Academic literature on the topic 'Densité d’énergie de déformation'

Plongés dans l’environnement hostile de l’espace, les spationautes ont besoin d’énergie pour se chauffer, pour produire de l’oxygène et de l’eau potable et pour diminuer leur temps de trajet. Les agences spatiales du monde entier ont décidé de miser sur l’énergie nucléaire en raison de sa fiabilité et de sa densité énergétique.

Dans le cadre du projet national C2ROP, une large campagne d’essais expérimentaux a été conduite. Des essais sous sollicitations quasi-statiques et dynamiques ont été réalisés sur les composants les plus critiques des écrans pare-blocs (filets, dissipateur d’énergie) et sur un ouvrage complet selon différentes configurations. Une dizaine d’essais d’impact a été réalisée sur un écran développé spécifiquement pour étudier expérimentalement le comportement de ce type d’ouvrage. Des méthodes d’acquisition de données spécifiques ont été mises en place, et une grande quantité de données a été recueillie puis exploitée. La force d’impact utile pour le dimensionnement des composants, le phasage de la déformation de l’ouvrage (de l’impact à l’arrêt du bloc), et la cinématique des dissipateurs d’énergie ont ainsi pu être étudiés. Des configurations d’impacts inhabituelles représentatives des conditions de sollicitation de l’ouvrage dans son contexte de mise en œuvre ont été réalisées et comparées aux configurations de certification prescrites par l’ETAG27. Des coefficients ont été proposés afin de quantifier l’endommagement de l’ouvrage par rapport à la configuration de certification en fonction du type d’impact. Les résultats obtenus mettent en évidence que la configuration définie par l’ETAG27 n’est pas nécessairement la configuration la plus défavorable.

Lorsqu’un fort flux laser traverse ou est réfléchi sur un composant optique, le couplage du rayonnement laser dans la matière (par absorption intrinsèque, par absorption sur des défauts locaux, ou par absorption non-linéaire) peut conduire à des effets irréversibles altérant la fonction optique du composant et pouvant même le rendre inutilisable. Ces modifications permanentes du matériau sont définies comme des « endommagements laser ». C’est un verrou technologique majeur à l’essor des sources lasers à haute puissance ou haute énergie, puisque qu’il limite la densité de puissance ou d’énergie accessible, affecte la durée de vie des composants optiques, ainsi que le coût de maintenance des chaînes laser.

Cet article présente l’étude du comportement dynamique de murs innovants de protection contre les chutes de blocs constitués de blocs en béton liés entre eux par un assemblage d’armatures. Les différents modes de déformation des murs et l’influence de la géométrie des murs sur leur réponse en déplacement sont étudiés par la réalisation d’impacts sur des murs à échelle 1/4, dans des configurations variées. Un modèle numérique basé sur une approche tridimensionnelle et continue, représentant de manière réaliste les différents constituants de la structure et leurs interactions, est ensuite proposé. Les résultats numériques concernant le déplacement de l’ouvrage sont confrontés aux résultats expérimentaux. Enfin, la dissipation d’énergie au sein de l’ouvrage est abordée, en considérant les différents mécanismes dissipatifs et leur contribution.

Onze nouvelles molécules organiques de structure donneurs-espaceur-accepteurs (D-π-A) utilisées pour les cellules solaires organiques (OSC) basées sur la thiénopyrazine et le thiophène ont été étudiées par la théorie de la densité fonctionnelle (DFT) et la théorie de la densité fonctionnelle dépendante de temps DFT (TD-DFT), pour expliquer comment l’ordre de conjugaison influe sur les performances des cellules solaires. Le groupe accepteur d’électrons (ancrage) était composé de 2-cyanoacrylique pour tous les composés, tandis que l’unité donneuse d’électrons était variée et que son influence fut étudiée. Les résultats théoriques ont montré que les calculs TD-DFT, avec une fonction hybride d’échange – corrélation utilisant la méthode d’atténuation de Coulomb (CAM-B3LYP) en conjonction avec un modèle de solvatation à cycle continu polarisable (modèle de continuum polarisable, PCM) combinée avec la base 6-31G(d,p), était raisonnablement capable de prédire les énergies d’excitation, les spectres d’absorption et d’émission des molécules étudiées. Les niveaux d’énergie des orbitales moléculaires frontières (orbitale moléculaire occupée de plus haute énergie (HOMO) et orbitale moléculaire inoccupée de plus basse énergie (LUMO) de ces composés peuvent avoir un effet positif sur le processus d’injection et de régénération d’électrons. La tendance des lacunes calculées HOMO-LUMO se compare bien avec les données spectrales. En outre, les valeurs estimées de photovoltage en circuit ouvert (Voc) pour ces composés ont été présentées. L’étude des propriétés structurelles, électroniques et optiques de ces composés pourrait aider à concevoir des matériaux organiques photovoltaïques fonctionnels plus efficaces.

Cette étude s’inscrit dans la continuité des travaux portant sur le climat urbain de Sfax avec une précision spatiale et temporelle. Il s’agit d’une recherche fondamentale apportant certains éléments de réponse à des problématiques d’aménagement, d’économie d’énergie électrique et de prévention du risque sanitaire en cas de forte chaleur. Nous étudions les variations spatiotemporelles des températures de l’air dans l’agglomération de Sfax. En phase nocturne, l’écart thermique centre/campagne atteint son maximum (jusqu’à 7°C) à partir de minuit. De surcroit, pendant la dernière décennie, les espaces inter-radiaux de la périphérie ont été remarquablement densifiés, suite aux opérations de morcellement, ce qui a engendré l’expansion de la zone chaude à l’échelle de l’agglomération et atténué l’écart thermique entre le centre-ville et la périphérie. De même, la périphérie est l’endroit le plus hétérogène (zones denses, terrains nus, petites exploitations agricoles…), ce qui se traduit par des températures contrastées tributaires de la densité du bâti et des activités anthropiques. Par ailleurs, en phase diurne, la brise de mer rend le littoral, y compris le centre, moins chaud (jusqu’à moins 5°C en fonction de la distance) que la périphérie et la zone rurale ouest alors que la brise de terre rend la campagne plus fraîche la nuit.

Seismic shaking can generate mass movements, turbidites, and soft-sediment deformation within lake basins. These ‘disturbed’ deposits may be preserved, and provide a stratigraphic record of paleoearthquakes. A three-dimensional seismo-stratigraphy of the lake deposits can be constructed from a high-density, sub-bottom acoustic profile (SAP) survey, allowing disturbed deposits within the basin to be identified and mapped. Event layers composed of one or more disturbed deposits can be identified within the seismo-stratigraphy, and targeted coring of the lake deposits provides ground-truthing of the disturbed deposits. Analysis of organic or sediment materials sampled from recovered cores allow ages to be assigned to the event layers. Maps depicting the distribution, extent and types of disturbed deposits within each event layer can be compiled by integrating the event layer stratigraphy and the three-dimensional architecture of the lake deposits. An intrabasin, multi-deposit event layer is the likely signature of significant past earthquake shaking, but possible non-seismic triggers also need to be assessed. An earthquake catalogue spanning 16 000 years for central Switzerland exemplifies the results of an integrated seismo- and chrono-stratigraphic approach to paleoseismic investigation. This approach to the investigation of eastern Canadian lake basin(s) has the potential to significantly augment the eastern Canadian earthquake catalogue. Conversely, the absence of seismically-induced disturbed deposits in SAP profiles and in lake core within a given area can help establish negative evidence of paleoseismicity.RÉSUMÉLes secousses sismiques peuvent provoquer des mouvements de terrain, des turbidites, ainsi que la déformation de sédiments meubles dans les bassins lacustres. Ces dépôts « perturbés » lorsque préservés constituent des archives stratigraphiques de ces paléoséismes. Une sismostratigraphie tridimensionnelle des dépôts lacustres peut être élaborée par sondage acoustique haute densité de sédiment (SAP), permettant ainsi de détecter et de cartographier les dépôts perturbés du bassin. Les couches événementielles composées d'un dépôt perturbé ou plus peuvent être détectées par sismostratigraphie, et le carottage ciblé de dépôts lacustres permet de les valider. L’analyse de matériaux organiques ou de sédiments prélevés à partir des carottes permettent de dater les couches événementielles. Des cartes illustrant la distribution, l'étendue et les types de dépôts perturbés au sein de chaque couche événementielle peuvent être compilées en intégrant la stratigraphie de la couche événementielle et l'architecture tridimensionnelle des dépôts lacustres. Une couche événementielle multi-dépôt est la signature probable d’importants tremblements sismiques anciens, sans perdre de vue que d’autres déclencheurs non sismiques puissent être en cause. Un catalogue de séismes couvrant 16 000 ans d’événements dans le centre de la Suisse illustre les résultats d'une approche sismologique et chrono-stratigraphique intégrée de l’histoire paléosismique. Cette approche d’étude de bassins lacustres de l'Est canadien permet d'augmenter considérablement le nombre de séismes du catalogue de l'Est canadien. Inversement, l'absence de dépôts perturbés induits par séisme dans les profils SAP et dans des carottages d’une zone donnée peut contribuer à constituer une preuve de l’absence de paléosismicité.

Modéliser la réponse mécanique des matériaux consiste à établir une relation (un modèle) entre contraintes et déformations,dépendant de paramètres identifiés à partir de données expérimentales issues d’essais mécaniques. D’une part, l’identification basée sur des essais homogènes n’apporte pas d’information sur la réponse du matériau soumis à des sollicitations complexes. D’autre part, l'identification basée sur des essais multiaxiaux est plus coûteuse numériquement et impose le choix du modèle a priori. Récemment, a émergé la possibilité de représenter le comportement mécanique des matériaux par une base de données plutôt que via une loi de comportement au travers de la « Data Driven Computational Mechanics ». Dans ce cadre, l’algorithme Data-Driven Identification (DDI) développé par Leygue et al. (2018) permet d’estimer le champ de contrainte lors d’un essai multiaxial.Cette thèse propose d’explorer la réponse cinématique puis mécanique complète de membranes élastomères sollicitées en grandes déformations multiaxiales grâce à un montage expérimental original mettant en jeu un hexapode. La méthode DDI est ensuite utilisée pour déterminer la réponse en contraintes du matériau lors de ces essais. Deux développements sont finalement proposés : une méthode d’identification alliant DDI (sans modèle) et modèles de comportement, et une proposition d’amélioration des géométriesd’éprouvettes pour les essais multiaxiaux<br>Modeling the mechanical response of materials involves the derivation of a relationship (a model) between stresses andstrains, depending on parameters. These parameters are identified from experimental data obtained from mechanical tests. On the one hand, identification based on simple tests (uniaxial tension, for example) provides no information on the response of materials subjected to complex loading conditions. On the other hand, identification based on multiaxial tests is more costly numerically and requires the model to be chosen at the outset of the procedure. Recently, the possibility of representing themechanical behaviour of materials by a database rather than via a behaviour law has emerged through "Data-Driven Computational Mechanics". On this basis, the Data-Driven Identification (DDI) algorithm developed by Leygue et al. (Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 331, 184-196 (2018)) can be used to estimate the stress fieldduring a multiaxial test. The present thesis explores the complete kinematic and mechanical response of elastomer membranes subjected to multiaxial large strain, using an original experimental set-up involving a hexapod. The DDI method is then used to determine the stress response of the material during these multiaxial tests. Two developments are finally presented: an identification method combining DDI (model-free) and standard constitutive models, and a proposal forimproving sample geometries for multiaxial tests

Le développement de réseaux de capteurs connectés complexes, miniatures et autonomes nécessite l’élaboration de nouveaux dispositifs de stockage électrochimique de l’énergie. De tels dispositifs doivent être performants, miniatures et compacts, pouvant être assemblés directement sur une puce électronique. Pour ce faire, les micro-batteries (μ-Bat) à ions lithium et micro-supercondensateurs (μ-SC) peuvent assurer, grâce à leur complémentarité, l’autonomie énergétique des objets connectés miniaturisés. Pour obtenir de tels micro-dispositifs, l’idée est de coupler une électrode de carbone avec une électrode de matériaux pseudocapacitifs. Les carbones poreux dérivés de carbure métallique (CDC) ont été développés ces dernières années et présentent des densités de puissance importantes. Également, le pentoxyde de niobium (Nb2O5), de par son comportement pseudocapacitif, permet de stocker de grandes quantités d’énergie. Dans cette étude, des films minces de Nb2O5 ont été déposés sur substrat de silicium par pulvérisation, puis cristallisés par un traitement thermique rapide en films de Nb2O5 orthorhombique (T-Nb2O5). Le mécanisme d’intercalation rapide des ions lithium dans le matériau T-Nb2O5 a été étudié. Ensuite, des films minces de carbure de titane (TiC) ont été déposés sur substrat de silicium par pulvérisation, puis convertis par chloration partielle en films de TiC-CDC microporeux adhérents. Des micro-supercondensateurs hybrides CDC/Nb2O5 ont été élaborés et étudiés en milieu 1M LiClO4 (EC/DMC : 1/1). Enfin, l’écriture laser sur KaptonTM d’électrodes à base de Nb2O5 et de carbone semble prometteuse pour la réalisation de micro-supercondensateurs flexibles<br>Continuous development and further miniaturization of electronic devices greatly stimulate the research for miniaturized and compact electrochemical energy storage (EES) devices, allowing thus the development of autonomous, sustainable and connected devices. Small footprint storage sources should be sufficient efficient in terms of power, autonomy and lifespan and fixed directly on chip. To fulfil the requirements, the combination of a micro-battery (μ-Bat) with a micro- supercapacitor (μ-SC) would constitute an ideal EES microdevice where μ-Bat is dedicated to long-term applications and μ-SC ensures power demand. As promising electrode candidate for high power microdevice, carbide-derived carbons (CDCs) have been identified to load to important capacitance gains. In addition, niobium oxide (Nb2O5) stores higher levels of charges and offers the prospect of achieving energy densities of Li-ion battery materials but with the ability to operate at high power. In the present study, Nb2O5 thin films were deposited on silicon wafer by sputtering and crystallized by a rapid thermal annealing into an orthorhombic phase T-Nb2O5. We investigated porous T-Nb2O5 in which rapid insertion of lithium throughout the entire material. Then, titanium carbide (TiC) thin films were deposited on silicon wafer by sputtering and partial chlorinated into strongly adherent TiC-CDC films. Hybrid micro-supercapacitors CDC/Nb2O5 were successfully prepared and characterized in 1M LiClO4 (EC/DMC : 1/1). Finally, direct laser writing onto KaptonTM of Nb2O5 and carbon-based electrodes open the way for the design of flexible micro-supercapacitors

Dans le stockage d'énergie, les alternatives aux énergies fossiles sont peu nombreuses. Le stockage d'énergie dans un condensateur, permet d'atteindre de grande puissances électriques, mais pour une densité d'énergie trop faible. La présente thèse à pour objectif la compréhension des nano-céramiques ferroélectriques afin d'augmenter leur densité d'énergie et de se diriger ainsi vers un super-condensateur céramique. Nous avons développé dans un premier temps un modèle par champs effectif moyen du système core-shell. Une fois introduit dans l'énergie libre de Landau, ce modèle donne une idée de la densité d'énergie d'un système ferroélectrique donné. Les calculs - sur quelques pérovskites courantes - indiquent que la densité d'énergie reste relativement faible. Néanmoins nos calculs montrent que l'on peu optimiser le stockage d'énergie dans de telles céramiques en enrobant des grains de forme allongée comme des disques ou des fils. En outre, ce modèle phénoménologique permet d'expliquer de nombreuses mesures expérimentales sur les céramiques, y compris dans le cas ou s'ajoute de la conductivité et de la relaxation de Maxwell-Wagner. Nous nous sommes tournés par la suite vers une modélisation ab-initio : l'Hamiltonien effectif. La modélisation de nano-système core-shell de BaTiO3 a montré la présence d'un paramètre d'ordre particulier : le moment toroïdale. Ce paramètre d'ordre peut impliquer un comportement diélectrique différent. Introduit dans une description phénoménologique de type Landau, ce dernier est responsable de la disparition de la phase orthorhombique dans BaTiO3. La synthèse de nanoparticules de BaTiO3 de formes cubiques et homogènes, nous a permis de faire une série de mesure. Les mesures MET, RAMAN, RX, diélectriques sur les poudres et les céramiques, suggèrent la présences de transitions de phases générées par la présence d'un paramètre d'ordre similaire à celui observé dans modélisation ab-initio.

A l'heure du développement de la gravimétrie spatiale (satellites GRACE et GOCE), de nouveaux modèles de déformation gravito-élastique de la Terre deviennent indispensables. La Terre se déforme en chaque instant sous l'action de la Lune et du Soleil (la marée luni-solaire), et sous l'action des surcharges de surface engendrées par les enveloppes fluides de la planète (l'atmosphère, les océans et les eaux continentales). Actuellement, ces déformations élastiques sont modélisées en supposant la Terre comme un solide sphérique (ou ellipsoïdale) dont la structure interne est hydrostatique et à symétrie radiale. Or, la planète contient des variations latérales de densité et de paramètres rhéologiques, engendrées par sa dynamique interne, qui sont négligées dans ces modèles. Nous avons réalisé un nouveau modèle de déformation de la planète qui, pour la première fois, tient compte des variations latérales internes des paramètres physiques de la Terre, de son état de précontraintes non-hydrostatique et de ses topographies dynamiques aux interfaces de discontinuités. Ces aspects sont intégrés dans les équations de la gravito-élasticité utilisant la théorie des perturbations. Le système d'équations est résolu à l'aide d'une méthode numérique : les éléments spectraux associés au maillage de la "sphère cubique". Le modèle a été validé avec une bonne précision sur des problèmes géodynamiques connus. Nous avons dans ce but repris les travaux analytiques réalisés par Love concernant une Terre homogène incompressible. Nous nous consacrons ensuite à de premières applications. Nous réévaluons l'impact de l'ellipticité de la Terre sur sa réponse de marée solide, et sur sa réponse aux surcharges de surface. Nous prenons l'exemple de la surcharge de pression atmosphérique et son influence sur les variations zonales de la gravité (les coefficients J2 et J3). Enfin nous discutons des applications de ce modèle à la détermination de l'influence des méga-panaches mantelliques sur la réponse de marée et la réponse de surcharges de la Terre<br>Nowadays with the development of space gravimetry (GRACE and GOCE satellites), new elasto-gravity deformation models become essential. Earth is continuously deformed by the Sun and the Moon attraction (luni-solar tides), and under the action of surface loading due to external fluid layers (atmosphere, ocean and continental water). Presently these elastic deformations are modelized assuming that the Earth is a spherical solid (or ellipsoïdal) with a radially symmetrical hydrostatic structure. However, the internal dynamic of the planet induces lateral variations of density and rheological parameters that are neglected into these models. We built an Earth deformation model which, for the first time, takes into account the internal lateral variations of the planet physical parameters, its no-hydrostatic prestresses, and the dynamical topographies of its discontinuity interfaces. These particularities are integrated into the elasto-gravitational equations using the perturbation theory. The equation System is solved with a numerical method: the spectral element method associated to the "cubed sphere" mesh. The model has been validated on known geophysical problems with a good accuracy. With this aim, we recovered the Love analytical work concerning a homogeneous incompressible Earth. We then made first applications. We appraised the impact of Earth ellipticity on solid tides and on the Earth response to surface loadings. We took the example of the influence of atmospheric pressure on zonal gravity variations (J2 and J3 coefficients). Finally, we discuss the ability of the model to determine the influence of mantellic superplumes on the tidal response and the loading response of the Earth

Les polymères semi-cristallins font l'objet de nombreuses recherches scientifiques visant à comprendre leurs mécanismes de déformation microscopiques. Néanmoins, les modèles présentés aujourd'hui dans la littérature n'abordent que rarement les essais mécaniques avec décharge et les essais cycliques en grandes déformations. Les raisons de ces insuffisances sont surtout liées à la difficulté d'établir une description physique mettant en jeu la multiplicité des processus de réorganisation interne. Aussi, un élément important du comportement mécanique du polymère semi-cristallin est souvent ignoré, il s'agit de la notion d'état relaxé. Dans le cadre du formalisme D. N. L. R. (Distribution of Non Linear Relaxation) nous nous intéressons de plus près à ces deux aspects du comportement mécanique: multiplicité des processus et état relaxé. Pour clarifier ses deux notions nous nous sommes donné pour objectif de caractériser l'état relaxé en grandes déformations et de le modéliser en exploitant la thermodynamique de processus irréversibles tout en prenant en compte l'aspect microscopique de la déformation. La distribution des poids des différents modes de dissipation est décrite suite à des observations issues d'un essai clip test. Le matériau utilisé est le polyéthylène à Haute Densité moléculaire PEHD. Les essais sont effectués selon la technique de VideoTraction. Le module de l'état relaxé mesuré lors du chargement en traction est nettement plus important que celui mesuré lors de la décharge, ce qui traduit un phénomène d'endommagement. Nous avons montré que l'irréversibilité de l'état relaxé impose qu'il soit modélisé par une fonctionnelle qui intègre les effets de mémoire et d'endommagement. Par ailleurs, l'essai dip test a révélé la présence d'un cross over mécanique. Une étude bibliographique nous a montré que ce phénomène est lié à la multiplicité des processus, et nous a incité à réexaminer la partition modale intervenant dans la loi de comportement DNLR. Nous avons montré que le modèle physique ainsi élaboré est capable de reproduire des chargements complexes, notamment les essais cycliques avec relaxation, et de prédire des comportements très dépendants de l'histoire du chargement et liés à la non réversibilité de l 'état relaxé<br>The semicrystalline polymers are the subject of many scientific researchs aiming to understanding their microscopic mechanisms of deformation. Nevertheless, the modelling which we currently find in the literature do not approach the mechanical tests with unloading or the cyclic tests at large strains. Among the reasons of these insufficiencies appears themultiplicity of the internal reorganization processes which is seldom described finely in the physical modelling. Moreover, a main aspect of the semicrystalline polymer behaviour is often ignored, it acts of the relaxed state. Within the framework of formalism Distribution of Non Linear Relaxation (D. N. L. R. ), we are interested more closely in these two aspects of the mechanical behaviour: multiplicity of the mechanisms, relaxed state. To clarify these two concepts, the objective was to characterize the relaxed state at large strains and to propose a physical modelling based on the thermodynamics of irreversible processes and on the microscopic aspects of the deformation. The distribution of the weights of the various modes has been described following observations given by a clip tests. The material used is the High Density Polyethylene HOPE. The tests were carried out with VideoTraction technology. The relaxed state modulus measured during tension loading is definitely more important than that of the unloading, which translates a damage phenomenon. The irreversibility of the relaxed state imposes that the modelling must use a functional formulation which integrates the memory effect and damage. In addition, the dip test has shawn the presence of mechanical cross over. A bibliographical study showed that this phenomenon is closely related to the processes multiplicity. Thus, we have shawn that the modal partition adopted in practice has to be re-examined. We have shawn that the modelling set up is able to reproduce complex loadings, in particular the cyclic tests with relaxation, and to predict behavior very depending on the. Loading history and the irreversible relaxed state

Étude expérimentale par diffraction de rayons X avec analyse par la méthode X-XHO (affinement sur les réflexions d'ordre élevé) à l'aide du modèle de déformation de Hansen-Coppens. Étude théorique ab initio de la distribution de charge électronique. Interprétation de la liaison entre atome Co et coordinat acétylénique par donation et rétrodonation suivant le modèle de Dewar et Chatt.

Étude structurale par diffraction des rayons X de AL(OEP)CH#3, IN(OEP)MO(CO)#3CP, TL(OEP)MO(CO)#3CP et GE(OEP)FE(CO)#4. Les résultats cristallographiques ont été comparés aux données spectroscopiques IR. Étude par la méthode X-X de la densité de déformation de la difluoro-octaethyle-porphyrine de germanium. Le modèle de Hansen-Coppens dans l'hypothèse harmonique s'est révélé insuffisant pour décrire la densité électronique de déformation au niveau de la liaison germanium-fluor. L'introduction d'un modèle anharmonique (développement Gram-Charlier) a entraîné une diminution de la longueur de liaison GEF, modifiant la densité de liaison, plus réaliste par comparaison avec des cartes théoriques obtenues par calcul ab initio SCF sur une molécule modèle : la difluoro-germanium-porphyrine. L'analyse des coefficients de contraction-dilatation pour le modèle incluant les électrons 3D dans la couche de valence du germanium a révélé que les électrons 3D ne sont pas perturbés. Seuls les électrons 4S4P de l'atome de germanium participent aux liaisons GEN et GEF; en effet, tous les modèles que nous avons utilisés mettent en évidence la contraction importante de ces orbitales. Les charges nettes du germanium, de l'azote et du fluor sont respectivement +1,28E, 0,14E ET 0,19E

Un des enjeux de la transition énergétique est de disposer de systèmes de stockage denses en énergie, abordables, et conservant une bonne capacité pendant de nombreux cycles, afin d’aider à la décarbonation des transports. A l’anode des systèmes Li-ion, le silicium (Si) est un bon candidat pour le remplacement du graphite commercial grâce à sa capacité 10 fois plus élevée. Les mécanismes de dégradation du Si empêchent le déploiement à grande échelle. L’objectif de ce travail est d’optimiser les caractéristiques des matériaux pour la réalisation d’anodes performantes. Deux voies d’optimisation sont suivies : la réduction de la taille des particules et le dépôt d’une couche de carbone en surface du Si. La technique de synthèse employée est la pyrolyse laser à double étage, une technique de synthèse souple qui permet d’optimiser facilement les conditions de la réaction. Une gamme de tailles de particules comprise entre 29 nm et 107 nm est obtenue et les particules de 53 nm présentent les meilleures performances. Des nanoparticules de morphologie cœur-coquille (Si@C) de 29 nm sont obtenues en une étape par le dépôt d’une coquille de carbone en surface à des quantités maximales de 19 m%. Le carbone permet une meilleure rétention de capacité puisque 81 % de la capacité est conservée au bout de 50 cycles pour Si@C, contre 72 % pour Si. Une étude fondamentale par SIE et XPS a permis d’identifier que la composition chimique plus organique de la couche d’interface de Si@C, comparé à Si, permet la meilleure rétention de capacité observée pour Si@C. Une autre stratégie de stabilisation consiste à créer des alliages SiGe pour tirer parti de la meilleure stabilité du germanium. Plusieurs compositions d’alliages ont été synthétisées par pyrolyse laser. Elles montrent toute la formation d’une structure de type SiGe@Si. Les capacités obtenues sont supérieures à l’état de l’art pour une composition d’alliage proche de Si₀,₅Ge₀,₅<br>Performing energy storage devices need to be developed in the context of Energy transition. Such systems have to maintain high energy density during a large number of cycles, to meet the challenge of clean transportation. Silicon (Si) is a good candidate for Li-ion systems anodes’ with its capacity which is 10 times higher than commercial graphite. However, silicon degradation mechanisms impede wide commercial deployment. The objective of this work is to optimize characteristics of Si to obtain performing anodes. Two strategies are employed to achieve this goal: the size reduction of Si particles and the deposition of a carbon coating on the silicon surface. The synthesis technique in this work is double stage laser pyrolysis which allows the tunable synthesis of nanoparticles. A wide range of nanoparticles, with diameters from 29 nm to 107 nm, is obtained and the best trade-off on performance is obtained for 53 nm particles. Nanoparticles with core@shell morphology (Si@C), with 29 nm diameter are obtained in one-step, the carbon representing 19 % of the total mass. The carbon coating allows a better capacity retention as 81 % of the capacity is conserved for Si@C compared to 72 % of the capacity conserved for Si particles. A fundamental study by EIS and XPS enlightens the role of the more organic chemical composition of the interphase between the solid and the electrolyte for the stabilization of the Si@C particles. Another strategy for stabilization is the design of SiGe nanostructured alloys to take advantage of the germanium stability in anodes. Several alloy compositions have been synthetized by laser pyrolysis. All alloy composition exhibit an original SiGe@Si core-shell structure which may explain the better performance obtained, compared with the state of the art

Les travaux réalisés au cours de cette thèse s’inscrivent dans le cadre de la recherche de matériaux innovants en tant qu’électrodes positives pour les batteries Li ion, et plus particulièrement dans le système Li-Mn-O avec l’étude du composé nanostructuré Li4Mn2O5, qui est au cœur de ce projet. Nous nous sommes concentrés sur l’optimisation de la synthèse, les caractérisations physicochimiques, structurales et électrochimiques de ce nouveau matériau obtenu à l’échelle nanométrique. Ce matériau présente une structure de type rock salt désordonné et déficitaire en oxygène. Une capacité de première charge supérieure à trois ions lithium extraits (380 mAh/g), et une capacité réversible de 2. 7 ions lithium, soit 330 mAh/g est observée après quelques cycles. Une étude basée sur le calcul du moment magnétique effectif du manganèse à partir des courbes de susceptibilité magnétique sur des matériaux à différents états de charge et de décharge nous a permis de montrer la participation des couples redox suivants : Mn3+/Mn4+/Mn5+ et O2-/O22- au cours des processus électrochimiques. Nous avons également montré la possibilité d’insérer de l’oxygène dans cette matrice sans changements structuraux, que nous avons comparé au matériau nanostructuré Li2MnO3 de structure rock salt ordonnée. Ce dernier s’est révélé être également extrêmement intéressant puisqu’il présente des capacités réversibles supérieures à 290 mAh/g<br>The work realized during this PhD project is involved in the context of research of new materials as positive electrode for Li ion batteries, more precisely in the Li-Mn-O system based on the study of the nanostructured Li4Mn2O5 material. We focused on the optimization of the synthesis, on the chemical, physical, structural and electrochemical characterizations of this new material obtained at the nano scale. This material crystallizes in a disordered rock salt type structure with oxygen vacancies. The first charge capacity is larger than three lithium ions extracted (380 mAh/g), and with a reversible capacity of 2. 7 lithium ions, that to say 330 mAh/g are observed after few cycles. A study is based on the determination of the effective magnetic moment of the manganese from the magnetic susceptibility curves on materials at various charged and discharged states allow us to point out the activity of the following redox couples : Mn3+/Mn4+/Mn5+ et O2-/O22- during the electrochemical processes. Furthermore we indicate the possibility to insert oxygen in the matrix without structural change, and we compare it with the nanostructured material Li2MnO3 characterized by an ordered rock salt type structure. With reversible capacities higher than 290 mAh/g, the latter has proved to be attractive

L’impact du grenaillage ultrasonique sur des alliages de titane et d’aluminium est étudié à température ambiante et à température cryogénique. Ce procédé peut aussi s'appeler attrition mécanique ultrasonique de surface (SMAT). La résistance en fatigue ainsi que le comportement tribologique sont étudiés afin de mieux comprendre les avantages et inconvénients liés à ce procédé. Deux alliages de titanes ont été choisis : un titane pur complètement α et un titane β-métastable sous sa forme complètement β. Ce choix permet de corréler l’influence de la microstructure initiale sur le traitement de déformation plastique sévère et sur les propriétés finales. Le titane β-métastable est sensible à la transformation martensitique induite par déformation ce qui permet d’explorer la possibilité d’introduire de la martensite à la surface grenaillée pour lutter, par exemple, contre la propagation de fissures courte lors des essais de fatigue. Le grenaillage à température cryogénique dans ce cas permet d’améliorer le déclenchement de la transformation martensitique. En plus d'aider la transformation martensitique, la température cryogénique permet d’augmenter la limite élastique des alliages lors du traitement, ce qui a pour impact de réduire le flux de matière à la surface grenaillée, améliorant ainsi l’intégrité de surface et entrainant un impact sur les propriétés tribologiques et en fatigue. Deux alliages d’aluminium à durcissement par précipitation ont également été étudiés : le 2024 et le 7075. Cette étude sur les aluminiums a pour but de comparer l’impact du grenaillage ultrasonique quand il est employé avant ou après le revenu de précipitation. Les dislocations produites lors du grenaillage ultrasonique servant de sites de nucléation préférentiels, l’objectif est d’explorer la possibilité d’améliorer (en termes de dureté par exemple) le revenu de précipitation en affinant la taille des précipités et en augmentant leur densité. L’emploi de deux séries d’aluminium devrait permettre de comparer l’effet du traitement sur les deux compositions différentes. De plus, ces deux alliages présentent des différences notables en termes de sensibilité aux défauts, ce qui permet d’étudier l’impact de l’intégrité de surface après grenaillage ultrasonique sur les propriétés mécaniques. L’étude des comportements tribologiques et en fatigue permet de tirer des conclusions quant à l’efficacité de ces traitements face à des conditions d’utilisation standards<br>The impact of ultrasonic shot peening on titanium and aluminium alloys is studied at room temperature and at cryogenic temperature. This process may also be called surface mechanical attrition treatment (SMAT). Fatigue strength and tribological behaviour are investigated in order to better understand the pros and cons of this process. Two titanium alloys were chosen: pure titanium in its fully α form and β-metastable titanium in its fully β form. This choice makes it possible to correlate the influence of the initial microstructure on the treatment of severe plastic deformation and on the final properties. The β-metastable titanium is sensitive to strain-induced martensitic transformation, which allows exploring the possibility of introducing martensite to the shot-peened surface to delay, for example, short crack propagation in fatigue testing. Shot peening at cryogenic temperature in this case improves the initiation of the martensitic transformation. In addition to facilitating martensitic transformation, cryogenic temperature shot peening increases the yield strength of alloys during processing, which has the effect of reducing the flow of material at the shot-peened surface. Thereby, it improves surface integrity and changes tribological and fatigue properties. Two precipitation hardenable aluminum alloys were also studied: 2024 and 7075. The purpose of this aluminium study is to compare the impact of ultrasonic shot blasting when used before or after precipitation aging. As the dislocations produced during ultrasonic shot-peening serve as preferential nucleation sites, the objective is to explore the possibility of improving (e.g. in terms of hardness) the precipitation aging by refining the size of the precipitates and increasing their density. The use of two series of aluminium should make it possible to compare the effect of the treatment on the two different alloying compositions. In addition, these two alloys show significant differences in terms of defect sensitivity, permitting to study the impact of surface integrity after ultrasonic shot-peening on mechanical properties. The study of tribological and fatigue behaviour allows to conclude about the effectiveness of these treatments under common conditions of use

Ce chapitre se concentre sur les systèmes de stockage d’énergie thermique par chaleur latente. En plus de leur densité énergétique élevée, ces systèmes présentent l’intérêt de stocker la chaleur à température quasi constante. La classification des systèmes de stockage est présentée selon que le fluide caloporteur sert de matériaux de stockage, ou bien que le fluide caloporteur est différent du matériau de stockage. Dans ce cas, des fluides tels que l’eau, des sels fondus ou des huiles thermiques sont fréquemment utilisés. Le cas particulier du stockage de froid est également présenté ainsi que l’ensemble des technologies associées. Le chapitre aborde par ailleurs l’usage du stockage thermique par matériaux à changement de phase pour le bâtiment et les applications industrielles. Le cas des centrales solaires à concentration est également détaillé.