteries with redox lithium intercalation particles in aqueous media. The first objective is to formulate the carbon electrolyte, with a good electronic conductivity (1-4 mS/cm) and a reasonable viscosity. A compromise is reached thanks to the study of the mixing procedure and the carbon type. Conductivity is also studied by impedance spectroscopy and in flow to visualize the strength of the carbon network. The electrolytes are then, tested in a ferrocyanide/iodine millifluidic battery. The conversion of the soluble species is compared with a modelisation. A particular attention is paid to the effect of the flow and the kinetic on the battery intensity. Finally, these carbon electrolytes are used in a particles-based flow battery. For example, a battery LiFePO4{MnO2 demonstrates in flow, an intensity recovery between 5 et 30 mA{cm2 which is around 10 to 100 times higher than values reported in literature

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Luengo, Lydie. "Développement de méthodes d’analyse d’images dédiées à la caractérisation morphologique et nano structurale des noirs de carbone dans les matrices polymères." Thesis, Orléans, 2017. http://www.theses.fr/2017ORLE2038.

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Abstract:

Pour la confection des matériaux polymères à base de caoutchouc, le noir de carbone (NC) reste la charge renforçante la plus utilisée. Sa caractérisation morphologique et nano structurale est essentielle dans la maitrise des propriétés physico-chimiques qu’il confère aux matériaux auxquels il est mélangé. Les analyses classiques ne permettent d’accéder que de façon indirecte et incomplète à ces propriétés. Cette thèse propose une méthode de caractérisation innovante par le couplage d’un détecteur STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy) et d’une chaine d’analyse d’images complètement automatique pour identifier les types de NC. Une étude statistique approfondie d’une centaine de caractéristiques morphologiques et structurales des NC a été réalisée sur les 6000 images STEM acquises. Cette étude a permis d’introduire 7 nouveaux descripteurs et de sélectionner les 37 descripteurs les plus discriminants pour la création du modèle d’identification. Pour rendre le processus le plus automatique possible, un algorithme de segmentation non supervisé a été développé et évalué. Cinq classifieurs ont ensuite été entraînés et comparés sur une base de près de 65000 agrégats. Le modèle le plus adapté s’avère les réseaux de neurones avec une identification des NC avoisinant les 100%. L’identification étant réalisée à partir de projections 2D des agrégats via les images STEM, une confrontation statistique valide la capacité des descripteurs 2D à caractériser la structure tridimensionnelle des NC observée par tomographies électroniques. L'approche complète proposée, depuis le protocole de préparation des échantillons et l'acquisition d'images STEM jusqu'à leur classification en passant par les étapes d'analyse d'images, offre une nouvelle méthode de caractérisation fiable des NC (à l’état natif ou au sein de mélanges élastomères) exploitable en routine
In the field of rubber material development, CB is the most commonly used reinforcing filler. The characterization of CB morphology and nanostructure is therefore crucial to understand the physicochemical properties induced by the introduction of CB in rubber materials. Classical analytical methods only allow indirect and incomplete access to these properties. This PhD offers an innovative method that allows the automatic identification of CB grades by coupling Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) detector and image processing chain. A thorough statistical investigation over a hundred of morphological and structural characteristics of CB was performed on a set of 6000 STEM images. This study has introduced 7 new features and selected the 37 most discriminating descriptors to create the final model. An unsupervised segmentation algorithm has been developed and evaluated in order to build an automatic process as efficient as possible. Then, five classifiers were trained and compared on a base of nearly 65,000 aggregates. It appears that the most suitable descriptor is the Neuron networks as it gives a perfect recognition. As the recognition model is based on 2D projections of CB aggregates, it is necessary to verify that the chosen descriptors are indeed able to correctly characterize the three dimensional structure of CB. The statistical comparison of the 2D descriptors with 3D descriptors extracted from electronic tomography images has been successful, and therefore demonstrates the relevance of the model. The proposed approach, starting from the sample preparation and STEM acquisitions to their classification and through the image analysis steps, offers a new and innovative method for the reliable characterization of CB. This method can be used routinely on raw CB or CB extracted from vulcanizes rubbers

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Klein, Jennifer. "Effets de la combustion du noir de carbone sur l'adsorption des NOx sur un catalyseur quatre voies." Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00675633.

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Abstract:

Récemment, les constructeurs automobiles se sont intéressés au développement des catalyseurs appelés quatre voies, destinés à diminuer simultanément les émissions polluantes des moteurs diesels par l'intermédiaire d'un seul monolithe catalytique. Dans cet objectif, plusieurs études ont montré que la capacité de stockage des NOx de ces catalyseurs est inhibée par la présence de suies. Les travaux présentés dans ce manuscrit s'inscrivent dans la compréhension des phénomènes en cause. Les résultats obtenus montrent que la présence de noir de carbone entraîne une diminution de la stabilité des nitrates adsorbés par les systèmes catalytiques étudiés et, ainsi, de leur capacité de stockage des NOx. Ce phénomène a été attribué à une réduction des espèces nitrates adsorbées à la surface des matériaux par les particules de carbone adjacentes. La présence d'une particule Pt à proximité d'un site de carbone favorise la formation de complexes oxygénés de surface, limitant l'effet réducteur du carbone envers les nitrates adsorbés. La perte de capacité d'adsorption des NOx des catalyseurs étudiés, observée lors de leur mise en contact avec du noir de carbone, s'est révélée irréversible à l'issue de l'oxydation du carbone. La caractérisation des matériaux par microscopie à transmission (MET) a révélé une modification importante de la structure des matériaux. Un frittage des particules de platine et une modification de la structure des particules de Ba entraînent en effet la perte irréversible de l'activité des matériaux vis-à-vis de l'adsorption des NOx.

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Le, Thi Kim Cuong. "Raman spectroscopy of soot produced in low pressure flames : ex situ Analyses and Online Gas Phase Studies." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS068/document.

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Abstract:

Chaque année, une quantité de 107tonnes de suie est produite à l'échelle mondiale. Le carbone-suie dans l'atmosphère a des effets graves sur le changement climatique et la santé humaine. Les impacts dépendent de nombreux facteurs comme les composés organiques adsorbés, le vieillissement et les processus de mélange. Par conséquent, afin de réduire la quantité de suie émise, outre l'examen des facteurs mentionnés, les études de la cinétique de formation, de la structure et des propriétés optiques des suies sont également essentielles. Il existe plusieurs méthodes optiques dans les études sur la suie. La spectroscopie Raman occupe un rôle particulier puisqu'elle est un outil puissant pour l'étude structurale des matériaux carbonés grâce à sa sensibilité aux structures à l’échelle moléculaire. Dans ce travail, des sections Raman différentielles de suies et quelques autres particules carbonées ont été mesurées pour progresser vers la spectroscopie Raman quantitative de ces particules. Les suies produites par des flammes d'éthylène pré-mélangées à basse pression ont été étudiées par mesure Raman ex-situ sur des films déposés et des mesures Raman in-situ (enligne) dans la phase gazeuse. La combinaison de la spectroscopie Raman de suies échantillonnées sur substrat avec les spectroscopies infrarouge et optique et la microscopie électronique en transmission a permis de progresser sur l'interprétation des spectres Raman de suie. Les mesures en phase gazeuse, obtenues pour la première fois, fournissent de nouvelles informations sur la naissance des suies et leurs structures dans les flammes à basse pression avec, par exemple, la détection d'une grande quantité d'atomes de carbones hybridés sp lors de la formation et de la croissance des premières suies. Ces étude s’ouvrent la voie à la détection et à l'analyse des suies directement en phase gazeuse et à leur détection quantitative dans l’atmosphère au travers de leurs spectres Raman
Every year, an amount of 107 tons of soot is produced on the world scale. Soot, as part of atmospheric black carbon, has serious impacts on climate change and human health. The impacts depend on many factors including adsorbed compounds, aging and mixing processes. Therefore in order to reduce the soot amount, besides considering these mentioned factors, the study of formation kinetics, structure and optical properties is also essential. There are several methods applied in soot investigations. Raman spectroscopy plays a particular role as it is a powerful tool for structural investigation of the carbon-based materials because it is sensitive to molecular structures. In this work, differential Raman cross sections of soot and some other carbonaceous particles were measured to progress toward quantitative Raman spectroscopy. Soot particles produced by premixed ethylene flames at a low pressure were investigated by ex-situ Raman measurement on deposited films and in-situ(online) Raman measurement in the gas phase. Combination of the Raman spectroscopy of soot sampled on substrates with infrared and optical spectroscopy and transmission electron microscopy allowed progressing on the interpretation of soot Raman spectra. The online gas phase measurements provided a novel view on soot birth and structures in low pressure flames with, for instance, the detection of a large amount of sp hybrized carbon atoms during nascent soot growth. These studies pave the way to soot detection and analysis directly and quantitatively in the atmosphere

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Benhamida, Mohammed-Bachir. "Étude des propriétés mécaniques et du compactage des agglomérés de carbone utilisés dans l'industrie de l'aluminium." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1986. http://www.theses.fr/1986ECAP0208.

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Abstract:

Nous avons étudié au cours de ce travail les divers chemins de compactage. Ces chemins réduisent l'anisotropie de l'aggloméré obtenue et confèrent au matériau une densité optimisée dans des conditions compatibles avec un développement industriel ultérieur. La meilleur connaissance des lois de comportement de ce matériau sous les divers chemins de compactage nous a permis de contribuer a la compréhension des phénomènes de fissuration des agglomeres de carbone observes dans le cadre des techniques de compactage en vigueur. Sous chemin triaxial monotone, nous avons étudié le comportement mécanique de l'aggloméré de carbone pour des différentes teneurs en brai. Cela nous a permis de déterminer les paramètres qui définissent la résistance au cisaillement de l'aggloméré. La comparaison entre les divers chemins de contraintes: 1) déformations nous a permis de sélectionner les chemins et les éléments du tenseur des contraintes et des déformations qui sont les plus efficaces pour le compactage; 2) le chemin oedométrique s'avère inadapté au compactage; 3) le triaxial cyclique répété est que le triaxial monotone pour les faibles valeurs de contrainte de consolidation; 4) le triaxial cyclique alterne donne de meilleurs densités que le repete; 5) le moule dilatable: chemin biaxial donne des résultats très encourageants car le matériel n'est pas optimise et la réaction horizontale est passive alors que dans une installation industrielle on pourrait avoir une reaction active (vérin)
In this work, we study different paths of compaction. These pathes reduce the anisotropy of the agglomerates and give an optimized density to the material in the conditions compatible with subsequent industrial development. A better understanding of the laws governing the behaviour of this material under different pathes of compaction permitted us to contribute to the understanding of the phenomena related to the cracking of agglomerates of carbon that we observe in the current techniques of compaction. We studied the mechanical behaviour of the carbon agglomerate for different tar pitch contents under monotonie triaxial path. In this way we determined the parameters that define the shear resistance of the material. By comparing the different stress – strain paths we could select the pathes and the elements of the stress and strain tensors which are the most. The repeated cyclic triaxial is more advantageous tham the monotonic triaxial for the low values of consolidation stress. The alternated cyclic triaxial gives better densities than the repeated path. The expansive mold which is equivalent to the biaxial path gives encouraging results since the material is not optimized and the horizontal reaction is passive while in an industrial installation there might be an active reaction (jack)

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Nozet, Quentin. "Structure et propriétés de matériaux composites obtenus par hétérocoagulation de latex de caoutchouc naturel et de noir de carbone." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLS033.

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Abstract:

Cette thèse étudie le phénomène de durcissement qui a lieu pendant le stockage des composites de latex de caoutchouc naturel et de noir de carbone fabriqués par hétérocoagulation. Ce procédé consiste à injecter à très grande vitesse une suspension aqueuse de noir de carbone dans du latex de caoutchouc naturel. Le matériau spongieux et très hydraté qui est obtenu est ensuite séché et mis en forme par malaxage ou pressage. Nous mesurons le durcissement des composites à l’aide de plusieurs méthodes rhéologiques parmi lesquelles la rhéologie de torsion et la viscosimétrie de Mooney. L’effet d’un grand nombre de paramètres est étudié : le mode de mise en forme des composites, l’environnement du stockage, la présence d’eau résiduelle, la température, la fraction massique de noir de carbone. Nous définissons des temps caractéristiques de durcissement dont la dépendance en température indique que le durcissement résulte d’un processus activé thermiquement. Les énergies d’activation sont peu dépendantes des paramètres expérimentaux et comparables à celle trouvée pour le caoutchouc naturel pur. Des expériences de gonflement en bon solvant montrent que le durcissement est associé à la formation d’un réseau de macromolécules interconnectées dont nous discutons l’origine en relation avec la microstructure du polyisoprène naturel et la présence de phospholipides et de protéines
This thesis investigates the storage hardening of natural rubber and carbon black composites made by heterocoagulation. Heterocoagulation is a process that consists in injecting a carbon black slurry at high speed into a colloidal suspension of natural rubber. We obtain a squishy and highly hydrated material that is subsequently dried and processed using an internal mixer or a mechanical press. The hardening is characterized using various rheological techniques among which torsional rheology and Mooney viscosimetry. Many parameters are investigated: the processing technique, the storage environment, the presence of residual water, temperature, the carbon black content. We define characteristic times of hardening whose temperature dependence indicates that the hardening results from a activated process. The energies of activation are nearly independent of the experimental parameters and compare well to that found in natural rubber. Swelling experiments in good solvent show that hardening is associated with the buildup of an interconnected network of macromolecules. We discuss the origin of this network in relation with the microstructure of natural polyisoprene and the presence of phospholipids and proteins

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Mané, Zélie. "Détermination et étude des mécanismes mésoscopiques responsables de l'usure des caoutchoucs naturels renforcés." Thesis, Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2011. http://www.theses.fr/2011ECDL0030.

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Abstract:

Dans des conditions de conduite dite douce, la bande de roulement de pneumatique présente des faciès d’usure de type cratères d’usure ou bien des rides.Le but de ce travail de thèse était de recréer et d’étudier ces faciès d’usure pour des élastomères renforcés par du noir de carbone ou de la silice sur un tribomètre rotatif afin de pouvoir expliquer leurs mécanismes de formation. Des parallèles ont été établis entre les valeurs de perte de masse, de coefficient de frottement et le type du faciès d’usure tout en prenant en compte les propriétés physico-chimiques des échantillons.L’étude a expliqué les différences entre les types de faciès d’usure générés sur des matériaux renforcés par du noir de carbone et ceux renforcés par de la silice. Les paramètres influant sur a transition cratères d’usure et rides ont également été étudiés
In soft conditions of driving, wear patterns appear on the tire tread. They are called wear craters and ridges.The aim of this thesis work was to recreate and to study these wear patterns for reinforced elastomers by carbon black or silica on a rotary tribometer in order to explain their mechanisms formation. Parallels were established between the values of mass lost, friction coefficient and the type of wear patterns while taking into account the physico-chemical properties of samples.The study explained the differences between the type of wear patterns generated on reinforced materials by carbon black and those reinforced by silica. Affect parameters on the transition between wear craters and ridges were also studied

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Liu, Weiqing. "Solutions de cellulose et matériaux hybrides/composites à base de liquides ioniques et solvants alcalins." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00819908.

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Abstract:

La cellulose, composé organique le plus courant et polysaccharide le plus abondant sur Terre, est une ressource naturelle très importante. Les initiatives pour remplacer totalement ou partiellement les polymères pétrochimiques conventionnels avec des bio-polymères à base de cellulose ont donc attiré l'intérêt des chercheurs ces dernières décennies, non seulement parce que la cellulose est renouvelable et biodégradable, mais aussi en raison de ses propriétés intéressantes telles que la biocompatibilité et la stabilité chimique. De plus, les propriétés de cellulose peuvent être encore améliorées par des procédés chimiques, des modifications physiques ou en préparant des composites avec des charges fonctionnelles.Les études concernant d'étudier plusieurs aspects fondamentaux comme la dissolution de la cellulose afin de produire des matériaux et le test de nouveaux concepts autour de la modification de surface ou des revêtements, à l'échelle du laboratoire. Nous présentons dans ce manuscrit nos travaux concernant la caractérisation de solutions de cellulose dans deux solvants différents (hydroxyde de sodium aqueux et un liquide ionique) et la préparation de deux nouveaux types de matériaux à base de cellulose (un matériau hybride cellulose-amidon et un composite cellulose-noir de carbone), qui sont tous les deux préparés à partir de ces solutions de cellulose.

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Armand, Lucie. "Effet des nanoparticules de dioxyde de titane sur les métalloprotéases, influence des paramètres physicochimiques." Phd thesis, AgroParisTech, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00771963.

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Abstract:

Une exposition aux nanoparticules (NP) de dioxyde de titane (TiO2) peut entraîner un remodelage matriciel, dans lequel la Matrix Metalloprotéase-1 (MMP-1) notamment pourrait jouer un rôle important. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons 1/ mesuré l' expression de la MMP-1 sur des fibroblastes pulmonaires humains après exposition à des particules de TiO2 de différentes tailles, formes et variétés cristallines, ainsi qu' une NP de noir de carbone (NC), et 2/ administré des NP de TiO2 et de NC sur un modèle d‟emphysème pulmonaire induit par l' élastase chez le rat. Sur les fibroblastes pulmonaires humains, certaines NP de TiO2 induisent l' expression de la MMP-1 via l' interleukine-1β (IL-1β) et augmentent son activité. Les particules de TiO2 micrométriques induisent l' expression de la MMP-1 sans lien avec l' IL-1β et les NP de NC ne modulent pas l' expression de la MMP-1. L' exposition des rats aux NP de TiO2 n' entraîne pas d' effet ; l' exposition aux NP de NC entraîne une inflammation et une induction de l' expression de la MMP-12. Cette exposition aggrave, de plus, l' inflammation provoquée par l' élastase, ce qui n' est pas observé avec les NP de TiO2. Au total, notre travail montre bien un rôle pour les NP de TiO2 dans le remodelage matriciel, via l' induction et l' activation de la MMP-1 in vitro. In vivo, les NP de NCpeuvent aggraver ceertaines réponses à l' élastse. La composition chimique et la taille des particules semblent être des déterminants importants de leurs effets.

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Barnier, Christophe. "Disponibilité des HAP dans les sols de friches industrielles et influence des conditions rhizosphériques." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL102N/document.

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Abstract:

Les HAP contaminent de nombreux sols de friches industrielles. Leur dissipation par biodégradation est limitée par leur faible disponibilité. Nous avons étudié les facteurs contrôlant cette disponibilité dans les sols ainsi que les variables rhizosphériques qui la font varier. Nous avons préalablement défini que la disponibilité des HAP pouvait être estimée par une extraction en 30 heures sur une résine adsorbante, le Tenax®. Ce protocole a permis de comparer la disponibilité dans trois sols de friche et de déterminer les facteurs de contrôle de celle-ci. Le premier facteur est le diamètre des particules de black carbon qui sont la matrice porteuse de HAP. Ensuite, l’intensité d’agrégation par l’intermédiaire de ciments carbonatés est le deuxième facteur de contrôle important de la disponibilité des HAP. Des expériences de laboratoire ont montré que la disponibilité des HAP peut être influencée par des variables rhizosphériques. Ainsi, l’acidification d’un sol calcaire permet la dissolution des ciments carbonatés et augmente la disponibilité des HAP du fait de la désagrégation. L’alcalinisation quant à elle, augmente la disponibilité en diminuant les forces de sorption et parfois en décondensant la phase organique porteuse de HAP. En plus de son rôle acidifiant, l’acide citrique par ses propriétés complexantes permet d’augmenter la disponibilité des HAP de 40%. Les paramètres modifiés artificiellement au laboratoire ne sont pas toujours aussi facilement contrôlable in situ. Dans des expériences de terrain, nous avons vu qu’une alcalinisation artificielle du sol entraînait l’accroissement de la vitesse de dissipation des HAP. La culture de lupin blanc connu pour exsuder de l’acide citrique dans sa rhizosphère, a permis l’augmentation significative de la dissipation de l’anthracène, résultat très encourageant compte-tenu de la courte durée de culture et la relative phytotoxicité des sols étudiés
PAHs are present in many industrial wasteland soils. Their remediation using biological techniques remains limited because of their low availability. This work identifies some of the factors controlling this availability in soil and proposes management strategies able to modify it, focusing on plant assisted treatment. First, we have shown that PAHs availability can be estimated by a 30 hours extraction using a Tenax® resin. The analysis of PAHs availability for three wasteland soils showed that the size of black carbon particles, which is the main PAHs reservoir, and the aggregation intensity are the two main availability controlling factors. Laboratory experimentation also showed that this availability can be influenced by rhizosphere parameters. Acidification of a calcareous soil, in dissolving the carbonated cement, can increase PAHs availability by desaggregation. Soil alkalinisation, in decreasing sorption forces between PAHs and the solid matrix, may also increase availability. Citric acid has an effect even more pronounced than the pH alone. Its chelating properties can increase PAHs availability by 40%. Some of these laboratory results have been confirmed by in situ experiments. Indeed, a white lupine culture was able to increase anthracene dissipation for one of the tested wasteland soil over a 5 months period

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Bessaguet, Camille. "Composite hybride à matrice polymère PEKK - Niobate de sodium - graphène ou noir de carbone, pour un amortissement vibratoire passif par transduction-dissipation locale, à finalité aéronautique et spatiale." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30369/document.

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L'objectif de ce travail était d'améliorer l'amortissement d'un composite thermoplastique haute performance à matrice poly(éther cétone cétone) (PEKK). Pour cela, le concept d'amortissement vibratoire passif à base de particules piézoélectriques (niobate de sodium, NaNbO3) et de particules conductrices (graphène et noir de carbone) a été étudié. Les particules piézoélectriques assurent la transduction mécanique-électrique de la vibration. Les particules conductrices dissipent par effet Joule les charges électriques générées par les particules piézoélectriques au sein de la matrice polymère. La présence de ces deux types de particules favorise la dissipation de l'énergie mécanique par le phénomène de transduction-dissipation local. Ce film amortissant a ensuite été visco-contraint entre des plis composites. Les différentes contributions à la dissipation d'énergie ont été identifiées : la viscoélasticité du polymère, le stick-slip à l'interface particules/matrice, le cisaillement induit par les fibres de carbone et la transduction-dissipation locale. Ce dernier phénomène a été mis en évidence de manière significative à travers l'étude du comportement mécanique et de la réponse dynamique des empilements composites. Après l'étape de polarisation, l'aire sous le module de cisaillement dissipatif G'' du mode de relaxation mécanique α est augmentée de 18%, l'aire des boucles d'hystérésis de 16% à 34% et les amplitudes des modes de résonance sont diminuées, jusqu'à 54% pour le 2ème mode
The aim of this work was to increase the damping in a high performance thermoplastic composite with the poly(ether ketone ketone) (PEKK) as polymer matrix. The passive vibration damping concept based on piezoelectric particles (sodium niobate, NaNbO3) and conductive particles (graphene and carbon black) was studied. Piezoelectric particles ensure the mechanic-electric transduction of the vibration. Conductive particles dissipate by Joule effect the electric charges generated by the piezoelectric particles within the polymer matrix. Presence of these two kinds of particles improves the dissipation of the mechanical energy by the local transduction-dissipation phenomena. This damping film was visco-constrained between composites plies. The different contributions of energy dissipation have been identified: the polymer viscoelasticity, the stick-slip at the particle/matrix interface, the shear induced by carbon fibers and the local transduction-dissipation. The latter phenomena has been demonstrated significantly through the study of mechanical behavior and dynamic response of the laminate composites. After the polarization step, the area under the dissipative shear modulus G'' of the mechanical relaxation mode α is increased by 18%, the hysteresis loop area from 16% to 34% and resonance mode amplitudes are decreased, up to 54% for the 2nd mode

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Frébourg, Philippe. "Mélanges noir de carbone-polybutadiène : étude par RMN du proton, extraction et gonflement." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1994. http://www.theses.fr/1994GRE10205.

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Les systemes etudies sont constitues d'agregats de noir de carbone n220 interconnectes par des chaines polybutadiene absorbees a leur surface. Nous les caracterisons par extraction, rmn et gonflement. Les mesures du taux de polymere residuel apres extraction et la modelisation de l'adsorption par la percolation nous permettent d'estimer la proportion de chaines faiblement fixees et desorbees lors du sejour en solvant. D'autre part, les proprietes rmn de ces systemes conduisent a une caracterisation fine de la statistique d'adsorption sur differentes echelles d'espace: au niveau de l'interface charge-polymere, nous mettons en evidence une proportion de monomeres adsorbes remarquablement faible, de l'ordre de 2%. Au niveau de l'interphase, nous montrons que la structure en boucles des chaines adsorbees depend fortement de l'histoire des echantillons. En fin d'extraction et avant sechage cette structure est tres lache et le nombre de points d'absorption par chaine est independant de leur longueur. Par contre, apres sechage l'interphase s'est densifiee de facon irreversible et ce nombre devient proportionnel a la racine carree de la longueur des chaines. Enfin, le gonflement, decrit dans l'approche en champ moyen de flory, apporte des informations complementaires sur la texture des melanges. L'ensemble des resultats experimentaux obtenus conduit a une representation globale et coherente de l'organisation microscopique de ces systemes

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Akkoyun, Meral. "Compréhension du phénomène d’adhésion d’un gel polymère réalisé par extrusion sur substrat aluminium : application au contact électrode-collecteur d’une supercapacité." Thesis, Saint-Etienne, 2012. http://www.theses.fr/2012STET4026.

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Abstract:

L’objectif de ce travail est d'envisager les modifications de formulation ou de procédé dans la technologie de geltrusion développée par Batscap pour augmenter la fiabilité des supercondensateurs en limitant l'autodécharge. La technologie repose sur l’extrusion simultanée de polymères (PVDF, PVDF-HFP), d’un solvant (PC) et de charges (CA, NC). Le mélange réalisé en extrusion bivis est ensuite filmé et laminé sur le collecteur en aluminium. Dès lors, il a été fondamental de chercher à comprendre les interactions entre les différents composants de l’électrode, avec l’étude de la miscibilité du système ternaire polymère/polymère/solvant puis l’étude de l’adsorption du solvant sur les charges. Cette démarche a permis une meilleure compréhension des phénomènes impliqués en passant par une caractérisation approfondie du complexe, dans sa formulation actuelle aux différentes étapes du procédé. Ensuite, des modifications de formulations ont été envisagées. En particulier, l'effet de la structure et de la masse molaire des polymères sur l’adhésion a été étudié. Dans tous les cas, il a été envisagé de tester les possibilités offertes par l'utilisation d'un solvant différent (DMSO). Ce dernier étant un meilleur solvant du PVDF est plus facile à éliminer que le PC. Enfin, à partir des données rhéologiques du mélange, une modélisation mécanique, en utilisant le modèle de Maxwell à plusieurs temps de relaxation, a été menée dans l'opération de laminage du mélange en prenant en compte un comportement viscoélastique du gel. Toutes ces études ont permis de conclure sur les modifications pertinentes de la formulation ainsi que des conditions du procédé
The objective of this work is to consider changes in formulation or process of the geltrusion technology developed by Batscap to increase the reliability of supercapacitors by limiting self-discharge. The technology is based on the simultaneous extrusion of polymers (PVDF, PVDF-HFP), solvent (propylene carbonate) and fillers (activated carbon, carbon black). The mixture carried out in a twin-screw extrusion is then filmed and laminated on the aluminium collector. Therefore, it was important to understand the interactions between the different components of the electrode, and especially to study the miscibility of the ternary system polymer/polymer/solvent and also the adsorption of solvent on fillers. This approach has allowed a better understanding of the phenomena involved through a characterization of the complex, in its current form at different stages of the process. Then, changes in formulations were considered. In particular, the effect of the structure and molecular weight of the polymers on adhesion was studied. In all cases, it was envisaged to test the possibilities offered by the use of a different solvent (dimethyl sulfoxide). The latter being a better solvent for the PVDF, is also easier to remove than propylene carbonate. Finally, from the rheological data of the mixture, a mechanical modeling, using the multimodal Maxwell model, was conducted in the lamination step taking into account of the viscoelastic behavior of the gel. All these studies allow us to conclude on the relevant changes in the formulation and process conditions

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Chen, Hui. "Atmospheric chemical processes : reaction of ozone with 2- and 3-carene, evolution of internal mixed combustion particles." Thesis, Orléans, 2014. http://www.theses.fr/2014ORLE2064/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous présentons des travaux complémentaires conduits à ICARE-CNRS (Orléans), partie A et à l’Université de Fudan (Shanghai), partie B. Partie A : les 2-et 3-carène sont deux composés organiques volatils biogéniques importants présents dans l’atmosphère dont les voies de dégradation sont encore mal connues. Afin de déterminer les constantes de vitesse des réactions de ces espèces avec l’ozone, nous avons utilisé trois systèmes expérimentaux complémentaires : des chambres de simulation d’ICARE de 7300L et 80000L (HELIOS) et un réacteur à flux laminaire. Les rendements de certains produits de réactions, le radical hydroxyle (OH), le formaldéhyde (HCHO) et le monoxyde de carbone (CO) ont aussi été déterminés. D’autre part, pour avoir une meilleure compréhension d’intermédiaires de réaction formés lors de l’ozonolyse, appelés intermédiaires de Criegee, un réacteur à flux laminaire à deux étages a été mis en place pour mesurer leurs constantes de vitesse de réaction avec SO2, NO2 et O3. Partie B : les impacts du “black carbon (BC)” et du “brown carbon (BrC)” constituent une incertitude majeure dans les modèles climatiques actuels. Des rapports récents indiquent que la morphologie et l’évolution des BC et BrC dans l’atmosphère jouent un rôle important sur la capacité d’absorption de ces particules. Afin d’étudier leurs comportements, des mélanges de particules (BC-BrC) ont été exposés en chambre de simulation atmosphérique à l'acide sulfurique, au mélange ammoniac / triéthylamine, et à la vapeur d'eau de manière séquentielle
In this thesis, we present a complementary work conducted at ICARE-CNRS (Orléans), Part A and at Fudan University (Shanghai), Part B. Part A: 2-and 3-carene are two important biogenic volatile organic compounds present in the atmosphere. The knowledge on their degradation pathways and the corresponding products are still poor. Using complementary reaction systems-ICARE 7300 L and HELIOS 80000 L simulation chambers, vertical laminar flow reactor, their kinetic rate constants for reaction with ozone were determined. Additionally, important product formation yields, hydroxyl radical (OH), formaldehyde (HCHO) and carbon monoxide (CO) have been determined with indication to their corresponding formation routes from the ozonolysis of carene. To have a better understanding on reactions of Criegee intermediates (CIs) generated through ozonolysis in the atmosphere, a horizontal 2-stage laminar flow reactor was set up to measure the rate constants of CIs with SO2, NO2 and O3. Part B: Radiative forcing of black carbon (BC) in the atmosphere, as well as that of brown carbon (BrC), remains to be a major uncertainty in current climate models. Recent reports indicate that the absorption enhancement of BC and BrC particles is determined by evolution of morphology and mixing state during the atmospheric processing. Laboratory-generated BC-BrC mixture particles (BC-BrC) were exposed to sulfuric acid, ammonia/triethylamine, and water vapor sequentially to investigate the alternation in light absorption, morphology and mixing state during simulated atmospheric processing

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Crié, Alice. "Caractérisation et lois rhéologiques d’élastomères chargés à basse température pour la simulation du procédé d’extrusion." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0085/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l'étude du comportement rhéologique de deux mélanges élastomères chargés en noir de carbone dans une gamme de températures rencontrée en extrusion (90°C à 40°C) et sur la modélisation du procédé d'extrusion. La caractérisation rhéologique des deux matériaux de l'étude a mis en évidence leur comportement rhéologique différent. En effet, le SBR et ses mélanges chargés avec différentes teneurs en noir de carbone montrent une courbe d'écoulement en deux branches stables (branche I et branche II) séparées par un plateau. La présence d'un glissement, faible en branche I et important en branche II, a été mis en évidence. Le second matériau, le NR (pur et chargé), montre, quant à lui, un comportement en deux parties distinctes : une partie sans rhéodurcissement et une autre avec rhéodurcissement dû à la mise en place d'une cristallisation sous contrainte de cisaillement. L'existence d'un temps caractéristique de cristallisation, diminué par la vitesse de cisaillement, a pu être mise en évidence. Les lois de comportement pour chacun des matériaux ont été déterminées. La réalisation d'une superposition temps/taux de charge a permis de définir une loi de comportement générale ; dans la gamme de température de 40°C à 90°C pour les mélanges SBR/noir de carbone et dans la gamme de température de 50°C à 90°C pour le NR. La loi rhéologique déterminée pour le mélange SBR chargé à 33% en masse en noir de carbone a été implémentée dans un modèle 1D et 3D. Les résultats numériques ont alors été comparés aux résultats expérimentaux, obtenus suite à des essais sur une extrudeuse instrumentée. Le modèle 1D s'est avéré insuffisant pour rendre compte des phénomènes se déroulant lors du procédé d'extrusion. L'implémentation d'un modèle 3D a été effectuée afin de prendre en compte des phénomènes tels que les effets de bords et les gradients de températures. L'importance de prendre en compte le phénomène de glissement dans le modèle 3D a été démontrée
The present work deals with the characterization of the rheological behaviour of two rubbers filled with carbon black in a range of temperature encountered in extrusion (90°C to 40°C) and the modelling of the single screw extrusion process. The rheological characterization of the two rubbers shows behaviour totally different. The synthetic SBR rubber and SBR compounds filled with carbon black (with different amounts, from 16 to 33 wt%) showed a flow curve that can be divided in two stable parts (branch I and branch II) separated by a plateau. The occurrence of wall slip, low in branch I and important in branch II has been highlighted. The second rubber of the study, natural rubber, showed a different behaviour with a strain hardening due to the occurrence of a strain induced crystallization. The flow curve can be thus divided in two different parts: the first part without strain hardening and the second part with this phenomenon. The existence of a characteristic crystallization time, reduced by the shear rate, has been evidenced. By analysing data respectively on branch I for SBR and without strain hardening for NR, viscosity curves for all tested materials have been defined. General viscosity law have been proposed: for the SBR compound filled with carbon black valid in the range of temperature from 40°C to 90°C and for NR in the range of temperature from 50°C to 90°C. The rheological law defined for the SBR compound filled 33%wt with carbon black has been implemented in two different models: 1 D and 3D. Numerical results have been compared to experimental results obtained after experimentations on instrumented single screw extruder. The 1D approach was not sufficient to take into account all phenomena occurring during extrusion process. Then a 3D approach has been developed in order to take into account some effects as side effects and temperature gradients. The presence of the slip phenomenon in the modeling has been proved

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Merlin, Marie. "Structure et propriétés de mélanges d'élastomères chargés de noir de carbone : étude des coupages NR / SBR et BR / SBR." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00952025.

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Abstract:

Les objectifs de cette thèse consistent à identifier les morphologies adoptées par des mélanges d'élastomères chargés en noir de carbone, à étudier l'influence de l'introduction de charges sur ces morphologies mais aussi de détecter la localisation de la charge dans ces mélanges. Dans une dernière partie, l'impact de ces différentes structures sur les défauts d'extrusion est abordé. Ces travaux concernent l'étude des coupages caoutchouc naturel / styrene-butadiene rubber (NR / SBR) et polybutadiène / styrene-butadiene rubber (BR / SBR) non vulcanisés. Dans un premier temps, les morphologies adoptées par ces mélanges non chargés ont été identifiées grâce à plusieurs protocoles expérimentaux. L'influence de l'introduction de noir de carbone ainsi que l'étude de la localisation de la charge dans ces mélanges ont constitué une seconde étape dans ces travaux. Aucune localisation préférentielle de la charge n'a été détectée pour ces mélanges. Un système ségrégé a donc été réalisé par la suite. Enfin, le comportement en extrusion de ces mélanges a été simulé par rhéométrie capillaire et des observations de défauts d'aspect ont été faites. La ségrégation du noir de carbone ne semble pas entraîner la création de défauts d'aspect, sauf dans le cas d'une localisation dans la matrice

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Zhang, Yunjiang. "Estimation multi-annuelle des sources d’aérosols organiques et de leurs propriétés d’absorption de la lumière en région Parisienne." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLV013.

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Abstract:

Les aérosols carbonés, qui incluent les aérosols organiques (AO) et le carbone suie (BC), jouent un rôle majeur sur la qualité de l’air et sur le climat. Il est donc primordial de pouvoir quantifier leurs sources, ainsi que celles de leurs précurseurs gazeux, pour la mise en œuvre de plans d’action appropriés. Les études de tendance sur la composition chimique de l’atmosphère sont également nécessaires afin d’améliorer les connaissances de l’impact des particules sur le réchauffement climatique, actuel et à venir. Ce travail de thèse a permis d’exploiter les mesures automatiques et in situ des aérosols carbonés réalisées au SIRTA (Site de Recherche par Télédétection Atmosphérique) depuis plus de 6 ans. Cet observatoire appartient au programme européen ACTRIS (infrastructure de recherche européenne sur les aérosols, nuages, et espèces gazeuses réactives). Il est situé à 25 km au sud-ouest de Paris et est représentatif de la pollution de fond en région Ile de France. Les principales sources d’AO ont été discriminées à l’aide de l’outil Positive Matrix Factorization appliqué aux données issus d’un Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM). Les propriétés d’absorption de la lumière de BC et du brown carbon (BrC) ont été mesurées à l’aide d’un aethalomètre multi-longueurs d’onde. L’ensemble des résultats obtenus indiquent des cycles saisonniers, hebdomadaires et journaliers spécifiques aux différentes fractions des aérosols primaires et secondaires. Ils ont confirmé que l’AO primaire (AOP), provenant essentiellement de la combustion de biomasse et du transport routier, est prépondérant sur la période froide (de novembre à février), alors que le reste de l’année est dominé par des aérosols organiques oxygénés. Parmi ces derniers, une fraction moins oxydée, provenant probablement de façon majeure de précurseurs biogéniques, est prépondérante en été (60% de l’AO en moyenne estivale). Les études de tendance ont montré une légère diminution des concentrations (de l’ordre de 0.05-0.20 µg/m3 par an) de toutes les fractions d’AO identifiées au cours de la période étudiée, hormis pour cette fraction d’AO moins oxydée qui ne présente pas de tendance significative. Concernant les propriétés optiques, une contribution moyenne globalement équivalente à celle de BC a été observée pour le BrC dans le proche ultraviolet en hiver. Par ailleurs, il a été mis en évidence une augmentation significative des propriétés d’absorption du BC liée à des interactions avec les aérosols secondaires en mélange interne, en particulier en été (avec une valeur moyenne de 1.6 pour le paramètre Eabs). La fraction organique la plus oxydée a pu être identifiée comme principale responsable de ce phénomène, faisant des aérosols organiques secondaires l’une des fractions des particules les plus importants à considérer par les modèles climatiques
Carbonaceous aerosols, including organic aerosols (OA) and black carbon (BC), are playing important roles on air quality and climate change. Therefore, quantifying contribution of their emission sources, as well as the sources of their gaseous precursors, is needed to implement efficient mitigation measures. Investigating trends in atmospheric composition is also essential to a better knowledge of present and future impacts of airborne particles on global warming. This work aimed at investigating on-line and in situ carbonaceous aerosol measurements performed for more than 6 years at the SIRTA facility (Site Instrumental de Recherche par Télédétection Atmosphérique). This observatory platform is part of the ACTRIS (Aerosols, Clouds, Trace gases Research InfraStructure). It is located 25 km southwest of Paris city center and is representative of background air quality in the Ile de France region. The main sources of submicron OA were discriminated through Positive Matrix Factorization applied to Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM) data. Light absorption properties of BC and brown carbon (BrC) were obtained from multi-wavelength Aethalometer measurements. Converging results illustrated well-marked seasonal, weekly, and diel cycles of the various primary and secondary carbonaceous aerosol fractions. Primary OA (POA), mainly from wood burning and traffic emissions, were confirmed to dominate submicron OA concentrations during the coldest months (November to February), while Oxygenated OA (OOA) were shown as the major contributors during the rest of the year. Less Oxidized OOA (LO-OOA), possibly with predominant biogenic origins, were found to contribute up to about 60% of total submicron OA on average in summer. Trend analyses indicated slight decreasing features (in the range of 0.05-0.20 µg m-3 yr-1) for every OA fractions over the 6+-year investigated period, except for this LO-OOA factor which showed no significant trend. Regarding absorption properties, BrC - with overwhelming biomass burning origin - was found to have equivalent light absorption impact than BC at near-ultraviolet wavelengths during the winter season. In summer, a mean value of 1.6 was obtained for BC absorption enhancement (Eabs) due to secondary aerosol lensing effect, supporting possible higher BC-related radiative impact than currently expected. Last but not least, More Oxidized OOA (MO-OOA) were shown as the main agent for this Eabs and then appeared as one of the most critical aerosol fraction to be considered within near-future climate models

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Alfonso, Marco Salvatore. "Liquid carbon dispersions for energy applications." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0240/document.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est de développer et d’étudier une nouvelle classe de fluidesintelligents à base de dispersions colloïdales de carbone, sensibles à un stimulus externe pour desapplications de conversion et stockage d’énergie. Ces stimuli sont de différentes natures : vibrationmécanique, mouvement humain, variation de pression ou écoulement d'un solvant, et peuventaltérer les structures de tels systèmes. Ceci induit une modification de la structure locale desparticules et par conséquent des propriétés diélectriques et électriques. Habituellement, lessuspensions de matériaux carbonés sont étudiées au repos ou séchées. Toutefois, comprendre leurcomportement en flux est essentiel pour de nouvelles applications où ces matériaux sont exploitésdans des conditions dynamiques telle que le stockage d'énergie électrochimique assisté par flux(FAES). Par exemple, les matériaux à base de graphène jouent désormais un rôle important dans lesnouvelles technologies énergétiques. Ils sont utilisés comme additifs conducteurs dans lesassemblages d'électrodes, mais en raison de leur forme anisotrope spécifique, ils permettentégalement d’obtenir des fluides diélectriques sous écoulement.Les cristaux liquides d'oxyde de graphène, en tant que matériau souple électrostrictif, sont étudiéspour la récupération d'énergie mécanique, ainsi que des dispersions de noir de carbone pour lestockage d'énergie.Les propriétés diélectriques et électriques de ces dispersions fluides dans des conditions statiques etdynamiques sont mesurées et analysées. Enfin, l’effet de l’écoulement sur l’orientation et laréorganisation locale des particules et leur comportement diélectrique et électrique sont examinés
The aim of this work is to develop and study a new class of smart fluids made of colloidalcarbon-based dispersions, which are sensitive to an external stimulus for energy storage orconversion applications. The effect of an external input, such as mechanical vibration, humanmotion, variable pressure, flowing of a solvent, can alter the structures of such systems.Consequently these changes induce modifications of the dielectric and electrical properties. Usually,the suspensions of carbon materials are investigated at rest or dried. However, their flow behavior iscritical when new technologies, which exploit these materials in dynamic conditions such as FAES(Flow-Assisted Electrochemical Energy Storage) are considered. For example, graphene-basedmaterials are now playing a significant role in energy materials. They act as conductive additives inelectrode assemblies, but due to their specific anisotropic shape they also provide a new route toachieve dielectric liquid media.In details, Graphene Oxide liquid crystals as electrostrictive soft material for mechanical energyharvesting and Carbon black dispersions as percolated flowable electrodes for capacitive energystorage are investigated.In particular, the dielectric and electrical properties of these flowable dispersions are studied understatic and dynamic conditions. The effect of the flow-rate on the local orientation and reorganizationof the particles and their related dielectric and electrical behavior are examined

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Cochet, Jean-Marc. "Etude voltamperometrique des graphites noirs de carbone et charbons actives : application a l'etude des superconducteurs." Paris 6, 1988. http://www.theses.fr/1988PA066154.

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Munsch, Jean-Nicolas. "Etude d'adsorption HNBRs par microcalorimetrie à écoulement sur des noirs de carbones ou des silices modifiées ou non et son influence sur les propriétés du polymère chargé." Thesis, Mulhouse, 2014. http://www.theses.fr/2014MULH7493/document.

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Abstract:

L’usage des élastomères en tant que matériau ne peut se concevoir sans l’utilisation de certaines charges dites renforçantes. Bien qu’une variété plutôt large de minéraux en poudre puisse être associée aux élastomères, deux charges sont très majoritairement utilisées de par leur haute capacité renforçante, les noirs de carbone et les silices actives et hautement structurées. L’utilisation de la silice n’a été envisagée, à partir des années 1980, que grâce à un contrôle fin de sa chimie de surface, de ses silanols hydrophiles et de son traitement par silanes spécifiquement dessinés pour satisfaire une application précise. La preuve expérimentale quantifiant les interactions charge – polymère est grandement souhaitée. C’est précisément le premier but que cette thèse tente d’approcher. Pour tenter d’atteindre cet objectif, nous proposons d’étudier dans ce travail l’évaluation de l’adsorption d'un polymère, une série de HNBR, sur des charges, noir de carbone et silice traitée ou non par des silanes spécifiquement désignés, d’un point de vue énergétique et moléculaire au moyen de la microcalorimétrie à écoulement (FMC). L'application de cet outil, relativement connu dans le cadre des interactions petite molécule – charge est plutôt original dans l’étude des couples polymère – charge. Notre deuxième but est donc, et grâce à une connaissance fine de la chimie des surface d'une silice, de ses traitements par des silanes, et de l'adsorption du polymère sur sa surface, d'explorer la corrélation entre le traitement et les propriétés macroscopiques dans le but d'établir une relation de cause à effet
Most actual uses of elastomers are not even conceivable without the assistance of reinforcing filler. In this field, "silane-technology" brought into evidence the necessity of monitoring the competition that routinely rises between two determinant factors: polymer-filler interactions and filler-filler interactions. As a result, an important database founded essentially on the characterization of the surfaces chemistry and surface energy of the two antagonist elements had to be gathered. However, the determination of the consequence of such characters on the factual polymer-filler interactions remains rudimentary, such as bound rubber gravimetric measurements. Experimental prove which is able to quantify such interactions is badly needed. This is, actually, the first objective that we tried to achieve. In order to do so, we propose in this work to study, from the energy point of view using flow micro calorimeter (FMC), the evolution of the adsorption of a series of HNBR on the surface of carbon black (CB) and silicas unmodified and modified by selected silanes. If the goal of the silane technology is to design coupling agents that are able to satisfy a specific application, especially those related to the energy dissipation, the mechanism through which such a process is achieved is not fully understood. Thus, and based on a fine knowledge of surface chemistry, surface treatments and polymer adsorption, our second objective is to explore the cause-to-effect links that ought to exist between filler surface treatments and blends macroscopic properties

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Penugonda, Madhusudhan R. "Alumina - silicon carbide composites from kaolinite-carbon precursors by hot-pressing." Thesis, University of British Columbia, 1987. http://hdl.handle.net/2429/28509.

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Abstract:

The system kaolinite - carbon black consisting of cheap precursors has been investigated, in terms of its potential to form A1₂ O₃ - SiC composites. The carbothermal reduction process of mullite and silica was studied, in detail, in the range 1275° to 1810° C and over different periods, both under sintering as well as hot-pressing conditions. It was established that the reduction of mullite and silica starts around 1450° C, where the rate of reaction is very slow. Until about 1800° C during the reduction of mullite, SiO₂ gets preferentially reduced, thus forming a composite ceramic consisting of SiC and A1₂ O₃ phases. The kinetics of the formation of SiC + A1₂ O₃ were followed in the range 1590° - 1660° C and it was noted that under hot-pressing conditions they follow a contracting cylinder model. The rate of reaction increased with the increase in temperature and followed a parabolic path with time because of the geometry of the hot-pressed specimens at each temperature. This indicated that the gas diffusion in and out of the system along the edges of the cylindrical specimens is the rate controlling step. The activation energy of the reduction process was calculated to be 922 KJ/mole. The application of pressure prior to the carbothermal reduction process seemed to be not favourable for the formation of SiC and A1₂ O₃, however, when applied after the beginning of soaking period, this greatly improved the densities and formation of SiC and A1₂ O₃. The microstructure of the samples was analysed using SEM and TEM. It was found that the grain size of the composite ceramic was of the order of 0.2μm. SiC was present mainly in the form of fine platelets. Finally, the isothermal compaction behaviour of the system was studied under a constant pressure in the temperature range 1200° C - 1800° C, during which the formation and carbothermal reduction of mullite and silica took place. A mathematical model based on the least squares fitting was used to fit the compaction curves. Due to the complex nature of the compaction data an empirical approach was used to interpret the data and a viscoelastic model was developed. It was found that the interactive-double-Kelvin unit having two elastic and two viscous components explained the type of compaction behaviour observed in the kaolinite + C system. One of the viscous components (η₁) and one of the elastic components (M₁) were found to be temperature sensitive. It is concluded that starting from the cheap precursors (kaolinite and carbon black) a particulate composite of A1₂ O₃,-SiC can be produced by hot-pressing technique. SiC-whisker formation is not encountered in this system. The very fine grain size of the paniculate composite, resulting in a small flaw size, should provide the composite ceramic with good mechanical properties.
Applied Science, Faculty of
Materials Engineering, Department of
Graduate

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Chamaillard, Sylvain. "Efficience d'utilisation de l'eau chez le peuplier noir (Populus nigra L.) : variabilité et plasticité en réponse aux variations de l'environnement." Phd thesis, Université d'Orléans, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00713525.

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Abstract:

Cette thèse visait (i) à quantifier la variabilité de l'efficience d'utilisation de l'eau (WUE) chez le peuplier noir (Populus nigra L.), (ii) à juger de sa plasticité phénotypique en réponse à des contraintes hydrique et thermique et (iii) à juger des liens entre WUE, croissance et survie. A cette fin, des études à partir de semis, en chambre de croissance et en milieu naturel, ainsi qu'à partir de populations installées en dispositifs de pépinière ont été réalisées. Nos travaux ont permis de montrer une importante variabilité et une importante plasticité du caractère 'efficience d'utilisation de l'eau' quels que soient l'échelle d'étude, le fond génétique et les conditions de croissance. Une diminution de WUE a été observée en réponse à la contrainte thermique alors qu'une augmentation de WUE a été observée en réponse à un déficit hydrique modéré. Nos travaux démontrent également un lien entre WUE et la survie sous de fortes températures suggérant que sous ces conditions, une faible efficience d'utilisation de l'eau conférerait un avantage pour les individus. De plus in situ, un lien négatif entre WUE et la densité de régénération a été observé démontrant que les plus faibles valeurs de WUE sont observées pour les plus fortes densités. Le caractère 'efficience d'utilisation de l'eau' pourrait donc s'avérer un caractère limitant de la régénération de l'espèce dans des conditions d'augmentation de température ; une telle augmentation pourrait alors avoir une conséquence directe sur la structuration génétique des populations futures. Ces travaux suggèrent enfin une structuration géographique de la variabilité de WUE qui reste à confirmer à partir d'un plus grand nombre de populations. Ce travail ouvre des perspectives intéressantes pour l'identification des bases physiologiques à l'origine des variations de WUE, de sa plasticité et de sa structuration géographique.

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Yin, Xunqian. "Modification of electrostrictive polymers and their electromechanical applications." Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0041/document.

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Abstract:

Les polymères électroactifs (PAE), sont des matériaux permettant de réaliser une conversion entre l'énergie électrique et mécanique. L'objet de ce travail est de proposer des procédés de modifications des terpolymères électrostrictifs par voies composites basés sur différentes approches dans le but d’améliorer les performances électromécaniques et de développer des applications à partir de ces matériaux modifiés. Dans un premier temps, un nano-composite à base de terpolymère et de noir de carbone a été préparé pour améliorer la permittivité diélectrique. Dans un deuxième temps, sur la base de la nature hétérogène de terpolymère semi-cristallin ainsi que du rôle important que la polarisation interfaciale joue sur la réponse diélectrique et électromécanique, une faible quantité d’agent plastifiant (bis (2-ethylhexyl) phalate (DEHP)) a été introduite dans le terpolymère électrostrictif afin de former un composite tout organique permettant l'amélioration des performances électromécaniques. Enfin, l’utilisation de ces matériaux modifiés dans deux applications spécifiques a été étudiée: La récupération de l'énergie mécanique et une pompe microfluidique sans valve
Electroactive polymers (EAPs), which can realize the conversion between electrical and mechanical energy, have been emerging as one of the most interesting smart materials in the past two decades due to their low density, excellent mechanical properties, ease of processing, low price and potential applications in the fields of sensors, actuators, generators, biomimetic robots and so on. The object of this work is to modify electrostrictive terpolymers with different approaches to improve the electromechanical performances and to develop some applications based on modified terpolymers. Firstly, an organic/inorganic (terpolymer/carbon black) nanocomposite was prepared to improve the dielectric permittivity based on the percolation theory. Secondly, based on the heterogeneous nature of semi-crystalline terpolymer and the important role that interface polarization plays for dielectric and electromechanical response, small molecular plasticizer bis(2-ethylhexyl) phalate (DEHP) was introduced into electrostrictive terpolymer to form an all-organic polymer composite with improved electromechanical performances. Finally, two applications including mechanical energy harvesting and microfluidic pump based on DEHP modified terpolymers were investigated

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Boden, Adrienne Raylene. "Determination of carbon black in urban air /." *McMaster only, 2001.

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Barrie, Claire L. "Rheology of carbon black dispersions." Thesis, Cardiff University, 2004. http://orca.cf.ac.uk/55538/.

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Abstract:

The interaction of carbon black with an acrylic resin in aqueous solution has been investigated by rheology. Two carbon blacks Raven L and Raven M, with similar particle size and surface characteristics but quite different particle morphologies, have been examined. In the absence of polymer, stable aqueous dispersions could not be obtained. Stable dispersions could be obtained however upon addition of polymer to a level corresponding to a ratio of 50mg of polymer per 13m2 of surface area (i.e.l5wt% particles). These stable dispersions exhibit flow typical of concentrated dispersions - Newtonian behaviour up to some apparent "yield" or critical value. Above which shear thinning is observed. This critical stress increases with increasing polymer concentration. At low polymer concentrations, the dispersions are predominantly viscous at low shear stresses. The phase angle decreases significantly over a narrow shear stress range and the rheology tends to more elastic behaviour. At higher shear stresses, the dependence on particle morphology is weak. Furthermore, increasing the pH of the aqueous dispersions has little effect, but changing the adsorbent does alter the rheology somewhat. In addition to Raven L and Raven M, other carbon blacks were also investigated in which the surface chemistry had been modified by ozonolysis. In addition to aqueous systems, a selection of oil based systems have also been investigated. Here, four carbon blacks were used with a bitumen binder: the low-medium structured fine particle (Raven L), the medium-high structured fine particle (Raven M), a low-medium structured coarse particle (N772) and a medium-high structured coarse particle (N660). For these systems, the rheology and the dispersion colour properties have been investigated. Finally, a rheology study on the effect of bimodal dispersions was undertaken.

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Shah, Ali, Petri Stenberg, Lasse Karvonen, Rizwan Ali, Seppo Honkanen, Harri Lipsanen, N. Peyghambarian, Markku Kuittinen, Yuri Svirko, and Tommi Kaplas. "Pyrolytic carbon coated black silicon." NATURE PUBLISHING GROUP, 2016. http://hdl.handle.net/10150/614762.

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Abstract:

Carbon is the most well-known black material in the history of man. Throughout the centuries, carbon has been used as a black material for paintings, camouflage, and optics. Although, the techniques to make other black surfaces have evolved and become more sophisticated with time, carbon still remains one of the best black materials. Another well-known black surface is black silicon, reflecting less than 0.5% of incident light in visible spectral range but becomes a highly reflecting surface in wavelengths above 1000 nm. On the other hand, carbon absorbs at those and longer wavelengths. Thus, it is possible to combine black silicon with carbon to create an artificial material with very low reflectivity over a wide spectral range. Here we report our results on coating conformally black silicon substrate with amorphous pyrolytic carbon. We present a superior black surface with reflectance of light less than 0.5% in the spectral range of 350 nm to 2000 nm.

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Huff, Timothy A. "Fluid inclusion evidence for metamorphic fluid evolution in the Black Hills, South Dakota /." free to MU campus, to others for purchase, 2004. http://wwwlib.umi.com/cr/mo/fullcit?p1421144.

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Lee, Ching Shya. "Study of glycerol electrochemical conversion into addes-value compounds." Thesis, Toulouse, INPT, 2016. http://www.theses.fr/2016INPT0076/document.

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Abstract:

Au cours des dernières années, la production excédentaire et sans cesse croissante de bioglycérol a provoqué une chute spectaculaire de son prix. Au cours des dernières années, un grand nombre de processus chimiques et biologiques ont été élaborés pour transformer le bioglycérol en divers produits à haute valeur ajoutée, tels que la dihydroxyacétone, l'acide glycolique, le 1,3-propanediol (1,3-PDO), 1,2-propanediol (1,2-PDO), l'acide glycérique, l'acide lactique, le carbonate de glycérol etc. Malheureusement, ces procédés souffrent de nombreux inconvénients comme par exemple, un coût élevé de production. Par conséquent, dans cette étude, une synthèse simple et robuste, basée sur un processus électrochimique a été introduite afin de convertir le bioglycérol en une grande variété de composés à haute valeur ajoutée. Cette étude rapporte pour la première fois l'utilisation de la résine Amberlyst-15 comme milieu réactionnel et comme catalyseur d'oxydo-réduction pour la conversion électrochimique du glycérol. La performance électrochimique du système composé par la résine Amberlyst-15 et l’électrode au platine (Pt), a été comparée à celle utilisant un milieu électrolytique conventionnel acide (H2SO4) ou alcalin (NaOH). D'autres paramètres tels que la température de réaction (température ambiante à 80 °C) et l’intensité du courant appliqué (1,0 A à 3,0 A) ont également été examinés. Dans les conditions expérimentales optimales, ce nouveau procédé électrocatalytique permet de convertir le glycérol, soit en acide glycolique, avec un rendement de 45% et une sélectivité élevée de 65%, soit en acide glycérique, avec un rendement de 27% et une sélectivité de 38%. D’autre part, deux autres électrodes ont été préparées et testées dans la réaction de transformation du glycérol : une électrode au charbon actif (ACC) et une électrode composite au noir de carbone et diamant CBD). A notre connaissance, il n’existe pas dans la littérature d’étude de transformation électrochimique du glycérol utilisant ce type d’électrodes. Dans ce travail, nous avons montré que le glycérol peut être oxydé en divers composés d’oxydation mais peut également être réduit avec succès en acide lactique,1,2-PDO et 1,3-PDO. Trois paramètres de fonctionnement, tels que la quantité de catalyseur (6.4 -12.8% w/v), la température de réaction [température ambiante (27°C) à 80 °C] et l’intensité du courant appliqué (1,0 A à 3,0 A), ont été testés. L'étude a révélé que, pour une quantité de catalyseur 9.6% w/v Amberlyst-15, un courant de 2,0 A et une température de 80 °C, la sélectivité en acide glycolique peut atteindre jusqu'à 72% et 68% (avec un rendement de 66% et 58%) en utilisant respectivement l’électrode ACC et l’électrode CBD. L'acide lactique a aussi été obtenu avec une sélectivité de 16% et un rendement de 15% en utilisant l’électrode ACC et une sélectivité de 27% pour un rendement de 21% dans le cas de l'électrode CBD. Enfin, l'électrooxydation et l'électro-réduction du glycérol a été effectuée dans une cellule à deux compartiments séparés par une membrane échangeuse de cations (Nafion 117). L’étude s’est focalisée sur l’électro-réduction. Trois cathodes (Pt, ACC et CDB) ont été évaluées dans les conditions suivantes : 2.0 A, 80 °C et 9.6% w/v Amberlyst-15. Les trois électrodes ont permis de réduire le glycérol en 1,2-PDO. Nous avons obtenu une sélectivité de 61% avec l’électrode au Pt et une sélectivité de 68% avec L’électrode CBD. En fait, c’est l’électrode ACC qui a démontré les meilleures performances puisqu’elle a permis de réduire le glycérol en 1,2-PDO avec une sélectivité élevée de 85%. Enfin, la réaction conduit aussi à la formation d’acétol et de diéthylèneglycol. Les mécanismes de formation des différents produits obtenus à partir de chaque réaction sont proposés
The price of crude glycerol has significantly decreased worldwide because of its oversupply. Many chemical and biological processes have been proposed to transform glycerol into numerous value-added products, such as glycolic acid, 1,3-propanediol (1,3-PDO), 1,2-propanediol (1,2-PDO), glyceric acid, and lactic acid. However, these processes suffer from several drawbacks, including high production cost. Therefore, in this study, a simple and robust electrochemical synthesiswas developed to convert glycerol into various value-added compounds. This study reports for the first time the use of Amberlyst-15 as a reaction mediumand redox catalyst for electrochemical conversion of glycerol. In the first part, the electrochemical performance of Amberlyst-15 over platinum (Pt)electrode was compared with that of conventional acidic (H2SO4) and alkaline (NaOH) media. Other parameters such as reaction temperature [room temperature (27°C) to 80 °C] and applied current (1.0 A to 3.0 A) were also examined. Under the optimized experimental condition, this novel electrocatalytic method successfully converted glycerol into glycolic acid after 8 h of electrolysis, with a yield of 45% and selectivity of 65%, as well as to glyceric acid after 3 h of electrolysis, with a yield of 27% and selectivity of 38%. In the second part of this study, two types of cathode electrodes, namely, activated carbon composite(ACC) and carbon black diamond (CBD) electrodes, were used in electrochemical conversion of glycerol. To the best of our knowledge, electrochemical studies of glycerol conversion using these electrodes have not been reported yet. Glycerol was also successfully reduced to lactic acid, 1,2-PDO, and 1,3-PDO, in addition to oxidation compounds (e.g. glycolic acid). Three operating parameters, namely, catalyst amount (6.4% to 12.8% w/v), reaction temperature [room temperature (27 °C) to 80 °C], and applied current (1.0 A to 3.0 A), were tested. In the presence of 9.6% w/v Amberlyst-15 at 2.0 A and 80 °C, the selectivity of glycolic acid can reach 72% and 68% (with yield of 66% and 58%) for ACC and CBD electrodes, respectively. Lactic acid was obtained as the second largest compound, withselectivity of 16% and yield of 15% for the ACC electrode and 27% selectivity and 21% yield for the CBD electrode. Finally, electro-oxidation and electroreduction of glycerol were performed in a two-compartment cell separated by a cation exchange membrane (Nafion 117). This study only focused on the electroreduction region. Three cathode electrodes (Pt, ACC, and CBD) were evaluated under the following conditions: 2.0 A, 80 °C, and 9.6% w/v Amberlyst-15. ACC demonstrated excellent performance in the electroreduction study and successfully reduced glycerol to 1,2-PDO, with a high selectivity of 85%. The selectivity of 1,2-PDO on Pt and CBD was 61% and 68%, respectively. Acetol and diethylene glycol were also obtained. The reaction mechanisms underlying the formation of these products are then proposed

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Jha, Vineetkumar. "Carbon black filler reinforcement of elastomers." Thesis, Queen Mary, University of London, 2008. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.510795.

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Roucou, David. "Caractérisation et modélisation du comportement à la déchirure de matériaux élastomères endommagés par chargements multiaxiaux." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0001.

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Abstract:

Les élastomères sont utilisés dans les systèmes mécaniques pour assumer des tâches de suspension ou de liaison, comme dans le cas des pneumatiques. Les élastomères d’intérêt sont renforcés par des particules de noir de carbone. L’ajout de charges améliore certaines propriétés mécaniques telles que la raideur ou la résistance à l’abrasion, mais induit aussi un fort adoucissement de ces matériaux, dit effet Mullins, lors de l’étirement initial. Certaines applications soumettent des élastomères à des sollicitations extrêmes, pouvant provoquer une fissuration critique.Ce travail étudie l’impact de l’adoucissement par effet Mullins sur la propagation de fissures lors de chargements monotones.Des résultats expérimentaux préliminaires font ressortir des difficultés à caractériser la fissuration dans les matériaux étudiés. Une méthode d’analyse locale est développée, estimant les champs de déformation fortement hétérogènes auxquelles sont soumises les éprouvettes pré-entaillées. Ces observations valident des hypothèses permettant le calcul du taux de restitution d’énergie, qui caractérise la fissuration. Une campagne expérimentale est menée pour évaluer l’impact de précharges variées sur la propagation de fissures dans un élastomère chargé au noir de carbone. Afin d’expliquer certains résultats obtenus, l’équilibre énergétique théorique inhérent à la propagation de fissure est réévalué pour prendre en compte le caractère dissipatif de l’adoucissement. Enfin, les mesures expérimentales de la déformation locale sont ensuite exploitées pour compléter le bilan énergétique, en caractérisant la dissipation énergétique localisée due à l’effet Mullins
Rubber-like materials are currently used in machine design for suspension or connection functions, such as pneumatic tyres. The elastomers of interest are reinforced by carbon-black particles. The addition of these particles improves mechanical properties such as stiffness and abrasion resistance. However, it also leads to undesired strong softening of these materials, commonly known as Mullins effect, when first stretched. Elastomers can be submitted to extreme loading conditions according to the applications, generating critical crack propagation.This works studies the impact of softening caused by Mullins effect on crack propagation in filled rubbers submitted to monotonic loading.Some early experimental results point out the difficulties to characterize a crack propagation criterion. A local analysis is developed, allowing to study the highly heterogeneous strain fields witnessed when loading notched specimens. These observations lead to the validation of assumptions, which enable to calculate the strain energy release rate that characterizes the crack propagation. An experimental campaign was then performed to evaluate the impact of various preloads on crack propagation in a carbon-black filled rubber. In order to explain some of the results obtained, the theoretical global energy balance when the crack propagation occurs was revisited in order to take into account the dissipation caused by the Mullins softening. Finally, the experimental measures of local strain were used to complete the energy balance and characterize the localized energy dissipation due to Mullins effect

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Schmidt, Holger. "129-Xe-NMR-spektroskopische Untersuchungen an Carbon Black und Graphit - 129Xe NMR Spectroscopy of Carbon Black and Graphite." [S.l. : s.n.], 2003. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=966620372.

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Kou, Linhong. "Black carbon, atmospheric measurements and radiative effect." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq24776.pdf.

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Parris, Donald R. "Electrical characterization of carbon black filled rubber." Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, 1986. http://hdl.handle.net/10919/91055.

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Abstract:

DC resistance and AC conductance and capacitance have been measured under various conditions in an effort to electrically characterize and make electrical-mechanical correlations for 15 carbon black filled rubber samples. Resistance, conductance and capacitance have been monitored as functions of uniaxial compressive stress, time, temperature, and mechanical and thermal history. Capacitance and conductance have also been monitored as functions of frequency under various degrees of compressive loading and before and after specific heat treatments. A direct relationship has been found between sample • conductance and capacitance under any thermal and/or mechanical condition. This is in agreement with previous theories of conduction network formation and percolation. Various conduction mechanisms have been enumerated and an equivalent circuit of a network of lumped R-C "microelements'' has been qualitatively described. Stress, relaxation, frequency, and temperature dependences of the macroscopic parameters measured ( conductivity and capacitance) are discussed in terms of this model.
M.S.

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Piasta, Doreen. "Funktionalisierung von Carbon Black und multi-walled Carbon Nanotubes mit Polyelektrolyten." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-170394.

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Abstract:

Die Modifizierung von Carbon Black Partikeln und multi-walled Carbon Nanotubes mit Poly(vinylformamid-co-vinylamin) wurde in Abhängigkeit vom pH-Wert untersucht, um primäre Aminogruppen auf die Oberfläche der Kohlenstoffspezies einzuführen. Mit einer anschließenden Pfropfreaktion der Aminogruppen tragenden Nanotubes mit Maleinsäureanhydrid-Copolymeren sind eine Vereinzelung und ein Stabilisieren der der Carbon Nanotubes möglich. Durch eine Auswahl an Maleinsäureanhydrid-Copolymeren war nach einer Funktionalisierung der mit PVFA-co-PVAm beschichteten Carbon Nanotubes die Änderung der Oberflächeneigenschatften von hydrophil bis hin zu ultrahydrophob möglich. Die Charakterisierung der Partikel und Nanotubes erfolgte mit Hilfe der Elementaranalyse, BET-Untersuchungen, XPS, Kontaktwinkelmessungen, TGA-Untersuchungen, elektrokinetischer Messungen und REM-Aufnahmen.

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Yearsley, Kathryn Margaret. "The effect of flow on carbon black and carbon nanotube suspensions." Thesis, University of Cambridge, 2012. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.610205.

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Ji, Qingjun. "Mathematical modeling of carbon black process from coal." Ohio : Ohio University, 2000. http://www.ohiolink.edu/etd/view.cgi?ohiou1172255200.

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Coetzee, Johannes Wilhelm. "The ion exchange phenomenon of acetylene black." Thesis, Cape Technikon, 1996. http://hdl.handle.net/20.500.11838/909.

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Abstract:

Thesis (MTech (Chemical Engineering)--Cape Technikon, Cape Town,1996
Acetylene Black IACB) IS a pure form of carbon which is used in the battery, plastics, printing and rubber industries. It is extensively used in the battery industry to absorb electrolyte and to lower the electrical resistance of dry cell batteries. It is the attempt of this thesis, to investigate the surface characteristics '---------._-- -,- ...• -...•--- .. ------.. _.. --- "'- and structure of ACB by using it as an adsorbent for cyanide complexes, in particular gold cyanide. The thesis is predominantly aimed at identifying the mechanism of metal cyanide adsorption onto ACB, viz. ion exchange and/or physical adsorption. In order to quantify the mechanism of adsorption, comparative studies with other adsorbents currently used in the mining industry, such as activated carbon, were conducted. These studies revealed various similarities in the metal adsorption process between ACB and activated carbon, thus indicating physical adsorption rather than ion exchange to be the dominant mechanism for metal adsorption from solution. The rate of metal adsorption onto acetylene black was relatively fast compared to activated carbon. Furthermore, adsorption profiles revealed that intraparticle diffusion was negligible when a metal was adsorbed onto ACB from solution. This indicates that acetylene black has a predominantly amorphous structure, although X-ray diffractrometry indicates a certain degree of graphitisation associated with ACB. The small surface area of ACB, together with the lack of intraparticle diffusion, resulted in the rapid attainment of the equilibrium metal loading on ACB. Moreover, this equilibrium metal loading was far less than that of activated carbon and ionexchange resin. While pH, temperature and strong oxidizing agents had a marked effect on the adsorption profile of metal cyanides onto ACB, the effect of oxygen enrichment and organic solvents was negligible. Furthermore, the adsorption of gold onto ACB is best explained by a Freundlich-type isotherm. As is the case with activated carbon and ion exchange resin, gold is eluted from ACB by a NaOH solution. It was also found that the elution efficiency is influenced by a change in temperature. Changes in operating variables in the production of ACB had an effect on the absorption stiffness of the product. Both an increase in acetylene feed rate and operating temperature reduced the absorption stiffness of the product.

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Tuzet, François. "Dépôt, devenir et impact radiatif des impuretés dans le manteau neigeux : analyse des processus, simulations numériques et implications." Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30316.

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Abstract:

L'une des propriétés les plus fascinantes de la neige est sa blancheur, capable de transformer complètement un paysage en quelques heures. Cette couleur vient de la capacité unique de la neige à réfléchir le rayonnement solaire dans les longueurs d'onde visibles, c'est-à-dire son fort albédo. Cette particularité de la neige est d'une importance cruciale pour le bilan énergétique de surface et par conséquent pour un large éventail de questions sociales, écologiques et climatiques. La blancheur de la neige peut, cependant, être altérée par la présence d'impuretés absorbantes. Dans les Alpes européennes, deux types d'impuretés absorbantes impactent significativement l'évolution saisonnière du manteau neigeux : le carbone suie et les poussières minérales du Sahara. Cette thèse vise à mieux comprendre et modéliser le dépôt, l'évolution et l'impact de ces impuretés absorbantes sur les manteaux neigeux saisonniers des Alpes françaises. À cette fin, trois problématiques principales sont abordées : * Quels types d'impuretés absorbantes sont présents dans un manteau neigeux saisonnier alpin et en quelle quantité? Avec quelle incertitude peut-on estimer leurs concentrations à partir de mesures? * Quels impacts radiatifs ont les dépôts d'impuretés absorbantes sur l'évolution du manteau neigeux et comment varient t-ils d'une année à l'autre? * Peut-on modéliser cet impact en se servant des modèles de manteau neigeux et des modèles atmosphériques de chimie-aérosols? Tout d'abord, une représentation explicite du dépôt et de l'évolution des impuretés absorbantes a été implémentée dans le modèle détaillé de manteau neigeux SURFEX/ISBA-Crocus. Ces nouveaux développements permettent de modéliser l'assombrissement de la surface de la neige par les impuretés absorbantes (impact direct) ainsi que leurs interactions avec le métamorphisme de la neige (impacts indirects). Les simulations de l'enneigement au Col de Porte, forcées par des flux de dépôt d'impuretés absorbantes provenant du modèle atmosphérique de chimie-aérosols ALADIN-Climate, mettent en évidence un raccourcissement de la saison de neige allant jusqu'à 9 jours en raison du carbone suie et des poussières minérales sahariennes. Ensuite, une campagne de terrain de deux ans a été menée au site d'étude du Col du Lautaret. Pendant deux saisons d'hiver, la concentration en impuretés absorbantes ainsi que les propriétés physiques et optiques du manteau neigeux ont été mesurées chaque semaine. Ce jeu de données unique est d'abord utilisé pour ouvrir la voie à une nouvelle méthode visant à estimer le profil vertical de concentration en impuretés absorbantes dans la neige à partir de mesures de profils d'irradiance spectrale. L'évaluation de cette méthode par rapport aux mesures chimiques met en évidence la difficulté d'établir un lien entre la chimie de la neige et ses propriétés optiques. Une seconde étude compare ensuite les mesures d'albédos spectraux, les mesures chimiques d'impuretés absorbantes et des simulations du manteau neigeux.[...]
One of the most fascinating properties of snow is its whiteness, and its ability to fully transform a landscape in a couple of hours. This color is due to the unique ability of snow to reflect solar radiation in the visible wavelengths, i.e. its high albedo. This particularity of snow is of crucial importance for the surface energy budget and consequently for a wide range of social, ecological and climatic issues. However, the whiteness of the snow cover can be altered by the presence of Light Absorbing Particles (LAPs) on and close below its surface. In the European Alps, two types of LAPs are suspected to have a significant impact on the evolution of seasonal snow: Black Carbon (BC) and Saharan mineral dust. This thesis aims at a better understanding and modelling of the deposition, evolution and impact of LAPs on the seasonal snowpack in the French Alps. To this aim, three main questions are addressed: * What types of LAPs are present in a seasonal alpine snowpack and in what quantity? How well can we estimate their concentration in snow based on measurements? * What is the impact of LAPs on snowpack evolution and how does this impact vary in time? * Are we able to model this impact using state-of-the-art atmospheric chemical transport models and detailed snowpack models? First, an explicit representation of LAPs was implemented in the detailed snowpack model SURFEX/ISBA-Crocus. These new developments enable to account for darkening of the snow surface by LAPs (direct impact) as well as their interactions with snow metamorphism (indirect impacts). Snowpack simulations at Col de Porte (1326 m a.s.l.) using LAP deposition fluxes from an atmospheric model highlight a shortening of the snow season by up to 9 days due to BC and dust. Second, a two-year field campaign was conducted at Col du Lautaret study site (2058 m a.s.l, French Alps). During two winter seasons, concentrations of LAPs as well as physical and optical properties of the snowpack were measured weekly from the onset to the total melt-out of the snowpack. This unique dataset was first used to pave the way for a novel method to estimate vertical profiles of LAP concentration in snow from spectral irradiance profile measurements. This method was evaluated against chemical measurements pointing out difficulties to relate snow chemistry to its radiative properties. A second study was then dedicated to the comparison of spectral albedo measurements, chemical measurements of LAPs near the surface and snowpack simulations. This latter study corroborates the issue previously mentioned and points out a gap in the current understanding of chemical measurements of BC in snow. The impact of LAPs at Col du Lautaret over the two years was evaluated using the ensemble modeling framework of SURFEX/ISBA-Crocus. We estimated that the shortening of the snow season due to LAPs was around 10±5 and 11±1 days for both seasons respectively. The studies of the impact of LAP carried out at a single location during this thesis pave the way for a larger scale study of the impacts of LAP deposition across the Alps over longer periods

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Ilkiv, B., O. Foya, and S. Petrovska. "Electronic structure of hollow graphitic carbon nanoparticles made from acetylene carbon black." Thesis, Sumy State University, 2014. http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/39545.

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Abstract:

The electronic structure of hollow graphitic carbon nanoparticles obtained by catalytic graphitization of acetylene carbon black (ACB HGCNs) was studied by ultra-soft X-ray emission spectroscopy (USXES) method. The phases of the carbon powder samples were determined by XRD with monochromatic CuKα1 radiation. Transmission electron microscopy was used to study the ACB HGCN spatial structures and morphologies. The electronic structures of reference Q-graphenes and HGCNs obtained from iron carbide filled carbon nanocapsules (Fe3C@CNCs) which were synthesized by plasma method in hexane were measured for comparison with that of the synthesized ACB HGCNs.

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Hwang, Yawlin. "Dynamic electromechanical measurements of carbon black loaded SBR." Thesis, Virginia Tech, 1988. http://hdl.handle.net/10919/43862.

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Abstract:

The major objectives of this study were to examine electrical and electromechanical properties of SBR filled with carbon black in the 0-70 phr range. The experiments were divided into four parts: dielectric measurement, loss modulus and phase angle measurements, temperature rise measurement during stress cycling, and dynamic conductivity measurement. It is established that there are three distinct conduction regimes existing at carbon black loadings below, at, and above the percolation threshold. Characteristics of dielectric dispersion depend strongly on carbon black loading and frequency. Dielectric and AC conductivity measurements are shown to provide a nondestructive method to explore the carbon black network inside the rubber. Both loss modulus and phase angle are related to hysteresis properties, and to temperature rise due to compressive cycling. Measurements of these parameters will be discussed in detail, as functions of carbon black loading, stress and strain amplitudes, and oscillation frequency. These and other results can be understood in terms of the mechanics of the carbon black network. The variation of conductivity with strain amplitude is related directly to the interplay between the "persistent" and "transient" fractions of carbon black network. It is shown that, owing to its experimental accuracy and great sensitivity to carbon black network changes, the dynamic conductivity measurement is preferable to traditional modulus measurements for determining certain dynamic properties of carbon black filled rubbers.
Master of Science

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Dissertations / Theses on the topic 'Carbone black'

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