Dissertations / Theses: 'Dépôt solide de NaCl'

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Curnis, Agathe. "Évolution métallurgique et corrosion à haute température de matériaux à gradient de composition élaborés par procédé Laser Metal Deposition - powder." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2024. http://www.theses.fr/2024UBFCK018.

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Abstract:

Les matériaux à gradient de composition présentent de nombreux avantages et notamment celui d’adapter localement le matériau en fonction de la sollicitation perçue par la pièce tout en limitant les risques d’incompatibilités entre les matériaux. Ce travail de thèse s’est concentré sur la réalisation d’un système de matériaux à gradient de composition par procédé Laser Metal Deposition-powder à partir d’un substrat en acier faiblement allié jusqu’à un alliage 625. Ce système multi-matériaux devant présenter une bonne tenue à la corrosion à haute température, son comportement à 800 et 650°C sous air de laboratoire, en absence ou en présence d’espèces chlorées, a été étudié.La caractérisation du système à gradient, dans un état brut de fabrication a révélé différentes microstructures et phases en présence dans les différentes régions du gradient. Lors de vieillissements à 800°C, des évolutions métallurgiques ont été mises en avant, notamment au niveau de l’alliage 625, avec la précipitation de la phase δ.La résistance à l’oxydation du système a été étudiée sous air de laboratoire à 800°C jusqu’à 2 500 h. Une cinétique parabolique liée à la formation de couches protectrices de chromine a été mise en avant. La présence d’un dépôt de NaCl accélère de manière catastrophique la dégradation de l’alliage 625. Dans ce cas, les couches de produits de corrosion sont très épaisses, très fissurées ou écaillées, composées majoritairement de NiO, Cr2O3 et d’oxydes de type spinelle Ni-Cr-Fe. La région de métal située à l’interface avec la couche d’oxyde est fortement endommagée, notamment par la formation d’un réseau de pores interconnectés permettant la diffusion rapide des espèces chlorées dans le cadre du mécanisme d’oxydation active se produisant dans ces conditions. En comparaison, à 650°C, la dégradation du matériau en présence du dépôt solide de NaCl est nettement ralentie, les couches de produits de corrosion sont moins épaisses et le substrat métallique très peu endommagé. Les différences de comportements entre les deux températures peuvent être comprises à travers des différences microstructurales et de volatilité de chlorures métalliques
Compositionally graded materials offer numerous advantages, including the ability to locally adjust the material composition to adapt it to service conditions while minimizing the risks of incompatibilities between materials. This thesis work focused on the development of a compositionally graded material system using the Laser Metal Deposition-powder process, starting from a low-alloy steel substrate to alloy 625. As this multi-material system is expected to exhibit good high-temperature corrosion resistance, its behavior in an air atmosphere at 800°C and 650°C, with and without a NaCl solid deposit, was studied.Characterization of the as-built compositionally gradient system revealed various microstructures and phases depending on the regions of the gradient. Metallurgical evolutions were highlighted during aging at 800°C, particularly in alloy 625 with the precipitation of the δ phase.The oxidation resistance of the system was studied in an air atmosphere at 800°C for up to 2 500 h. Parabolic kinetics related to the formation of a protective Cr2O3 layer were highlighted. The presence of a NaCl deposit catastrophically accelerated the degradation of alloy 625. In this case, the corrosion scale was thick, highly cracked or spalled and mainly composed of NiO, Cr2O3, and (Ni,Cr,Fe)3O4. The metal region at the interface with the oxide layer was severely damaged, especially by the formation of an interconnected voids network allowing the rapid diffusion of chlorinated species in the active oxidation mechanism occurring under these conditions. In comparison, at 650°C, material degradation with a NaCl deposit was significantly slowed, with a thinner corrosion scale, and a less damaged substrate. Differences in behavior between the two temperatures can be understood through differences in microstructural characteristics and the volatility of metal chlorides."

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Ammar, Rachid. "Etude des réactions atmosphériques photoinduites à l'interface air/solide : application au dépôt urbain." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00866315.

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Abstract:

L'atmosphère est un milieu complexe, loin d'être parfaitement homogène. Elle contient de nombreuses particules, sous formes solides ou liquides, dénommées aérosols. Ces particules peuvent affecter l'équilibre radiatif de la planète, la qualité de l'air dans les milieux urbains et changer la composition chimique de l'atmosphère malgré leur présence à des très faibles teneurs. Par ailleurs, au niveau du sol, la phase gazeuse atmosphérique peut interagir avec la végétation et le bâtiment, tout particulièrement en zone urbaine. Ce travail se situe donc dans le cadre général de l'étude des réactions photoinduites à l'interface air/solide afin de pouvoir comprendre et décrire leur rôle dans la pollution atmosphérique (principalement urbaine). Cette étude a comme objectif principal l'étude de l'influence du rayonnement solaire sur les cinétiques hétérogènes des réactions impliquant le dioxyde d'azote et des surfaces organiques (pyrene, fluoranthene, phénanthrène) pures et des surfaces organiques/inorganiques (pyrene/KNO3, pyrene/Fe2O3, pyrene/KNO3/Fe2O3) simulant le dépôt urbain. De telles réactions n'ont pas encore été étudiées. Ces travaux ont été menés expérimentalement à l'aide de réacteurs de type " tube à écoulement " couplé à un détecteur spécifique du gaz en trace étudié. Après avoir mis en évidence une capture photoinduite sur ces surfaces, nous avons montré que la capture de NO2 dépend de plusieurs paramètres tels que la concentration de NO2, l'humidité relative, le flux photonique avec l'identification des produits de réactions, en l'occurrence l'acide nitreux HNO2, le monoxyde d'azote, les ions nitrites et le 1‐nitropyrene. L'acide nitreux détecté est un élément favorisant les pics de pollution photochimique à l'ozone. Ainsi ce travail est une avancée importante dans ce champ de recherche.

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Ammar, Rachid. "Etude des réactions atmosphériques photoinduites à l’interface air/solide : application au dépôt urbain." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10028/document.

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Abstract:

L’atmosphère est un milieu complexe, loin d’être parfaitement homogène. Elle contient de nombreuses particules, sous formes solides ou liquides, dénommées aérosols. Ces particules peuvent affecter l’équilibre radiatif de la planète, la qualité de l’air dans les milieux urbains et changer la composition chimique de l’atmosphère malgré leur présence à des très faibles teneurs. Par ailleurs, au niveau du sol, la phase gazeuse atmosphérique peut interagir avec la végétation et le bâtiment, tout particulièrement en zone urbaine. Ce travail se situe donc dans le cadre général de l’étude des réactions photoinduites à l’interface air/solide afin de pouvoir comprendre et décrire leur rôle dans la pollution atmosphérique (principalement urbaine). Cette étude a comme objectif principal l’étude de l’influence du rayonnement solaire sur les cinétiques hétérogènes des réactions impliquant le dioxyde d’azote et des surfaces organiques (pyrene, fluoranthene, phénanthrène) pures et des surfaces organiques/inorganiques (pyrene/KNO3, pyrene/Fe2O3, pyrene/KNO3/Fe2O3) simulant le dépôt urbain. De telles réactions n’ont pas encore été étudiées. Ces travaux ont été menés expérimentalement à l’aide de réacteurs de type « tube à écoulement » couplé à un détecteur spécifique du gaz en trace étudié. Après avoir mis en évidence une capture photoinduite sur ces surfaces, nous avons montré que la capture de NO2 dépend de plusieurs paramètres tels que la concentration de NO2, l’humidité relative, le flux photonique avec l’identification des produits de réactions, en l’occurrence l’acide nitreux HNO2, le monoxyde d’azote, les ions nitrites et le 1‐nitropyrene. L’acide nitreux détecté est un élément favorisant les pics de pollution photochimique à l’ozone. Ainsi ce travail est une avancée importante dans ce champ de recherche
The atmosphere contains a wide variety of solid and liquid particles, named Aerosol. These particles can affect the radiatif balance, air quality in urban environment and can change the composition of the atmosphere. The atmospheric gas phase can react with the vegetation and the buildings containing the urban grime. This work is focused on the investigations of the heterogeneous chemistry between atmospheric gas phase and the urban grime. The aim of the present work is to study the effect of the irradiation on the heterogeneous kinetic of NO2 on pur organic films (pyrene, fluoranthene, phenanthrene) and on organic/inorganic films (pyrene/KNO3, pyrene/Fe2O3, pyrene/KNO3/Fe2O3) as a first attempt to simulate the complexity of the urban grime. A coated flow tube reactor coupled with a NOx analyzer is used to study this kinetic. This work demonstrates the effect of solar radiation on the heterogeneous reaction between gasphase NO2 and the urban grime. The uptake coefficient calculated is a function of the initial NO2 concentration, the relative humidity and the irradiation intensity. We identified after this reaction the formation of nitrous acid and nitric oxide, nitrite ions and 1‐nitropyrene.The nitrous acid is an important compound which dissociates to form the hydroxyl radical and can promote the ozone formation. The results discussed herein suggest that PAHcontaining urban grime on windows and buildings may be a key player in urban air pollution

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Berthaud, Maxime. "Étude du comportement de l'alliage de titane Ti6242S à haute température sous atmosphères complexes : applications aéronautiques." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCK035/document.

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Abstract:

L’utilisation des alliages de titane dans de nombreuses applications (transport, énergie, chimie,...) permet des gains de masse importants en tirant profit du rapport propriétés mécaniques/masse volumique qui est avantageux pour ce type de matériaux. L’utilisation de ces alliages dans des environnements à hautes températures (T>500°C) nécessite de se préoccuper de leur comportement et de comprendre les mécanismes de dégradation dans ces conditions sévères. Certains facteurs peuvent influencer le comportement des alliages de titane en oxydation, comme l’application de cycles de chauffage/refroidissement, la présence de vapeur d’eau ou la présence de sels, selon les conditions d’utilisation.Ce travail de thèse s’est attaché à comprendre les mécanismes d’oxydation d’un alliage de titane utilisé dans l’aéronautique : l’alliage Ti6242S. Il a été étudié à 560°C sous air, sous air humide et en présence de dépôts solides de sel(s) de type NaCl et/ou Na2SO4. Pour cela, des oxydations de longues durées avec et sans dépôts solides de sels ont été réalisées. Les résultats obtenus montrent que la présence de NaCl provoque une dégradation importante du comportement en oxydation des échantillons. La dissolution d’oxygène dans le métal observée sous air ne se produit plus en présence de dépôts de sels. En revanche, une oxydation interne de l’alliage a lieu et des fissures apparaissent dans la profondeur du substrat métallique. La dégradation du matériau est attribuée à la présence de dichlore et à la formation de chlorures métalliques volatiles. Un mécanisme réactionnel a été proposé afin d’expliquer l’effet néfaste des dépôts de NaCl. L’effet d’un dépôt de sels mixte NaCl/Na2SO4 sur l’oxydation de l’alliage Ti6242S est cependant moins marqué.L’évolution des propriétés mécaniques de l’alliage Ti6242S a également été étudiée après oxydation. Une simple oxydation de 100 h sous air provoque une diminution importante de la ductilité du matériau à cause de la zone de dissolution d’oxygène formée pendant l’oxydation. En présence d’un dépôt de NaCl et après 100h d’oxydation à 560°C, la perte de ductilité est encore plus importante et la rupture de l’éprouvette intervient dès la fin du domaine élastique. Dans ces conditions, la pièce perd une partie de sa section porteuse et la limite élastique et le module élastique du matériau restant sont fortement impactés. La présence d’un dépôt mixte NaCl/Na2SO4 pendant l’oxydation a un effet moins marqué sur les propriétés mécaniques du matériau, en accord avec la plus faible réactivité de l’alliage Ti6242S avec ce type de dépôt. Les mécanismes inhérents au changement de propriétés mécaniques sont expliqués dans le travail de thèse
The use of titanium alloys in many applications (transport, energy, chemistry,...) allows significant weight savings in relation to the good mechanical properties/density ratio of these materials. Since titanium alloys are employed at high temperatures (T>500°C), their behavior in such conditions has to be studied in severe conditions in order to understand degradation mechanisms. Moreover, some specific conditions can be met during application, like thermal cycling, water vapour or presence of salts. These parameters are known to influence oxidation behavior of titanium alloys.In this thesis work, oxidation behavior of an aeronautics titanium alloy (Ti6242S) has been studied in air and moist air at 560°C. The effect of solid salt deposits (NaCl and/or Na2SO4) on the oxidation behavior of Ti6242S alloy has also been taken into account. Ti6242S samples were oxidized at 560°C for oxidation times up to 19 000 hours with or without solid salt deposits. NaCl deposit resulted in an important deterioration of Ti6242S alloy behavior at this temperature. Oxygen dissolution in the metal was no longer observed compared to ageing in air, but internal oxidation of the alloy could be evidenced, and cracks were observed deeply into the metallic substrate after oxidation. The corrosion resistance decrease in such conditions was attributed to the presence of chlorine and formation of volatile metallic chlorides due to the presence of NaCl. A degradation mechanism based on active oxidation of Ti6242S alloy exposed to NaCl salt was proposed. The second salt deposit tested consisted in a mixed NaCl/Na2SO4 salt deposit. The harmful effect of this salt deposit on the oxidation behavior of Ti6242S alloy was lower than that of a simple NaCl deposit.Mechanical properties of Ti6242S alloy exposed to solid salt deposits at 560°C were then studied. A simple oxidation in air for 100 hours without salt deposit resulted in an important loss of ductility of the tested samples due to the presence of oxygen solid solution into the metal. The same oxidation time caused an even more important loss of ductility for the samples covered by NaCl deposits. In this case, sample failure occurred at the end of the elastic deformation domain. Elastic modulus and yield strength were also strongly decreased. Mixed NaCl/Na2SO4 deposit exhibited a lower impact on the mechanical properties of the oxidized Ti6242S sample, in accordance with the lower reactivity of Ti6242S alloy with this type of salt deposit. Mechanisms explaining Ti6242S alloy mechanical behavior in such conditions were explained in this thesis work

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Mastouri, Wejdene. "Caractérisation croisée de la double couche électrique se développant à l'interface solide/liquide (304L/NaCl) pour différents états de surface." Thesis, Poitiers, 2017. http://www.theses.fr/2017POIT2305/document.

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Abstract:

Lorsqu'un solide est en contact avec un liquide, des phénomènes physico-chimiques conduisent à polariser l'interface. Deux zones de charge, de signe opposé, apparaissent à cette interface, une dans le solide et l'autre dans le liquide, formant ainsi la double couche électrique (DCE). Par rapport à la littérature existante, l’originalité de ce travail est de s’intéresser à la DCE à l’interface acier inoxydable 304L /film passif d’oxyde/ solution de NaCl (0.01M) en couplant des caractérisations électrochimiques, électriques et physiques. Une méthodologie de caractérisation par voie électrochimique en utilisant les méthodes de spectroscopie d’impédance (SIE) et de voltammétrie cyclique (CV) a été mise au point pour accéder à deux paramètres: la capacité effective et la densité surfacique de charge. Des modifications de la concentration de l'électrolyte, du potentiel appliqué et de l'état de surface ont ensuite été réalisées : la capacité effective de la DCE dépend principalement de la concentration et du potentiel et la densité surfacique de charge croît avec la concentration. Dans la gamme étudiée, la rugosité a une faible influence sur la capacité effective mesurée. Des analyses physico-chimiques de la surface ont permis de caractériser les films passifs formés sur l'acier, sans révéler de différences significatives entre les surfaces avant et après immersion. Un autre paramètre caractéristique de la DCE, la densité volumique de charge à la paroi, a été aussi déterminé par la méthode d'électrisation par écoulement du liquide. Les 3 méthodes de caractérisation (SIE, CV et électrisation) confirment l'influence de la concentration sur les caractéristiques de la DCE
When a metal is immersed in an electrolyte, a charge distribution is created at the interface and a potential is set up across the two phases. The separation between charges give rise to what are known as electric double layers (EDL). Compared to the usual solid/liquid interfaces investigated in the literature, this study is dedicated to the EDL at the stainless steel 304L / passive film / NaCl (0.01M) interface by combining electrochemical, electrical and physical methods. First, a methodology has been set up to characterise the EDL by the electrochemical methods: Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV). Both the effective capacity and the surface charge density were evaluated. Then, several parameters were investigated such as the electrolyte concentration, the applied potential and the influence on the EDL of the surface preparation. The results showed that the double layer capacitance depends mainly on the concentration of the electrolyte and on the applied potential. The roughness seems to have a poor influence on the measured capacitance. Various physico-chemical analysis were performed in order to characterise the passive films formed at the surface: no significant difference could have been evidence between the surfaces before and after immersion. Finally, the volume charge density was also determined by the liquid flow electrification measurement. Whatever the characterization techniques used (EIS, CV or flow electrification), the same trend was observed with regard to the influence of the concentration on the characteristics of the EDL

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Hallot, Maxime. "Micro-batteries tout solide en technologie Li-ion sur substrats Silicium planaires et tridimensionnels pour objets connectés." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I115.

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Abstract:

La miniaturisation des appareils connectés (Internet des objets, IoT) s'accompagne d'une réduction de l'espace pour les systèmes de stockage de l'énergie conventionnels (piles et batteries). Pour pallier à ce problème et pouvoir étendre de larges réseaux de capteurs communicants, il est indispensable de repenser l'architecture des micro-batteries en passant par des configurations 3D tout solide en technologie Lithium-ion. L'objectif de ces travaux est de synthétiser des matériaux de batteries par des techniques de dépôt couches-minces pouvant convenir à ces architectures tridimensionnelles: le dépôt par couche atomique (ALD). La synthèse s'accompagne de techniques de caractérisations avancées des matériaux de batteries permettant de remonter aux propriétés électrochimiques et structurales des éléments de la batterie
Miniaturized sensors for Internet of Things (IoT) application is in expansion since the last 10 years. All solid-state lithium-ion battery is a promising candidate. Nevertheless, in spite of high technological readiness level, planar micro-batteries suffer from a lack of energy density meaning that it is necessary to develop new architectures to fullfill the performances requirements. 3D structures is needed for such application and this work is focused on the synthesis of positives electrodes with high storage capacity and high operating voltage by Atomic layer deposition (ALD). In the frame of this work,we will rely structurals and electrochemicals properties by differents characterisations techniques for batteries materials

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Assaf, Bassam. "Etude du dépôt de micro particules par thermophorèse pour un écoulement laminaire entre deux plaques planes parallèles." Nancy 1, 2002. http://www.theses.fr/2002NAN10007.

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Abstract:

Ce travail est une contribution expérimentale et théorique à l'étude des dépôts de micro particules par thermophorèse pour un écoulement laminaire entre deux plaques planes parallèles. Après une approche théorique du phénomène, nous étudions expérimentalement le dépôt de micro particules de chlorure de sodium générées par pulvérisation dans l'air traversant un espace rectangulaire constitué de deux plaques planes parallèles distantes de 0,005 m. Le gradient de température entre les deux plaques est de 26000 K. M-1. Les débits d'air sont choisis pour que l'écoulement soit laminaire. Nous proposons trois types de modélisation permettant d'estimer l'efficacité de dépôt par thermophorèse dont deux modèles analytiques et un modèle numérique. Avec nos conditions opératoires les efficacités mesurées sont faibles et les valeurs trouvées sont compatibles avec les valeurs estimées par le modèle numérique qui représente au mieux la thermohydraulique de la phase gazeuse dans la zone de dépôt
This work is an experimental and theoretical contribution to the study of the deposits of microparticles by thermophoresis for a laminar flow between two parallel flat plates. After a theoretical approach of the phenomenon, we study in experiments the deposit of microparticles of sodium chloride generated by pulverization in air circulates between two flat plates separated by 0,005 m. The thermal gradient between the two plates is 26000 K. M-1. The air flow rate is chooses so that the flow is laminar. We propose three models (two analytical models and a numerical model) to estimate the thermophoretic efficiency of the particles deposit. With our operating conditions, the experimental efficiency is low, the values are compatible with the values estimated by the numerical model which represents better the thermohydraulics of the gas phase in the deposit zone

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Dhalluin, Florian. "Nanofils de Silicium : Dépôt chimique en phase vapeur assisté par catalyseurs métalliques et prémices d'intégration." Phd thesis, Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10066.

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Abstract:

La microélectronique est au pied du mur. Pour continuer son développement, l'une des voies à l'étude est l'approche "bottom-up", dont la philosophie peut être résumée comme suit : "faire croître où l'on veut le dispositif tel qu'on le souhaite". C'est dans cette problématique que s'inscrivent les structures unidimensionnnelles, et plus précisément les nanofils semiconducteurs. Dans la présente thèse, nous étudions la croissance des nanofils de silicium par dépôt chimique en phase vapeur, assisté de particules métalliques, appelées catalyseurs. Dans un premier temps, nous étudions la croissance des nanofils de Si, obtenus avec l'or comme catalyseur et le silane comme gaz réactif, via le mécanisme de croissance vapeur-liquide-solide (VLS). Nous nous intéressons plus particuli`erement `a l'impact des paramètres de croissance (pressions partielles des réactifs, température, durée, taille du catalyseur) sur la morphologie des nanofils et la cinétique de croissance de ces derniers. L'ajout de HCl au mélange réactif est étudié. Dans un second temps nous portons notre attention à la croissance de structures branchées. D'abord, une étude expérimentale, couplée à une approche thermodynamique, nous a permis de déterminer une condition nécessaire à la croissance de nanobranches (et de nanofils) de faible diamètre (i. E. < 10 nm), par croissance VLS. Ensuite, nous présentons la croissance de structures branchées obtenues à des températures allant jusqu'à 100 °C sous l'eutectique macroscopique du système Au-Si. L'or étant un matériau indésirable pour de nombreuses applications microélectroniques du fait qu'il provoque au sein du silicium des pièges de niveau profond, nous nous sommes attaché à réaliser la croissance de nanofils de silicium en utilisant des catalyseurs compatibles CMOS. En occurrence, il s'agit de siliciures métalliques (siliciures de platine, de nickel, de palladium). Les nanofils croissent par le mécanisme de croissance vapeur-solide-solide. Enfin, nous illustrons notre travail par des études davantage orientées vers l'intégration technologique, avec des réalisations de champs de fils localisés et de dispositifs, de type MOSFET, à base de nanofils, caractérisés électriquement
Microelectronics has its back to the wall. One of the possible ways to pursue its development is the “bottomup” approach, whose philosophy can be enounced as follows : “grow the device you want where you want”. The unidimensionnal structures, and more precisely the semiconductor nanowires, belong to this topic. In the present manuscript, we study the growth of silicon nanowires by metallic particles assisted chemical vapor deposition. First of all, we study the growth of silicon nanowires with gold as catalyst and silane as precursor gas, via the vapor-liquid-solid growth mechanism (VLS). We are more particularly interested in the impact of the growth parameters (reactant gas partial pressure, temperature, deposition time, catalyst size) on the nanowires morphology and their growth kinetics. The addition of HCl to the reactant mixture is investigated. In a second time, we focus on the growth of branched nanostructures. First, an experimental approach coupled with a thermodynamic one, has enabled us to determine the necessary condition to the growth of the nanobranches (and nanowires) of small diameters (i. E. < 10 nm), by VLS. Then we present the growth of these branched structures obtained at temperature going down to 100 °C below the macroscopic eutectic of the Au-Si system. Since gold is an undesirable material for many microelectronics applications, due to the fact it induces deep level traps in silicon, we have investigated the growth of Si NWs using CMOS compatible catalysts: metallic silicide particles (platinum, nickel and palladium silicides). In this case, the Si NWs grow via the vapor-solid-solid growth mechanism. Finally, we give some examples of technological integration, with the growth of localized Si NWs fields, and the realization of Si NWs based MOSFET-like devices, which have been electrically caracterized

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Dhalluin, Florian. "Nanofils de Silicium : Dépôt chimique en phase vapeur assisté par catalyseurs métalliques et prémices d'intégration." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00495316.

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Abstract:

La microélectronique est au pied du mur. Pour continuer son développement, l'une des voies à l'étude est l'approche "bottom-up", dont la philosophie peut être résumée comme suit : "faire croître où l'on veut le dispositif tel qu'on le souhaite". C'est dans cette problématique que s'inscrivent les structures unidimensionnnelles, et plus précisément les nanofils semiconducteurs. Dans la présente thèse, nous étudions la croissance des nanofils de silicium par dépôt chimique en phase vapeur, assisté de particules métalliques, appelées catalyseurs. Dans un premier temps, nous étudions la croissance des nanofils de Si, obtenus avec l'or comme catalyseur et le silane comme gaz réactif, via le mécanisme de croissance vapeur-liquide-solide (VLS). Nous nous intéressons plus particuli`erement `a l'impact des paramètres de croissance (pressions partielles des réactifs, température, durée, taille du catalyseur) sur la morphologie des nanofils et la cinétique de croissance de ces derniers. L'ajout de HCl au mélange réactif est étudié. Dans un second temps nous portons notre attention à la croissance de structures branchées. D'abord, une étude expérimentale, couplée à une approche thermodynamique, nous a permis de déterminer une condition nécessaire à la croissance de nanobranches (et de nanofils) de faible diamètre (i.e. < 10 nm), par croissance VLS. Ensuite, nous présentons la croissance de structures branchées obtenues à des températures allant jusqu'à 100 °C sous l'eutectique macroscopique du système Au-Si. L'or étant un matériau indésirable pour de nombreuses applications microélectroniques du fait qu'il provoque au sein du silicium des pièges de niveau profond, nous nous sommes attaché à réaliser la croissance de nanofils de silicium en utilisant des catalyseurs compatibles CMOS. En occurrence, il s'agit de siliciures métalliques (siliciures de platine, de nickel, de palladium). Les nanofils croissent par le mécanisme de croissance vapeur-solide-solide. Enfin, nous illustrons notre travail par des études davantage orientées vers l'intégration technologique, avec des réalisations de champs de fils localisés et de dispositifs, de type MOSFET, à base de nanofils, caractérisés électriquement.

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Quertite, Khalid. "Silicene growth on insulating ultra-thin film of NaCl." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS467.

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Abstract:

Le silicène est l’équivalent du graphène pour le silicium avec une structure bidimensionnelle (2D). Il est supposé avoir des propriétés électroniques intéressantes comme les fermions de Dirac sans masse et présentant une grande mobilité des électrons. L’existence du silicène a été montrée récemment sur des substrats de métaux nobles comme l’argent ou l’or. Cependant les résultats montrent des interactions fortes entre la couche de silicène et le substrat métallique, ce qui a pour conséquence de détruire les propriétés électroniques intrinsèques du silicène. Dans le but de résoudre ce problème, nous proposons dans ce travail d’explorer d’autres substrats potentiels présentant de faibles interactions avec le silicène. Nous avons étudié la croissance de couches 2D de silicium sur un film mince isolant de NaCl. En effet, les métaux alcalins halogénés tel que NaCl offrent une solution avantageuse comme surface alternative puisqu'ils se comportent comme une couche diélectrique, permettant la caractérisation du silicène. Nous avons étudié les propriétés structurales et électroniques des couches de silicium 2D déposées sur un film mince de NaCl, lui-même déposé sur un substrat d’Ag(110). Une étude expérimentale a été réalisée combinant un grand nombre de techniques utilisées en science des surfaces telles que : « low energy electron diffraction » (LEED), « Auger electron spectroscopy » (AES), « scanning tunneling microscopy and spectroscopy » (STM/STS), «extended x-ray absorption fine structure » (EXAFS), « x-ray photoelectron spectroscopy » (XPS) et « angle resolved photoemission spectroscopy (ARPES) ». L’absorption d’atomes de silicium sur les films de NaCl révèle l’existence d’une couche de silicium 2D superficielle avec une structure très ordonnée en forme de nids d’abeilles. Cette couche présente une interaction faible avec le substrat tout en étant analogue au silicène. Enfin, des expériences préliminaires sur la croissance de silicene sur des films de NaCl dissociés sont présentées. L’effet de l’irradiation électronique du film de NaCl ainsi que des mesures d’ARPES sur le silicène intercalé sur Na sont présentées
Silicene, the silicon-based analog of graphene which has a two-dimensional (2D) structure. It is expected to have attractive electronic properties such as massless Dirac fermions and high electron mobility. The existence of silicene has been shown recently on noble metal substrates such as Ag and Au. The results present strong interactions between the silicene adlayer and the metallic substrate which destroy the intrinsic electronic properties of silicene. In order to solve this problem, we propose in this work to explore other potential substrates that have weaker interactions with silicene. We studied the growth of a 2D silicon layer on insulating NaCl thin film. Indeed, Alkali metal halides such as NaCl offer a great solution as an alternative surface because they behave as a dielectric layer, allowing characterization of silicene material. We studied the structural and electronic properties of 2D silicon layer grown on a NaCl film deposited over Ag(110) substrate. A combined experimental investigation was performed with a large number of techniques which are used in surface science such as: low energy electron diffraction (LEED), auger electron spectroscopy (AES), scanning tunneling microscopy and spectroscopy (STM/STS), extended x-ray absorption fine structure (EXAFS), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and angle resolved photoemission spectroscopy (ARPES). The adsorption of silicon atoms on NaCl films reveals the existence of a 2D silicon sheet adlayer with a highly ordered honeycomb-like structure. The silicon ad-layer has weak interactions with the substrate and it mimics the structure of silicene. Finally, preliminary experiments on the growth of silicene on dissociated NaCl films are presented. The effect of electron irradiation on the NaCl film and initial ARPES measurement on the silicone intercalated-Na atoms system are presented

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Klein, Jean-Marie. "Optimisation d'une cellule élementaire de SOFC pour un fonctionnement en reformage interne progressif sans dépôt de carbone." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0161.

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Abstract:

La pile à combustible est un générateur électrochimique au rendement énergétique élevé qui convertit directement l’énergie chimique en énergie électrique. La température de fonctionnement élevée de la SOFC peut permettre l’utilisation de combustibles variés tels que le gaz naturel constitué en grande partie de méthane. En effet, le méthane peut être alors reformé au cœur de l’anode pour former l’hydrogène in situ. Le matériau d’anode le plus abouti est un cermet composé de nickel et de zircone (Ni-YSZ). Le verrou technologique principal à lever lors d’une alimentation par des hydrocarbures sur ce type de matériau concerne le dépôt de carbone empoisonnant l’activité électrocatalytique de l’anode. La démarche générale a été d’étudier par une approche de modélisation le comportement d’une cellule dite à architecture classique en reformage interne direct et suivant le principe du reformage interne progressif décrit pour la première fois au LEPMI par Philippe Vernoux en 1998. Une architecture innovante a ensuite été étudiée, ce qui a mené à la conception d’une cellule de SOFC permettant le fonctionnement en reformage interne progressif sans dépôt de carbone (120 heures)
Ln recent years, fuel cell technology has attracted considerable attention from several fields of scientific research. Fuel cells are highly efficient in terms of energy conversion. They emit little noise, and are non¬polluting. Solid oxide fuel cells (SOFCs) development is particularly import~nt for stationary applications due to their high operating temperature (800-1000°C). Natural gas appears to be a fuel of great interest for SOFC systems. The principal component of natural gas is methane, which can be converted into hydrogen by Direct Internai Reforming (DIR) within the SOFC anode. Unfortunately, internai steam reforming in SOFC leads to inhomogeneous temperature distributions according to the endothermicity of this reaction and the exothermicity of the electrochemical processes. This results in thennal induced stresses and may lead to mechanical failure of the cermet anode. To avoid this problem, Graduai Internai Reforming (GIR) can be used. GIR is based on local coupling between steam reforming and hydrogen oxidation. The steam required for the reforming reaction is obtained by the hydrogen oxidation. However, with GIR, Boudouard and cracking reactions can involve a risk of carbon formation. To cope with carbon formation a new cell configuration is studied. This configuration combines a catalyst layer (0. 1 %Ir-CeOz) with a classical anode, allowing GIR without coking. This study proposes simulations, using the CFD software package developed by CFD Research Corporation, of the behavior of a planar SOFC using GIR. A thermodynamic study based on the partial pressure distributions in the cell is carried out to investigate the occurrence of carbon forn1ation. Based on these simulation results a planar SOFC has been developed and experimental tests have been done. Polarization curves were established for many ratios CHJHzO. The various behaviors of the cell were analysed by impedance spectroscopy and gas chromatography. Finally the cell was tested for 120 hours under pure methane. As expected, the current density was higher with CHJH20 mixtures than with hydrogen and was finally found to increase with the CH4/HzO ratio. A stable operation of the cell was finally observed during 120 hours, which tends to prove the viability of the GIR without coking in this new cell configuration

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Chen, Bowei. "Détection du facteur d'encrassement par onde de coda ultrasonore lors de la contamination et le nettoyage d'un substrat solide." Thesis, Valenciennes, 2019. http://www.theses.fr/2019VALE0016.

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Abstract:

L’encrassement des équipements a lieu dans de nombreux secteurs industriels. Parexemple, la contamination des surfaces de contact avec les aliments, provoquée par un encrassement, entrainent des pertes économiques considérables et augmentent les risques de santé publique. Le nettoyage de l’encrassement est généralement réalisé à l’aide de produits chimiques très polluants. Par conséquent, il est important de développer des dispositifs permettant de surveiller la formation/l’élimination des encrassements sur ces surfaces (sans perturber la production) afin de réduire les risques microbiologiques, les impacts environnementaux et économiques liés aux processus de nettoyage. Dans ce travail, on s’intéresse à la détection du facteur d’encrassement à l’aide d’une méthode ultrasonore non invasive, dite “interférométrie d’ondes de coda”, abrégée en anglais (CWI). Cette technique a été testée pour différents types d’applications (Nettoyage de cire, détection de la formation de biofilm et nettoyage de dépôts protéiques). Les résultats obtenus sont très prometteurs et montrent que la CWI est capable de déceler même un léger changement du facteur d’encrassement. En particulier, l’évolution du coefficient de décorrélation pour chaque application montre une bonne concordance avec l’état d’encrassement réel de la surface. Dans l’ensemble, ces travaux fournissent un ensemble de preuves montrant que la méthode CWI, est applicable au suivi du facteur d’encrassement de dépôts sur des surfaces solides
Fouling of equipment occurs in many industrial sectors. For example, contamination of surfaces in contact with foodstuff, caused by fouling, causes considerable economic losses and increases public health risks. The cleaning of the fouled surface is generally carried out using highly polluting chemicals. Therefore, it is important to develop devices to monitor the formation / removal of fouling on these surfaces (without disrupting production) in order to reduce the microbiological risks and environmental/economic impacts associated with the cleaning processes. In this work, the detection of fouling factor using a noninvasive ultrasonic method, called "coda wave interferometry", abbreviated in English (CWI), was investigated. This technique has been tested for various types of applications (wax cleaning, biofilm formation detection and protein deposit cleaning). The results obtained are very promising and show that the CWI is able to detect even a slight change in the fouling factor. In particular, the evolution of the decorrelation coefficient for each application shows good agreement with the actual fouling factor. Overall, this work has provided evidence that the CWI method is applicable to the monitoring of fouling factor of solid surfaces

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Mantoux, Arnaud. "Synthèse par dépôt de couches atomiques et caractérisations de couches minces d'oxyde de vanadium applications aux accumulateurs au lithium." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066206.

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Simone, Antonia. "Caractérisation microstructurale et électrique de couches céramiques obtenues par le dépôt électrophorétique (EPD) : Application à la zircone cubique." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00813386.

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Abstract:

Le dépôt par électrophorèse, technique éclectique et prometteuse, est bien connue pour permettre la production de films déposés de haute qualité et d'épaisseur contrôlée. Au vu de ces possibilités, la technique EPD a été appliquée avec succès lors de ce présent travail de thèse de doctorat pour produire des couches à base de zircone yttriée orientées vers des applications comme électrolyte solide dans les piles à combustibles. Nous avons testé deux techniques simples, facilement transférables à la production industrielle : La sérigraphie et le dépôt par électrophorèse. Les caractéristiques microstructurales de ces couches se reflètent sur leur comportement électrique. Notamment, les couches électrophorétiques possèdent des valeurs de conductivité plus élevées et proches des valeurs théoriques. Ces valeurs couplées au fait de pouvoir développer des couches d'épaisseur faible contrôlée (de l'ordre de la dizaine de µm), démontrent combien le dépôt par électrophorèse est une réponse valide aux demandes d'amélioration des caractéristiques des couches d'électrolytique.

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Le, Berre Maël. "Dépôt de matière et formation de motifs sur une surface solide : Méthodes microfluidiques, Contrôle par forces capillaires et Génération de vésicules géantes." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00388698.

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Abstract:

Ce travail de thèse a eu pour objectif de développer de nouvelles méthodes de dépôts et de formation de motifs pour mieux contrôler l'organisation de molécules d'intérêt biologique sur des substrats solides.
Dans la première partie du manuscrit, nous présentons une méthode originale, la micro-aspiration, permettant de réaliser des assemblages réversibles de canaux microfluidiques sur un substrat et servir à guider les liquides. Nous avons étudié les propriétés de ces systèmes avec des modèles physiques simples et appliqué ces phénomènes à la micromanipulation de liquides, le dépôt de protéines à diverses concentrations sur un substrat, la fabrication de motifs de polymères, nanoparticules, gels, etc.
Dans la seconde partie, nous avons exploré des nouvelles méthodes de dépôt de films de phospholipides multicouches sur des substrats solides et les avons appliqués à la fabrication de vésicules unilamellaires géantes de taille contrôlée. Tout d'abord, l'adaptation de techniques conventionnelles (micro-contact printing, moulage, etc.) a permis d'obtenir des motifs de phospholipides de taille micrométrique. Les dépôts ont ensuite été réalisés par retrait d'un ménisque en situation d'évaporation (assemblage capillaire). Nous avons identifié deux régimes de dépôt en fonction de l'importance relative des forces visqueuses et de l'évaporation, permettant un contrôle de l'épaisseur du film jusqu'à 200 nm à la bicouche près. L'émergence d'instabilités de mouillage ou le guidage sur micro-structures ont permis en outre de réaliser des motifs variés. En utilisant des substrats comme électrodes, ces différents niveaux d'organisation ont permis d'obtenir par électroformation des vésicules unilamellaires géantes de taille contrôlée. L'ensemble de ces travaux ouvre de nouvelles voies à la réalisation de surfaces et de motifs micrométriques d'intérêt biologique.

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Chapuis, Sylvie. "Mécanismes d'intéraction entre un jet gazeux chargé de particules et une surface solide, en vue de dépôt de couches minces sur verre chaud." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1991. http://www.theses.fr/1991INPL061N.

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Abstract:

Le procédé étudié consiste à projeter au moyen d'un jet gazeux des particules d'organométalliques sur du verre chaud (à environ six cents degrés Celsius), pour le revêtir de couches minces d'oxydes, destinées à améliorer ses propriétés de surface. La connaissance de l'influence des différents paramètres sur le rendement de ce procédé devrait conduire aux conditions opératoires optimales. Ainsi, de premiers essais à température ambiante ont été réalisés avec une buse circulaire et des billes de verre (de tailles comprises entre dix et cent microns), afin de connaitre l'hydrodynamique des particules. Effectués en mode discontinu, (introduction impulsionnelle de poudre, cible fixe), ils ont montré que les grains s'arrêtent majoritairement dans une couronne centrée sur le point d'arrêt du jet (0). Ses dimensions augmentent avec le débit gazeux et la granulométrie de la poudre. En outre, une analyse précise des dépôts par traitement d'images a révélé l'existence d'une répartition granulométrique des particules déposées (leur distance au point 0 augmente avec leur taille). Une visualisation photographique des grains en cours de déplacement a permis d'observer leurs rebonds sur la plaque. Enfin, un modèle mathématique élaboré pour simuler les trajectoires des particules, rend bien compte des faits expérimentaux précitées. Une deuxième étude a été réalisée avec particules inertes voire fusibles sur plaque chaude, pour comprendre les transferts de chaleur entre grains, gaz et paroi. La modélisation théorique correspondante a supposé que les particules en déplacement ne peuvent s'échauffer que par convection ou rayonnement. Il résulte que, sous certaines conditions, la température des grains augmente avant leur arrêt hydrodynamique. Enfin, quelques essais ont été effectués avec les réactifs industriels. La suite de cette étude nécessite une connaissance précise des réactions chimiques mises en jeu

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Lin, Husheng. "Le transport solide en collecteur unitaire d'assainissement et sa modélisation." Phd thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, 1993. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00520688.

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Abstract:

Dans les réseaux d'assainissement unitaires, les apports liquides, effluents domestiques, rejets industriels et eaux de ruissellement pluviales, amènent une quantité de solides non négligeable, et des dépôts se produisent. Après deux ans d'observations et d'expérimentations sur l'évolution de ces dépôts, les constatations résultant de l'ensemble des analyses nous ont conduit à l'établissement d'un code numérique de transport solide spécifique aux collecteurs d'assainissement. Basé sur l'hypothèse de régimes d'écoulements permanents par périodes, il tient compte de la géométrie réelle du collecteur, de l'influence des singularités, de la présence des matières minérales et organiques, et traite des divers phénomènes de transport solide, notamment du phénomène de masquage. Ses performances ont été testées en comparant les résultats des simulations à des mesures expérimentales réalisées in situ, dans le collecteur 13 de Marseille. Bien que limité au transport par charriage, la bonne confrontation entre résultats calculés et mesurés, concernant l'évolution des dépôts, non seulement en volume, mais aussi en répartition longitudinale et composition granulométrique, prouve ses capacités à reproduire la réalité et montre que, si la prise en compte des sédiments transportés en suspension n'est pas nécessaire, par contre, celle des masses volumiques variables pour chaque fraction solide améliore les simulations.

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Rampon, Régine. "Elaboration et optimisation d'électrolytes pour piles à combustible de type SOFC." Besançon, 2007. http://www.theses.fr/2007BESA2017.

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Abstract:

La température d’utilisation importante des SOFC est à l’origine de nombreux problèmes tant au niveau du choix des matériaux que de la durée de vie des piles. Un point clef dans l’obtention d’une pile fonctionnant à température réduite est la production d’un électrolyte dense et mince (une vingtaine de microns). Dans ce but, le procédé de projection par plasma d’arc soufflé atmosphérique (APS) a été adapté en remplaçant la poudre usuellement injectée dans le plasma par une suspension de fines particules. Pour mener à bien ces travaux, une bonne compréhension des phénomènes mis en jeu est nécessaire au contrôle de la microstructure des dépôts. Tout d’abord, une étude a été menée dans le but de comprendre les interactions entre les suspensions, l’injection et le procédé de projection. Des suspensions dispersées et stables ont été élaborées dans trois solvants : l’eau, le méthanol ou l’azéotrope éthanol/méthyléthylcétone. L’ajout de plastifiant a permis de contrôler la viscosité tandis que seul la nature du solvant a permis de modifier la tension de surface. Les comportements des suspensions vis-à-vis de l’atomisation ont ensuite été évalués. Ainsi pour l’eau les distributions de taille de gouttes sont quasi monomodales pour un faible débit de gaz ou une forte viscosité de la suspension, tandis que pour les alcools elles sont extrêmement larges et contiennent des gouttes de tailles très variées. Enfin en tirant des tendances sur les différences de comportement des suspensions vis-à-vis de l’atomisation, des hypothèses quant aux trajectoires des gouttes dans le plasma ont été avancées afin d’expliquer les évolutions des vitesses et température des particules en vol. L’étude de la microstructure des dépôts a ensuite montré que l’utilisation de l’eau comme solvant et la diminution du débit de gaz porteur se traduisent par une diminution drastique des taux de porosité. Outre les effets de la formulation des suspensions et de l’injection, certains paramètres opératoires de projection ont été évalués afin d’être optimisés. Ainsi la distance de projection est un paramètre particulièrement important. Les paramètres plasma permettent également la modification de la microstructure des dépôts, les plus intéressants ont donc été sélectionnés grâce aux températures et vitesses de particules mesurées avec l’accuraspray. Enfin les paramètres cinématiques optimaux ont été déterminés. Enfin l’obtention de dépôt dense étant délicate, une autre piste a été explorée de façon préliminaire afin d’obtenir des couches denses : le traitement thermique in situ. De premiers dépôts ont été traités par passage du plasma à très faible distance des dépôts précédemment réalisés. Des couches très denses sont alors obtenues en surface sur des épaisseurs très réduites. Des dépôts présentant les différentes microstructures obtenues dans ces travaux ont alors été testés par spectroscopie d’impédance
The high operating temperature of the SOFC decreases the life time of the cells. The reduction of the SOFC operating temperature causes several problems such as ohmic drop through the electrolyte. To overcome these cell performance losses, the electrolyte resistivity can be decreased by lowering the thickness of the electrolyte. The chosen process is the plasma jet projection of ceramics suspensions. A good understanding of the process is necessary in order to control the coatings microstructure. First the interactions between the suspension characteristics, the injection and the projection process have been studied. Dispersed and stable suspensions have been obtained in three different solvents: distilled water, methanol and ethanol/methylethylketone azeotrope. Solvent nature determines the surface tension and viscosity is controlled through additive amounts. Atomization has been studied as a function of the suspension formulations. Suspension with water generates monomodal drop size distribution when its viscosity is high or the atomization gas flow rate is low. Suspensions with alcohol generate wide drop size distribution. This work gave trends about suspension behaviour toward atomization and allowed us to make hypothesis about drop trajectory in the plasma. Finally study of the coating microstructure showed that using water as solvent and working with low atomization gas flow rate generate the less porous microstructure. Influence of operating parameters such as plasma characteristics, cinematic and projection distance has been evaluated. Particle temperatures and speeds were measured with accuraspray and used as a tool to select the best operating parameters in order to obtain less porous coatings. It was really difficult to obtain dense coatings so in situ thermal treatment was studied and preliminary tests are presented. Coatings were produced and then treated by passing the plasma in front of the coating. Coating surfaces are obtained really dense but are cracked. Finally first electrochemical results are presented

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Pisani, Francesca. "Etude expérimentale de la propagation et du dépôt d'énergie d'électrons rapides dans une cible solide ou comprimée par choc laser: application à l'allumeur rapide." Phd thesis, Ecole Polytechnique X, 2000. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001022.

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Abstract:

Dans le schéma de l'allumeur rapide, dernière avancée dans le domaine de la fusion par confinement inertiel, on envisage de découpler la phase de compression de la phase de chauffage du combustible nucléaire. Cette dernière serait atteinte à l'aide d'une source extérieure constituée par un faisceau d'électrons très énergétiques créé avec un laser ultra-intense. L'étude des mécanismes de transfert d'énergie de ces électrons au combustible comprimé représente le but principal de ce travail de thèse. Nous nous proposons en particulier de mettre en évidence et d'étudier le rôle joué par les effets électriques et collisionnels de la propagation du faisceau d'électrons rapides dans un milieu aux propriétés proches du combustible comprimé. Nous avons pour cela effectué deux campagnes d'expériences, l'une avec l'installation laser VULCAN du RAL (Angleterre) et l'autre sur la nouvelle installation laser 100 TW du laboratoire LULI (France). Lors de la première expérience, nous avons obtenu les premiers résultats sur la propagation d'électrons rapides dans un matériau dense et chaud. Le caractère novateur de ce travail expérimental tient en particulier à l'utilisation de la technique de génération de hautes pressions par choc laser, ce qui a permis la création d'un plasma fortement corrélé et dégénéré. Le rôle des effets électriques et magnétiques, liés à la charge d'espace créée par le faisceau d'électrons rapides, a été approfondi lors de la deuxième campagne d'expérience, au cours de laquelle nous avons étudié la propagation des électrons dans des matériaux ayant des caractéristiques électriques différentes (isolant ou conducteur). L'analyse des résultats montre que seule la prise en compte simultanée des deux mécanismes de la propagation (collisionnels et électriques) permet un traitement correct et complet du dépôt d'énergie. La nécessité de prendre en compte les modifications apportées à la matière par le passage même des électrons, et notamment le chauffage induit, a été également mise en évidence.

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Bernay, Cécile. "Faisabilité de la pile à combustible à oxyde solide à température intermédiaire pour l'application véhicule : dépôt de couches atomiques d'électrolyte : modélisation et tests de cellules." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066557.

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Figuet, Dewis. "Relations entre structures, comportements à la corrosion et propriétés tribologiques des revêtements de NiW." Thesis, La Rochelle, 2020. http://www.theses.fr/2020LAROS026.

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Abstract:

Ces travaux de recherche s’inscrivent dans la continuité des travaux menés au LaSIE sur l’élaboration d’alliages de NiW avec pour objectif de comprendre les relations entre paramètres métallurgiques et propriétés fonctionnelles. L’électrodéposition permet d’obtenir des alliages de NiW de composition variant de 0 à 20 at.% constitués d’une solution solide Ni (W). L’addition de W conduit à un affinement notable de la taille de grains mais plusieurs autres caractéristiques microstructurales sont également modifiées. Deux techniques de dépôts sont utilisées afin d’obtenir des alliages à iso-teneur en W et de pouvoir ainsi discuter des paramètres de synthèse en regard des propriétés de surface : usure et résistance à la corrosion en milieu salin. Les analyses structurales des alliages NiW sur substrat acier montrent globalement des états métallurgiques comparables aux revêtements des études précédentes déposés sur substrat nickel. Néanmoins, les revêtements PVD présentent une plus faible contamination en éléments légers. Les essais de tribologie et de micro-rayure ont pu mettre en évidence une corrélation entre la résistance à l’usure et les paramètres métallurgiques. Par exemple, une forte teneur en W (15 at. %) conduit à un faible volume d’usure et peu d’abrasion. Ainsi, le mécanisme d’usure est différent de celui des revêtements de Ni pur de référence. Ce mécanisme est pour partie relié à la taille de grains. Les revêtements élaborés par PVD montrent aussi de la fissuration, qui pourrait affecter l’adhérence. Concernant les essais de corrosion en milieu salin, la dégradation des aciers revêtus est fortement liée à la présence de défauts débouchants. La formation d’oxyde a été détectée sur les revêtements de Ni et de NiW suggérant des contributions anodiques sur ces dépôts. L’augmentation de la teneur en W conduit à une densification du dépôt, probablement corrélée avec leurs états métallurgiques et notamment à la diminution de la taille de grains. L’apport du W entraîne ainsi le passage d’une corrosion localisée au niveau des défauts à une corrosion uniforme du revêtement. Au final, le revêtement NiW 15 at.% est un très bon candidat à l’alternative au chrome dur de par ses bonnes propriétés de résistance à la corrosion et de résistance à l’usure
Our research work is a continuation of projects undertaken over the past few years at LaSIE on the development of NiW electrodeposited alloys with the aim of understanding the relationships between metallurgical parameters and functional properties. Electroplating makes possible to obtain NiW alloys with a composition varying from 0 to 20 at. % consisting of a solid Ni (W) solution. The incorporation of W leads to a notable refinement of the grain size but several metallurgical parameters are also modified. Two deposition techniques are used in order to obtain alloys with similar tungsten content and thus to be able to discuss metallurgical parameters comparable to surface properties: wear and corrosion resistance in a saline environment. Metallurgical analyses of NiW alloys on steel substrate show metallurgical states similar to coatings from previous studies deposited on nickel substrate. Nevertheless, the PVD coatings have shown a lower contamination in light elements. Tribology and micro-scratch tests were able to demonstrate a correlation between wear and metallurgical parameters. A high tungsten content (15 at. %) leads to the lowest wear volume and fewer abrasion. Thus, the wear mechanism is not similar to coatings of pure Ni. The latter is much related to the grain size. PVD coatings nevertheless show cracking, which could affect adhesion. Regarding corrosion tests in a saline environment, the degradation of coated steels is strongly linked to the presence of emerging defects. Oxide formation has been detected on Ni and NiW coatings suggesting anodic contributions on the coatings. The increase in the W content leads to a densification of the deposit probably linked to metallurgical parameters and in particular the reduction in grain size. Thus, the addition of tungsten brings about the transition from localized corrosion closed to the defects to uniform corrosion of the coating. Therefore, NiW 15 at. % coating is a very good candidate for the hard chrome alternative due to its good corrosion resistance and wear resistance properties

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Porthault, Helene. "Étude de nouvelles voies de dépôt du matériau d'électrode positive LiCoO2 pour la réalisation de micro-accumulateurs 3D à haute capacité surfacique." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00658071.

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Abstract:

La miniaturisation des systèmes électroniques est aujourd'hui l'un des enjeux majeurs de la recherche et demande une importante évolution des sources d'énergie. Les micro-accumulateurs tout solide sont une réponse parfaitement adaptée à ce besoin. Leur capacité est toutefois actuellement limitée à 50-200 µAh.cm-2 du fait de la difficulté d'employer des couches de matériaux actifs d'épaisseur supérieure à 5 µm. L'une des pistes pour augmenter la capacité spécifique des micro-accumulateurs est de déposer les différents matériaux sur un substrat texturé. Les techniques de dépôt sous vide classiques ne permettent pas de déposer des films conformes sur de telles surfaces, principalement à cause d'effets d'ombrage. L'objectif de ce travail de thèse a donc été de développer de nouvelles voies de dépôt pour la réalisation de micro-accumulateurs tout-solide 3D. Deux voies de dépôt chimique ont été explorées : la synthèse sol-gel et l'électrodépôt sous conditions hydrothermales. La synthèse sol-gel n'a pas permis d'aboutir à la réalisation de films denses et conformes. Cependant, elle s'est avérée très intéressante pour synthétiser des poudres de LiCoO2 rhomboédrique présentant d'importantes surfaces spécifiques, sans étape de broyage, à des températures de synthèse modérées (600-700°C). Le dépôt électrolytique en conditions hydrothermales s'est quant à lui révélé très prometteur tant pour sa vitesse de dépôt importante, jusqu'à 300 nm.mn-1, que pour sa température de synthèse basse, à partir de 125°C, sans nécessiter de recuit. Les films synthétisés présentent d'excellentes performances électrochimiques en électrolyte liquide et une conformité sur des substrats texturés supérieure à 97 %.

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Bassiloua, Victor. "Comportement thermodynamique du système eau-2,5 lutidine : applications aux phénomènes d'adsorption et de mouillage aux interfaces solide-liquide et liquide-vapeur." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20077.

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Abstract:

Au moyen de la thermodynamique classique, une etude du systeme eau-2. 5 lutidine est tentee; notamment la determination des activites des deux constituants du systeme aux alentours de la courbe de miscibilite, dans une gamme de temperatures allant de 3 a 50#c. Un calcul des grandeurs d'exces complete cette etude en vue de mieux comprendre le comportement de la solution et de pouvoir la situer par rapport aux autres types de solution. Enfin, il est tente de comprendre les implications de ce comportement sur les proprietes de surface. A l'interface liquide-vapeur, les exces de surface relatifs de la 2. 5 lutidine (2) par rapport a l'eau (1) sont calcules et on tente d'observer une transition de surface semblable a celle prevue par cahn. A l'interface solide-liquide, on calcule la tension interfaciale solide-liquide, la chaleur et l'entropie d'immersion et on compare les resultats avec la theorie

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Zheng, Xian Zhong. "Étude expérimentale des conditions d'envasement des estuaires et des chenaux de navigation : modification des caractéristiques des vases en fonction des actions hydrodynamiques." Paris 11, 1988. http://www.theses.fr/1988PA112319.

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Abstract:

Cette thèse comporte une étude expérimentale sur les propriétés physico-chimiques des vases, les propriétés rhéologiques des vases tant en laboratoire qu'en nature, les lois de tassement et les comportements des sédiments fins cohésifs sous l'action des courants. Les propriétés physico-chimiques des vases (Granulométrie, Minéralogie, Vitesse de chute…) varient beaucoup selon l'origine des sédiments. L'étude des propriétés rhéologiques des vases en laboratoire montre l'influence des différents paramètres (concentration en sédiment sec, pourcentage de sable, salinité, temps de repos, teneur en matières organiques…) sur la rigidité initiale et la viscosité. Les mesures faites en nature avec les sondes SR-10 et SD-105 apportent des éléments fondamentaux pour améliorer la connaissance de la profondeur navigable dans un chenal envasé. Après une étude complète sur le tassement de la Craie du Boulonnais (influence de la hauteur initiale, de la concentration initiale, de la salinité et de la condition d'immersion), nous avons réalisé des essais en canal sur la mise en suspension des vases. Dans une gamme des concentrations comprises entre 228g/l et 668g/l, il existe deux domaines de transport. Dans le domaine des vases plastiques, on a pu définir une relation générale entre le débit solide transporté et les forces tractrices et elle s'écrit : Qs=M (To-Tc) 3/2
The aim of this thesis is to develop an experimental study on muds physicochemical and rheological properties as well in laboratory as in nature, on the laws of compaction and on the behaviour of fine cohesive sediments under the action of currents. The physiochemical properties of muds (Granulometry, Minéralogie, settling velocity. . . ) is much variable. Acording to the origine of the sediments. The study of mud rheologic properties in laboratory shows the influence of different parameters (concentration of dry sediment, percentage of sand, salinity, time of rest, content of organic matter. . . ) on yield value and viscosity. In situ surveys made with the probes SR-10 and SD-105 provide the fundamental elements in order to improve the knowledge of navigable depths in a choked up muddy channel. After a complete study on compaction of the Boulonnais chalk (influence of the starting height, of the starting concentration, of the salinity and of the permanence of a water bed above the mud), we realized an experience in a canal on backsetting of the mud suspension. In the scale of concentrations between 228g/L and 668 g/L, there are two domains of transport. In the domain of plastics muds, a general relation between solid discharge and tractive force is defined and reads : Qs=M (To-Tc) 3/2

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Porthault, Hélène. "Étude de nouvelles voies de dépôt du matériau d'électrode positive LiCoO2 pour la réalisation de micro-accumulateurs 3D à haute capacité surfacique." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112185/document.

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Abstract:

La miniaturisation des systèmes électroniques est aujourd’hui l’un des enjeux majeurs de la recherche et demande une importante évolution des sources d’énergie. Les micro-accumulateurs tout solide sont une réponse parfaitement adaptée à ce besoin. Leur capacité est toutefois actuellement limitée à 50-200 µAh.cm-2 du fait de la difficulté d’employer des couches de matériaux actifs d’épaisseur supérieure à 5 µm. L’une des pistes pour augmenter la capacité spécifique des micro-accumulateurs est de déposer les différents matériaux sur un substrat texturé. Les techniques de dépôt sous vide classiques ne permettent pas de déposer des films conformes sur de telles surfaces, principalement à cause d’effets d’ombrage. L’objectif de ce travail de thèse a donc été de développer de nouvelles voies de dépôt pour la réalisation de micro-accumulateurs tout-solide 3D. Deux voies de dépôt chimique ont été explorées : la synthèse sol-gel et l’électrodépôt sous conditions hydrothermales. La synthèse sol-gel n’a pas permis d’aboutir à la réalisation de films denses et conformes. Cependant, elle s’est avérée très intéressante pour synthétiser des poudres de LiCoO2 rhomboédrique présentant d’importantes surfaces spécifiques, sans étape de broyage, à des températures de synthèse modérées (600-700°C). Le dépôt électrolytique en conditions hydrothermales s’est quant à lui révélé très prometteur tant pour sa vitesse de dépôt importante, jusqu’à 300 nm.mn-1, que pour sa température de synthèse basse, à partir de 125°C, sans nécessiter de recuit. Les films synthétisés présentent d’excellentes performances électrochimiques en électrolyte liquide et une conformité sur des substrats texturés supérieure à 97 %
The miniaturization of electronic systems is today a main topic of research and requires an important evolution of energy sources. All solid state micro-batteries are a perfectly adapted solution for this need. However, their specific capacity is limited to 50-200 µAh.cm-2 due to the difficulty to use films of active materials thickness over than 5 µm. One of the answers to enhance micro-batteries specific capacity is to deposit materials on textured substrate. Nevertheless, classical vacuum deposition techniques are not adapted to deposit conformal thin films on such surfaces because of shadow effects. The aim of this PhD-work was to develop new synthesis routes to realize 3D all solid state micro-batteries. Two chemical synthesis routes were studied: the sol-gel method and the electrodeposition under hydrothermal conditions. The sol-gel synthesis was not efficient to realize conformal and dense films. However, this technique was very effective to obtain rhombohedra LiCoO2 powders with high specific surface, without grinding step, at moderate temperature (600-700°C). The electrodeposition under hydrothermal conditions was very promising, both for its high deposition rate (up to 300 nm.mn-1) and its low synthesis temperature (from 125°C) without any annealing. The synthesized films exhibited excellent electrochemical performances in liquid electrolyte and a conformity higher than 97 % on textured substrates

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Benamira, Messaoud. "Conducteurs mixtes nanostructurés pour les piles à combustible à oxyde solide (SOFC) : élaboration et performances de nouvelles architectures." Phd thesis, Paris 6, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004896.

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Abstract:

La réduction de la température de fonctionnement des piles à combustible à oxyde solide, de 1000°C à moins de 700°C, est la meilleure solution pour en diminuer les coûts de fabrication et augmenter la durée de vie. Néanmoins, l'abaissement de la température de fonctionnement s'accompagne d'une chute ohmique au sein de l'électrolyte et une augmentation des surtensions aux électrodes entraînant une diminution des performances de la pile. Dans cette optique, notre étude est centrée sur la recherche de nouveaux matériaux et de nouvelles architectures pour les piles SOFC. Des demi-cellules cathode/électrolyte avec des couches minces interfaciales de YSZ, LSM et La2NiO4 ont été élaborées sur des substrats denses de YSZ par différentes techniques (ALD, PVD et sol-gel). Ces demi-cellules ont été caractérisées par plusieurs techniques physico-chimiques (microscopie électronique à balayage, diffraction des rayons X) ; leurs propriétés électriques ont été étudiées par spectroscopie d'impédance. Une deuxième étude a été menée sur l'élaboration par ALD et les caractérisations physico-chimiques et électriques de couche minces d'oxyde zirconium dopé à l'oxyde d'indium (IDZ) présentant un gradient de composition, permettant de passer d'une conduction ionique à une conduction électronique. La dernière partie de ce travail a été dédiée à un nouveau matériau composite d'électrolyte, GDC-carbonates, dont l'étude des propriétés électriques et de vieillissement a montré des résultats encourageants.

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Bailly, Nicolas. "Mise au point d'une cellule de SOFC haute performance alimentée en méthane pur sans dépôt de carbone." Phd thesis, Université de Grenoble, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00825651.

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Abstract:

La mise au point d'une cellule de SOFC haute performance de configuration anode support pour un fonctionnement sous méthane pur nécessite l'élaboration d'un film mince d'électrolyte et le développement d'une architecture innovante permettant le reformage d'hydrocarbures. La première partie du travail a consisté en l'élaboration de films minces d'électrolyte de zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium par atomisation électrostatique sur un substrat composite poreux NiO-8YSZ. Cette technique originale a permis l'obtention de films minces, denses et étanches à partir d'une suspension, présentant des propriétés électriques comparables à celles d'un échantillon massif de même composition. La seconde partie du travail a porté sur la mise au point d'une cellule de SOFC optimisée dont l'architecture innovante intégrant une membrane anodique catalytique est basée sur le concept associant le reformage interne progressif et le découplage électro-catalytique. Une séquence d'élaboration établie spécifiquement conditionne l'assemblage des éléments optimisés de la cellule. L'adaptation de la cellule dans un banc de mesures a permis la réalisation de tests électrochimiques sous hydrogène et méthane à haute température. Le fonctionnement stable du dispositif pendant plus de 1000 h sous méthane pur avec un taux d'utilisation optimisé, sans apport extérieur d'eau et sans dépôt de carbone a validé le concept étudié.

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Abed, Ichem. "Fabrication de motifs métalliques et semi-conducteurs co." Phd thesis, Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00157846.

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Abstract:

Parmi les objets nanométriques les plus importants figurent les nanofils, qui peuvent
être utilisés soit comme coeur d'un dispositif, soit comme élément d'adressage d'un autre
nano-objet. Cette thèse explore deux voies de fabrication de nanofils.
La première concerne un procédé d'écriture directe de motifs d'or de dimension
nanométrique, par transfert d'atomes depuis une pointe STM vers la surface. Des lignes d'or
de largeur 15 nm, d'épaisseur 3 nm et de longueur 300 nm ont pu être tracées sur une surface
de silicium.
La seconde voie concerne un procédé de fabrication de nanofils de silicium (SiNWs)
par décomposition thermique du silane (SiH4) sur une surface recouverte d'agrégats d'or, par
la technique VLS (Vapor Liquid Solid). Deux moyens de chauffage ont été utilisés pour
forcer la croissance horizontale des fils à partir d'une électrode prédéposée sur une surface
isolante. Dans un premier temps, la surface a été chauffée sous l'impact d'un faisceau laser
continu focalisé, pour induire localement un fort gradient thermique latéral sur une zone de
diamètre 3 μm. Dans un second temps, la croissance des nanofils de Si a été forcée à partir de
lignes de tungstène sub-microniques chauffées par effet Joule, par passage d'un courant de
forte densité.
Les mécanismes de croissance sont discutés.

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Benrabbah, Rafik. "Développement de procédés plasma pour l'élaboration et la caractérisation du silicium photovoltaïque : dépôt de couches minces épitaxiées de silicium par PECVD : mesure de la pureté du silicium à l'état solide ( 20°C) et liquide (1414°C) par LIBS." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066110/document.

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Abstract:

Aujourd’hui, le principal facteur limitant le photovoltaïque est le prix élevé du kWh produit par les modules PV. Pour faire face à cette difficulté, les recherches actuelles se concentrent autour de plusieurs leviers et solutions alternatives : la réduction du coût énergétique avec notamment la réduction du coût de la matière première, qui consiste en la diminution de l’épaisseur des wafers de silicium, ou encore l’élaboration de cellules en couches minces de silicium. Ce dernier procédé a pour but de s’affranchir de l’étape de sciage des blocs de silicium, nécessaire pour la réalisation de plaquette photovoltaïque de faible épaisseur. C’est cette dernière approche qui nous a conduits à proposer un procédé d’élaboration de couches minces à l’aide d’un plasma et du chauffage du substrat. Par ailleurs, quel que soit le procédé choisi pour atteindre la cristallinité et la pureté exigées pour le grade solaire, il est nécessaire de disposer de technique analytique multiélémentaire pour contrôler l’évolution de la pureté en fonction des paramètres. La LIBS que nous avons développée au laboratoire offre l’opportunité de répondre à ces attentes : très basses limites de détection tout en permettant un suivi en ligne du silicium à l’état solide ou en fusion
Today, the main limiting factor of PV is the high price of electricity production by the PV modules. To cope with this difficulty, current researches focus on several ways and alternatives solutions: reducing energy costs including reducing the cost of the raw material, which consists in reducing the thickness of silicon wafers or in the development of cells in thin silicon layers. The latter process is intended to overcome the sawing step of silicon ingots which is necessary for the realization of photovoltaic wafer. It is this very approach that led us to develop a method to prepare thin films by using plasma and heating the substrate. Moreover, whatever the method chosen to achieve the required crystallinity and purity for solar grade, it is necessary to have a multi-elements analytical technique to control the evolution of purity. In our laboratory, we have developed LIBS which can meet these expectations, i-e very low detection limits while allowing online tracking of silicon in solid or liquid state

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Fontaine, Julien. "Elaboration, caractérisation et tribologie de couches minces DLC (diamond-like carbon) pour la lubrification des mécanismes spatiaux." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2000. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1850_jfontaine.pdf.

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Abstract:

La lubrification des mécanismes spatiaux embarqués sur des satellites est un enjeu technologique considérable compte tenu du cahier des charges imposé en terme d'exigences fonctionnelles et opérationnelles. Ce travail de recherche a pour objectif d'élargir les performances des lubrifiants solides déjà utilisés dans la plupart des missions, notamment le MoS2. Ces lubrifiants présentent actuellement une durabilité insuffisante, une forte sensibilité à l'environnement et produisent trop de débris d'usure. Parmi les couches minces à forte potentialité dans de nombreux domaines (microélectronique, optique, biomédical), les couches de type DLC (Diamond-like Carbon) présentent un très large spectre de structures et de compositions ajustables par les procédés de dépôt. Notre choix s'est porté sur l'optimisation d'une famille de couches DLC susceptibles de répondre au cahier des charges d'au moins une application spatiale. Nous avons élaboré et optimisé la composition et la structure d'un multicouche à gradient fonctionnel à base de titane, carbone et hydrogène Ti/TiC(H)/a-CH par un procédé hybride PVD/PECVD. Les dépôts, mis au point en collaboration avec le groupe HEF, ont été réalisés sur éprouvettes et sur pièces de mécanismes réels tels que des roulements. Nous avons montré que des frottements sous vide faibles et peu bruités sont liés à la teneur en hydrogène dans la couche superficielle, teneur qui doit être supérieure à 45 % at. L'adhérence de la couche carbonée sur les substrats est conditionnée par la couche à gradient fonctionnel à base de titane. Les tests sur tribomètre de laboratoire et sur les bancs d'essais du CNES (Toulouse) démontrent que les multicouches optimisées répondent à un premier niveau de sélection pour une application spatiale, en termes de valeur et de stabilité de frottement d'une part, de résistance à l'usure d'autre part. Parallèlement à cette étude à finalité technologique, nous avons approfondi significativement les mécanismes de frottement faible observé également sur des couches DLC modèles déposées sur silicium par le centre de recherche Watson d'IBM (U. S. A. ). Nous avons ainsi dégagé une meilleure compréhension du rôle de l'hydrogène, présent dans les couches DLC ou sous forme gazeuse dans l'environnement du contact, sur les valeurs de frottement stabilisé. Nous avons également démontré l'influence de la composition chimique des surfaces en contact sur la cinétique du régime de frottement transitoire précédent le régime stabilisé. Le concept de dureté chimique "Chemical Hardness" a été appliqué et discuté à partir des résultats expérimentaux. Ce travail, soutenu par la région Rhône-Alpes, a été réalisé en cotutelle entre deux laboratoires de l'Institut Européen de Tribologie, le Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes de l'Ecole Centrale de Lyon, et le Laboratoire de Mécanique des Contact de l'INSA de Lyon
Lubrication of onboard space mechanisms is a key technological issue, considering the functional and operational requirements. This study aims to broaden the performances of solid lubricants already used in spacecraft, like MoS2. Current solid lubricants exhibit a short lifetime and a high sensitivity to environment, and they may pollute surrounding equipment due to wear debris formation. Among the thin coatings which arouse strong interests in various scopes (microelectronics, optics, biomedical. . . ), Diamond-Like Carbon (DLC) coatings present a very large spectra of structures and compositions, that can be tuned by process type and parameters. We focused our research on the optimization of a range of DLC coatings that would be likely to meet the requirements of at least one. Thus, in collaboration with the HEF group, we have deposited and adjusted the composition and structure of a functionally graded layer based on titanium, carbon and hydrogen (Ti/TiC(H)/a-C:H) by an hybrid PVD/PECVD deposition chamber. These coatings were obtained on lab samples as well as on real mechanisms, like bail bearings. We have shown that low and noiseless friction under high vacuum were related to the hydrogen content in the top-layer, which should be more than 45 at. %. The adhesion of the coatings on their substrates depends on the titanium-based graded layer. Experiments performed on laboratory tribometers and test machines at CNES facilities (Toulouse) confirmed that the optimized functionally graded layers could be selected for further qualification, both in terms of low and stable friction and of wear resistance. Concomitantly to this technological study, we concentrated on the phenomena that lead to low friction values under vacuum, that were also obtained on DLC coatings deposited on silicon by IBM Watson Research Center (USA). A better understanding of the hydrogen role on stabilized friction could be achieved, either as an element included in the coating or as a gas surrounding the contact. We have also shown the effect of surface chemistry on the kinetics of transient friction preceding the stabilized regime. The concept of "Chemical Hardness" was applied and discussed from experimental results. This work, supported by "Région Rhônes-Alpes", was achieved under the supervision of the Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, from Ecole Centrale de Lyon, and the Laboratoire de Mécanique des Contacts, from INSA-Lyon. This both laboratories are members of the Institut Européen de Tribologie

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Awamat, Samer. "Adaptation d'un réacteur plasma basse pression de dépôt pour la synthèse d'oxydes soumis à de hautes températures : application aux piles à combustibles type SOFC et aux barrières thermiques." Paris 6, 2008. https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005254.

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Abstract:

L’objectif de cette étude consiste à élaborer des couches d’oxydes qui seront utilisées dans des dispositifs fonctionnant à haute température. Les oxydes synthétisés répondent bien aux propriétés recherchées dans les piles à combustible à électrolyte solide et les barrières thermiques. Cet objectif a été atteint grâce à l’utilisation d’un plasma hors-équilibre généré dans un réacteur à tuyère convergente supersonique. Un aérosol contenant les précurseurs nitrés est introduit, à l’aide du système d’injection adapté, dans le réacteur plasma en vue d’obtenir les dépôts d’oxydes recherchés. La mise au point d’un nouveau système d’injection a rendu possible la réalisation des dépôts réputés difficiles à élaborer. L’étude hydrodynamique de l’écoulement des gaz et des particules dans le réacteur a été réalisée de deux façons. D’une part, le modèle développé sous FLUENT a indiqué que la vitesse des gaz plasmagènes en sortie de la tuyère peut atteindre 700 m. S-1. D’autre part, l’anémométrie laser-Doppler a montré le rôle important de la tuyère convergente qui accélère l’écoulement des particules. La spectroscopie d’émission optique a révélé l’importance de cette tuyère sur la concentration des espèces réactives dans le plasma et sa contribution sur la dissociation de l’eau par la présence des radicaux OH° et des H atomiques. Un code développé dans notre laboratoire a permis d’étudier l’évolution des fractions molaires des espèces réactives le long du réacteur en fonction de la puissance et du diamètre du col de la tuyère. La microscopie électronique à balayage a mis en évidence la morphologie des dépôts synthétisés. La spectrophotométrie infrarouge à transformée de Fourier a été employée pour quantifier l’influence des différents paramètres sur le taux de conversion des précurseurs en oxydes. La diffraction des rayons X a confirmé la pureté des dépôts et la structure cristalline correspondante
The objective of this study is the development of processes for the creation of oxide films to be used in devices which are designed to function at high temperature. Such synthetic oxides are well-suited toward applications in solid oxide fuel cells and thermal barriers. Non-equilibrium plasma generated in a reactor with a supersonic convergent nozzle was used for the deposition of the oxide films. A nitrated chemical precursor was introduced to the plasma reactor in aerosol form via an adapted injector system. This new aerosol injection system coupled with the plasma enabled the development of oxide layer types which are reputed to be technically difficult to obtain. Study of the fluid dynamics of the gas-particle system was done in two ways. First, a numerical simulation developed using the software FLUENT indicated that the velocity of the plasma exiting a convergent nozzle in the system may be as much as 700m/s. Second, laser-Doppler anemometry experiments showed the importance of the role of the convergent nozzle for gas/particle acceleration. Emission spectroscopic measurements showed the important effect of the convergent nozzle on the concentration of reactive species in the plasma and its contribution to the dissociation of water observed by the presence of OH radical and H bands. Software was developed permitting the study of the evolution of the molar fraction of reactive species along the reactor as a function of the plasma power and the diameter of the convergent nozzle. Scanning electron microscopy was used to study the morphology of the synthetic oxide deposits. Fourier transform infrared spectroscopy was used to quantify the influence of different parameters on the conversion yield. X-ray diffraction spectroscopy was used to measure the purity of the deposits and their corresponding crystal structures

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Piton, Guillaume. "Sediment transport control by check dams and open check dams in Alpine torrents." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAU041/document.

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Abstract:

Barrages de corrections torrentielles et plages de dépôts jouent un rôle clés dans la protection contre les crues des torrents. Leurs gestionnaires ont pour mission de réduire les risques d'inondations, mais doivent désormais aussi minimiser les impacts environnementaux liés aux ouvrages de protection. Ceci nécessite une meilleure compréhension des effets des barrages de corrections torrentielles et des plages de dépôts sur le transport sédimentaire des torrents. Cette thèse s'inscrit dans cet objectif et se décompose en deux parties. Sa section sur l'état de l'art présente: i) les différents effets des barrages de correction torrentielle sur la production et le transfert sédimentaire; ii) des descriptions des processus hydrauliques et de sédimentation ayant lieu dans les plages de dépôts; et iii) les processus liés à la production et au transfert de bois d'embâcle. Une nouvelle méthode de quantification de la production sédimentaire des torrents complète cet état de l’art.La seconde partie de cette thèse présente le travail réalisé en banc d’essai expérimental. Une première série d’expérience a permis de mettre en évidence un transport par charriage plus régulier lorsque des barrages de correction torrentielle sont ajoutés à un bief alluvial. Une seconde série d’essais a été réalisée sur un modèle générique de plage de dépôt dans l’objectif d’en caractériser les écoulements. Pour cela, une nouvelle procédure de mesure et de reconstruction par approche inverse a été développée. Il en résulte une description des caractéristiques d’un écoulement proche du régime critique, ainsi que des mécanismes de rétrocontrôle entre morphologie et hydraulique pendant la phase de dépôt
Check dams and open check dams are key structures in torrent hazard protection. Their managers must mitigate flood hazards, but now must also minimize the environmental impacts of these protection structures. This requires to improve the knowledge on the effects of check dams and open check dams on the sediment transport, and this thesis forms a contribution towards this end.The section on the current state of research reviews i) the diverse effects of check dams on sediment production and transfer; ii) descriptions of the hydraulics and sedimentation processes occurring in open check dams; and iii) woody debris production and trapping processes. This state of the art is completed with proposition of new bedload transport estimation methods, specifically developed for paved streams experiencing external supply or armour breaking.Experimental results are then provided. Firstly, flume experiments highlight the emergence of a more regular bedload transport when check dams are built in alluvial reaches. In a second stage, experiments were performed on a generic Froude scale model of an open check dam basin in order to capture the features of laterally-unconstrained, highly mobile flows. A new flow measurement and inverse-reconstruction procedure has been developed. A preliminary analysis of the results describes flows that tend toward a critical regime and the occurrence of feedback mechanisms between geomorphology and hydraulics during massive bedload deposition

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Fondard, Jérémie. "Elaboration et test d’une pile à combustible IT-SOFC à support métallique poreux par l’intermédiaire de techniques de dépôt en voie sèche : projection thermique et pulvérisation cathodique magnétron." Thesis, Belfort-Montbéliard, 2015. http://www.theses.fr/2015BELF0254/document.

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Abstract:

L’un des enjeux relatif au déploiement des piles à combustible à oxyde solide comme système de production d’une énergie propre relève de la température de fonctionnement qui est actuellement autour de 1000°C. Abaisser cette température tout en préservant les performances afin de réduire les coûts de fabrication et d’augmenter la durée de vie des systèmes a été l’objectif dece travail de doctorat.Un coeur de pile à combustible (anode-électrolyte-cathode) élaboré avec des procédés physiques de dépôts (projection par plasma atmosphérique et pulvérisation cathodique magnétron) a été développé et optimisé sur un support métallique poreux. Les matériaux étudiés ont été un cermet en Nickel-Zircone stabilisée à l’Ytttrium (Ni-YSZ) pour l’anode, un électrolyte en YSZ avec ou sans couche de cérine gadoliniée (GDC) et les nickelates de terres rares comme cathode. La maitrise des procédés de revêtements a permis de réduire les épaisseurs de chaque couche et d’assurer la cohésion de l’ensemble des 3 couches avec des caractéristiques cristallographiques, microstructurales et de porosité adaptées. . Les performances électrochimiques ont été étudiées pour chaque élément du coeur de pile puis pour l’ensemble du système élaboré sur métal poreux. Même si les performances atteintes ne sont pas encore suffisantes, les procédés de revêtements optimisés pour recouvrir un support métallique poreux ont confirmé leur potentiel
Energy production by a clean and environmental processes is a real challenge. Fuel cell technology is good candidate to answer this objective. The major problem of the Solid Oxide Fuel Cell is their high operating temperature (around 1000°C) for a massive industrialisation. Decreasing these temperature at 700°C allows a reduction of cost manufacturing and increase the lifetime, in this case the new challenge is to avoid the performances losses.During this phD work, dry surface treatment processes are employed for produce the fuel cell core. The thickness reduction of each part limit the performances decreasing generate by the modification of the temperature. The materials used is a Ni-Yttria stabilised zirconia cermet (Ni-YSZ) for the anode, YSZ with or without gadolinnia doped ceria (GDC) for electrolyte and rare earth nickelate for the cathode component. All material are a usual employed in the SOFC technology. All coating are synthesized and characterised separately. After a third generation of fuel cell is realized on ITM porous metal support produced by PLANSEE. The anode has been deposit by atmospheric plasma spray, the electrolyte and cathode have been synthesised by reactive magnetron sputtering

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Lekhal, Kaddour. "Le procédé HVPE pour la croissance de nanofils semiconducteurs III-V." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00844400.

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Abstract:

Cette thèse est consacrée à l'étude de l'outil d'épitaxie HVPE (Hydride Vapour Phase Epitaxy) pour la synthèse avec et sans catalyseur de nanofils semiconducteurs GaN et GaAs. Une étude systématique de l'influence des conditions expérimentales sur la croissance des fils de GaN est effectuée, afin de démontrer la faisabilité de cette croissance sur la surface des substrats saphir plan-c et silicium sans aucun traitement de la surface préalablement à la croissance. Nous avons démontré la croissance par VLS-HVPE, de nanofils de GaN de diamètres constants de 40 à 200 nm, de longueurs supérieures à 60 μm et présentant des qualités optique et cristallographique remarquables. Pour les nanofils de GaAs, la stabilité, inédite, de la phase cubique zinc-blende pour des diamètres de 10 nm a été démontrée par le procédé de croissance VLS-HVPE sur des longueurs de quelques dizaines de micromètres. Les mécanismes de croissance sont discutés à partir des diagrammes de phase et de la physique de la croissance HVPE qui met en oeuvre des précurseurs gazeux chlorés. Pour les semiconducteurs III-V, cette étude permet d'envisager des applications liées aux nanofils longs qui jusque là n'étaient exploitées que pour le silicium. Ces travaux montrent que dans le contexte des Nanosciences, la HVPE, outil épitaxial à fortes vitesses de croissance, mérite une audience élargie, et peut s'inscrire comme un outil complémentaire efficace aux procédés MOVPE et MBE pour le façonnage contrôlé de la matière à l'échelle nanométrique.

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Riaz, Adeel. "Conception, optimisation et caractérisation avancée de nouvelles microstructures d'électrodes pour piles à oxydes solides." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALI006.

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Abstract:

Les piles à oxyde solide (SOCs selon l’acronyme anglais de Solid Oxide Cells) sont des dispositifs électrochimiques de conversion d’énergie pouvant fonctionner en mode pile à combustible (SOFC) pour convertir un combustible en énergie électrique et inversement en mode électrolyseur (SOEC). Les piles à oxyde solide sont des dispositifs constitués de céramiques avec une électrolyte à oxyde solide dense capable de conduire des ions oxygène négatifs et intercalée entre deux électrodes. Cette thèse se concentre sur l'optimisation de l'électrode à oxygène et la caractérisation avancée de films minces déposés par injection pulsée - dépôt chimique en phase vapeur d’organometallique (PI-MOCVD). La2NiO4+δ (L2NO4) est un oxyde de phase Ruddlesden-Popper caractérisée par l’alternance des couches de structure pérovskite et de structure de type halite. Il s'agit d'un matériau d'électrode à oxygène prometteur pour les utilisations à moyenne (500 - 700 °C) et basse températures (< 500 °C) en raison de ses coefficients élevés d'échange de surface et de diffusion d’oxygènes, et de son coefficient d’expansion thermique proche de celui des électrolytes utilisés couramment. Cette étude vise à adapter et à optimiser la nanostructure des couches minces de L2NO4 pour des cellules à oxyde solide réversibles (r-SOC) et des micro-cellules à oxyde solide (μ-SOC) de haute performance. Des études cinétiques ont été réalisées par la méthode de relaxation de la conductivité électrique (ECR) et spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). Des outils de caractérisation avancés tels que la spectroscopie Raman in situ ont été utilisés pour comprendre les transitions de phase de L2NO4 et quantifier les propriétés cinétiques de transport de matière par spectroscopie Raman à échange isotopique (IERS). D'autres outils avancés tels que la diffraction des rayons X in situ et l'ellipsométrie spectroscopique in situ ont été utilisés pour étudier les propriétés structurelles et optiques de L2NO4 avec le changement de composition en oxygènes. Enfin, des mesures de cellules complètes et des tests de stabilité en modes SOFC et SOEC ont été effectués sur des cellules à support anodique et à support électrolytique
Solid oxide cells (SOCs) are electrochemical energy conversion devices which can work in either fuel cell mode to convert fuel into electrical power or vice versa when working in electrolysis mode. SOCs are ceramic-based devices with a dense solid oxide electrolyte, able to conduct negative oxygen ions, sandwiched between two electrodes. This thesis focuses on the oxygen electrode optimization and advanced characterization using thin films deposited by Pulsed Injection-Metal Organic Chemical Vapor Deposition (PI-MOCVD). La2NiO4+δ (L2NO4) is an oxide with a Ruddlesden-Popper phase layered structure consisting of alternated rock salt and perovskite layers. It is a promising oxygen electrode material for intermediate (500- 700 °C) and low temperature (< 500 °C) operation due to its high oxygen surface exchange and diffusion coefficients, and thermal expansion coefficients close to the commonly used electrolytes. This study is aimed at tailoring and optimizing the nanostructure of L2NO4 thin films for high performance reversible solid oxide cells (rSOCs) and micro-solid oxide cells (μ-SOCs). Kinetic studies have been performed by Electrical Relaxation Conductivity (ECR) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). Advanced characterization tools such as in situ Raman spectroscopy have been utilized to understand the phase transitions of L2NO4 and quantify the kinetic mass transport properties by Isotopic Exchange Raman Spectroscopy (IERS). Other advanced tools such as in situ X-ray diffraction and in situ spectroscopy ellipsometry have been used to study the structural and optical properties of L2NO4 when varying the oxygen content. Finally, full cell measurements and stability tests in SOFC and SOEC modes have been carried out on anode-supported and electrolyte-supported cells

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Casimirius, Stéphane. "Croissance localisée de nanotubes de carbone aux échelles micrométrique et nanométrique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00136052.

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Abstract:

La réalisation de dispositifs nanotechnologiques comportant des nanotubes de carbone (NTC) repose essentiellement sur l'intégration contrôlée des NTC sur substrat. Nous avons développé cette thématique en choisissant, plutôt que la manipulation de NTC synthétisés, l'approche de la croissance localisée de NTC par dépôt chimique catalytique en phase vapeur (CCVD) sous mélange de gaz H2-CH4. Nos travaux nous ont permis de synthétiser sélectivement des NTC à partir de sites catalytiques définis, sur des substrats de silicium. Notre étude a porté sur la synthèse de NTC à partir de dépôts de nanoparticules (NP) catalytiques de cobalt préparées selon trois voies distinctes : formation in situ de NP sur support oxyde par réduction sélective de la solution solide Mg0,95Co0,05O préparée par voie sol-gel ; NP de Co préformées par voie chimique, déposées directement sur un substrat SiO2/Si ; NP formées par le recuit de couche mince métallique Co également déposée sur substrat SiO2/Si. Nous avons démontré que la CCVD sous CH4 pur ou sous mélange H2-CH4, avec montée en température sous gaz inerte, aboutit à la formation de NTC dès 850°C, à partir de dépôts catalytiques non structurés. En particulier, le choix du système catalytique adéquat permet (1) de produire des films denses de NTC (environ 1 NTC/µm²) ; (2) de favoriser la formation de NTC mono- ou biparois, dont le diamètre est généralement compris entre 0,8 et 4 nm, et la longueur de l'ordre de quelques dizaines de µm. Des techniques de structuration ont été développées dans le but de localiser les dépôts de NP catalytiques. Le tamponnage (technique de lithographie molle) d'un précurseur catalytique liquide (sol ou suspension de NP Co) à l'aide d'un timbre apparaît comme une technique adéquate pour la production de motifs catalytiques micrométriques (1 - 100 µm). En revanche, la lithographie électronique associée au dépôt en couche mince (lift-off) demeure l'outil privilégié pour localiser des motifs catalytiques de dimensi ons nanométriques (jusqu'à 50 nm) par rapport aux structures prédéfinies du substrat de silicium. Nos travaux démontrent l'adéquation de la croissance localisée pour la production de motifs de NTC avec un certain contrôle de la densité surfacique des NTC, compatible avec la formation d'interconnexions entre motifs voisins. La dimension ultime des motifs produits varie entre 50 nm et 100 µm, selon la nature du catalyseur et de la technique de structuration employée. Notre étude ne met pas en évidence l'influence nette de l'organisation des motifs catalytiques sur l'orientation des NTC, qui reste majoritairement aléatoire à la surface des substrats SiO2/Si, et ce quelle que soit la nature du catalyseur mis en Suvre.

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Kimouche, Amina. "Vers de nouveaux matériaux hybrides basés sur le graphène épitaxié : contrôle de la formation de défauts et leur rôle dans l’intercalation." Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENY027/document.

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Abstract:

Le graphène épitaxié sur des substrats métalliques est un modèle prometteur pour le développement de nouveaux systèmes hybrides, dans lesquelles les effets d'interface peuvent être exploités pour concevoir de nouvelles propriétés. L'insertion d'espèces entre le graphène et son substrat, une opération connues sous le nom d'-«intercalation», est une approche très puissante à cet égard. Avec l'aide des outils de la physique des surfaces, nous avons étudié trois systèmes graphène/métal, dont deux sont des systèmes hybrides intercalés, et l'autre est un candidat pour un tel système : (i) le graphène/Ir(111) intercalé avec un oxyde ultra-mince, (ii) graphène/Ir(111) intercalé avec des couches sub-atomiques du cobalt et (iii) de graphène sur Re(0001). Nous avons montré que certains défauts, en particulier les ridules (délamination du graphène de son substrat) et d'autres régions courbées du graphène, jouent un rôle crucial, non anticipé, dans le processus d'intercalation. Nous avons également observé que l'intercalation se déroule d'une manière nettement différente sous ultravide et à pression atmosphérique. Dans le premier système, des espèces contenant de l'oxygène entrent à l'extrémité ouverte des ridules et diffusent au long de ces ridules pour former des nano-rubans d'oxyde. Ces rubans modifient le dopage électronique du graphène, ce qui se traduit également par des changements substantiels dans la réponse optique inélastique (Raman) du graphène. Dans le second système, l'efficacité de l'intercalation est apparue dépendante de l'interaction graphène-métal, laquelle varie entre les domaines de graphène orientés différemment sur_(111). Dans ce système, les sites d'entrée pour les espèces intercalées, des régions courbées dans le graphène, ont pu être identifiés grâce à l'observation in_operando (en cours de croissance) du processus. Enfin, la croissance de graphène dans un troisième système (graphène/Re(0001)), a été étudiée afin de permettre le développement de futurs systèmes graphène/Re hybrides supraconducteurs. Dans ce système, nous avons proposé deux voies de croissance, l'une étant basé sur un processus de croissance en surface d'un monocristal massif de Re(0001), l'autre reposant sur la ségrégation en surface, activée thermiquement, du carbone dissout à haute température dans des films minces de Re sur saphir
Epitaxial graphene grown on metal substrates is a promising platform for developing new hybrid systems, in which interface effects can be exploited to engineer novel properties. The insertion of foreign species between graphene and its substrate, referred to as “intercalation”, was shown very powerful in this respect. With the help of surface science tools, we have studied three graphene/metal systems, two of which are intercalated hybrid systems, and the other is a candidate for such a system: (i) graphene/Ir(111) intercalated with an ultrathin oxide, (ii) graphene/Ir(111) intercalated with cobalt (sub) atomic layers, and (iii) graphene on Re(0001). We found that some defects, especially wrinkles (linear delaminations of graphene from its substrate) and other curve graphene regions, play a crucial, yet unanticipated role in the intercalation process. We also found that the intercalation proceeds in a markedly different fashion under ultra-high vacuum and under atmospheric pressure. In the first system, oxygen-containing species were found to intercalate via the open end of wrinkles, to diffuse along then, and to form oxide nanoribbons along wrinkles accordingly. These ribbons modify the charge density of graphene, which also translates into substantial changes in the inelastic (Raman) optical response of graphene. In the second system, the efficiency of intercalation proved to be dependent on the graphene-metal interaction, which varies between differently oriented graphene domains on Ir(111). In this systems the entry sites for intercalated species could be identified, thanks to in operando observation of the process, as curved regions in graphene. Finally, graphene growth in a third system, graphene on Re(0001), was addressed in order to enable the future development of graphene/Re superconducting hybrids. In this system, we proposed two growth routes, one being a surface-confined process, on bulk single-crystal Re(0001), and the other being a temperature-induced segregation of carbon dissolved at high temperature in thin Re(0001) films on sapphire

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Castanié, Sandra. "Matériaux vitreux auto-cicatrisants pour applications hautes températures." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10059.

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Abstract:

Les matériaux vitreux sont de bons candidats pour répondre à des applications à haute température, comme par exemple des joints de scellement pour piles à combustibles ou des revêtements de protection. Ils restent toutefois des matériaux fragiles susceptibles de se fissurer sous sollicitations thermiques ou mécaniques. Des études ont montré qu’ils présentent la capacité de s'auto-réparer sans intervention extérieure, par mécanisme de cicatrisation autonome. Cette dernière est obtenue par ajout d'un agent de cicatrisation (particules actives) à la matrice vitreuse. Lors de l'apparition d'une fissure, les particules métalliques s'oxydent au contact de l'atmosphère à haute température pour former des oxydes fluides qui s’écoulent dans la fissure et forment un nouveau verre par réaction avec la matrice. Nos travaux ont eu pour objectif de comprendre le fonctionnement et les mécanismes de cicatrisation dans la gamme de température 500-800°C, à partir de particules génératrices des oxydes V2O5 et B2O3. Les influences des paramètres environnementaux et de la composition chimique du système sur la capacité de cicatrisation, ont été étudiées in situ par microscopie environnementale à haute température. Afin de répondre à des applications dans le domaine aéronautique, nous avons fait évoluer le système vers de plus hautes températures. La capacité de cicatrisation de nouveaux composites plus réfractaires a été étudiée dans la gamme 1000-1200°C. La mise en œuvre de matériaux auto-cicatrisants en couches minces permet d'envisager des applications en tant que revêtement. Nous avons ainsi montré la faisabilité de dépôts de ces matériaux par la technique d'ablation laser pulsée
Glassy materials are good candidates for high temperature applications, such as sealant for solid oxide fuel cells (SOFC) or protective coatings. To overcome cracking of the glass when subjected to thermal cycles, self-healing has been shown to be a promising solution. The self-healing property is defined as the capacity of a material to recover its mechanical integrity and initial properties after destructive actions of external environment or under internal stresses. An autonomous self-healing of cracks can be achieved using a healing agent (active particles) incorporated into the glass matrix. When a crack occurs, the active particles will oxidize by contact with the atmosphere at high temperature to form fluid oxides capable to fill the crack and to form a new glass after reaction with the glass matrix. Our aim intended to understand the self-healing mechanism in the temperature range of 500-800°C, using particles leading to the formation of the V2O5 and B2O3 oxides. Influence of environmental parameters and chemical composition of the system on the self-healing capability has been investigated using high temperature environmental microscopy (HT-ESEM).In order to access to aeronautical applications, we studied the capacity of more refractory composites to produce crack healing at higher temperature (>1000°C). The elaboration of such self-healing materials as thin layers would enable their application as protective coating. The last part of our work aimed at studying the deposition of glass and active particles by pulsed laser deposition

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Marinha, Daniel. "Nouvelles électrodes à architecture contrôlée pour piles à combustible à oxydes solides fonctionnant à température intermédiaire." Grenoble INPG, 2010. http://www.theses.fr/2010INPG0110.

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Abstract:

L’objectif de cette thèse concerne l’élaboration et les caractérisations structurales, morphologiques et électrochimiques de cathodes à microstructure contrôlée entrant dans le domaine des piles à combustible à oxydes solides de technologie planaire. Le but est de diminuer la surtension cathodique de l’électrode en facilitant l’accès des gaz et en maximisant le nombre de sites réactionnels. Pour cela, l’optimisation de la microstructure de la cathode, le ferro-cobaltite de lanthane dopé, La0. 6Sr0. 4Co0. 2Fe0. 8O3-8 (LSCF), déposé sur cérine gadoliniée (CGO) a été effectuée. Nous avons choisi d’utiliser une méthode originale de dépôt des couches LSCF sur CGO, le procédé d’atomisation électrostatique qui permet d’obtenir des microstructures originales intéressantes pour les films cathodiques des piles à combustible à oxydes solides. La performance des couches de LSCF a été caractérisée en détail par spectroscopie d’impédance en fonction de la température et de la pression partielle d’oxygène
The goal of this thesis regards the preparation, microstructural and electrochemical characterization of tailored cathodes for intermediate temperature solid oxide fuel cells in planar configuration. The objective is to decrease the cathode overpotential by facilitating the access of oxygen to larger surface areas, thus increasing the active cathode volume. In this sence, the microstructural optimization of a La0. 6Sr0. 4Co0. 2Fe0. 8O3-8 (LSCF) cathode, deposited onto gadolinia-doped ceria (CGO) electrolytes has been investigated. For film deposition, we have chosen to work with electrostatic spray deposition technique (ESD) which allows the preparation of original microstructures with potential interest for SOFC technologies. The performance of the LSCF films was characterized in detail by means of impedance spectroscopy measurements, as a function of temperature and oxygen partial pressure

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Creazzo, Fabrizio. "Oxygen evolution reaction at cobalt oxides/water interfaces : heterogeneous electrocatalysis by DFT-MD simulations & metadynamics Ab initio molecular dynamics study of an aqueous NaCl solution under an electric field Ionic diffusion and proton transfer in aqueous solutions of alkali metal salts Ionic Diffusion and Proton Transfer in Aqueous Solutions under an Electric Field: State-of-The-Art Ionic diffusion and proton transfer of MgCl2 and CaCl2 aqueous solutions: an ab initio study under electric field DFT-MD of the (110)-Co 3 O 4 cobalt oxide semiconductor in contact with liquid water, preliminary chemical and physical insights into the electrochemical environment Enhanced conductivity of water at the electrified air–water interface: a DFT-MD characterization Ions tune interfacial water structure and modulate hydrophobic interactions at silica surfaces." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASE012.

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Abstract:

Dans cette thèse, des simulations DFT-MD couplées à des techniques inno-vantes de métadynamique, sont appliquées pour acquérir une compréhensionglobale des interfaces aqueuses d'oxyde de cobalt Co3O4 et CoO(OH) dansla catalyse de la réaction d'évolution de l'oxygène (OER), et ainsi éventuellement aider à la conception de nouveaux catalyseurs basés sur des matériaux non précieux, un domaine clé de la recherche scientifique et technologique, particulièrement important pour l'économie de l'hydrogène, pour les technologies vertes dans une période de temps avec une demande toujours plus croissanteen énergie verte. Dans cette thèse, nous révélons étape par étape les mécanismes de l'OER sur les électrocatalyseurs aqueux d'oxyde de cobalt Co3O4 etCoO(OH) via de nouvelles techniques de métadynamique.Jusqu'à présent, la littérature n'a jamais pris en compte les modificationsau niveau atomique de la structure des électrodes ainsi que de l'eau interfaciale dans leur modélisation des processus OER. Ce manque de connaissances représente clairement un obstacle important au développement de catalyseurs améliorés, qui pourrait être surmonté en utilisant des méthodes capables de suivre les caractéristiques catalytiques de l'OER à l'échelle atomique. Pour la première fois, nous montrons combien il est important de prendre en considération la présence de l'environnement aqueux dans la caractérisation structurale des surfaces du catalyseur, c'est-à-dire (110)-Co3O4 et (0001)-CoO(OH) dans ce travail. Une caractérisation détaillée des propriétés chimiques et physiques des interfaces aqueuses est fournie (la structure, la dynamique, la spectroscopie, le champ électrique), pour les surfaces (110)-Co3O4 et (0001)-CoO(OH) en contact avec l'eau liquide.Une étude détaillée de l'OER est présentée non seulement du point de vue descatalyseurs, mais aussi en abordant le rôle de l'environnement de l'eau dans leprocessus catalytique, ce qui n'a pas été fait auparavant dans la littérature. En conséquence, l'OER en phase gazeuse et en phase liquide sont étudiés ici auxinterfaces aqueuses (110)-Co3O4 et (0001)-CoO(OH) en adoptant une nouvelleapproche de métadynamique d'échantillonnage amélioré, capable d'identifieret caractériser les mécanismes de réaction chimique et d'intégrer pleinement lerôle des degrés de liberté du solvant, permettant ainsi de dévoiler des réactivités chimiques d'une complexité remarquable. L'énergétique, la cinétique et la thermodynamique derrière l'OER sont donc trouvées à ces surfaces d'oxyde de cobalt à l'interface avec l'eau
In this thesis, DFT-MD simulations, coupled with state-of-the-art metadynamics techniques, are applied to gain a global understanding of Co3O4 and CoO(OH) cobalt oxide aqueous interfaces in catalyzing the oxygen evolution reaction (OER), and hence possibly help in the design of novel catalysts basedon non-precious materials, a current key field of research in science and technology, especially of importance for the hydrogen economy, for green technology in a period of time with an ever more growing demand in green-energy. In this thesis, we step-by-step reveal the OER mechanisms on spinel Co3O4 andCoO(OH) cobalt aqueous electrocatalysts carefully and rationally via novelmetadynamics techniques.Up to now, the literature has never taken into account the atomistic modifications on the electrode structure as well as on the interfacial water into their modeling of OER processes. Such lack of knowledge clearly represents a significant hurdle toward the development of improved catalysts, which couldbe overcome by employing methods able to track the catalytic features of theOER at the atomistic scale. For the first time, we show how important itis to take into consideration the presence of the liquid water environment inthe structural characterization of catalyst surfaces, i.e. for (110)-Co3O4 and(0001)-CoO(OH) in this work. A detailed characterization of chemical andphysical properties of the aqueous interfaces is provided (i.e. structure, dynamics, spectroscopy, electric field), for the (110)-Co3O4 and (0001)-CoO(OH)aqueous surfaces.A study of the OER is presented not only by looking at the catalysts, butalso by addressing the role of the water environment in the catalytic process,not done before in literature. Accordingly, both gas-phase and liquid-phaseOER are here investigated at the (110)-Co3O4 and (0001)-CoO(OH) adoptinga novel enhanced sampling metadynamics approach able to address a widerange of chemical reaction mechanisms and to fully include the role of thesolvent degrees of freedom, allowing to unveil reaction networks of remarkablecomplexity. The energetics, kinetics and thermodynamics behind the OER aretherefore found at these cobalt oxide surfaces

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Dai, Letian. "Silicon nanowire solar cells with μc-Si˸H absorbers for tandem radial junction devices." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS303.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous avons fabriqué des cellules solaires à jonction radiale en nanofils de silicium avec du silicium microcristallin hydrogéné (µc-Si:H) comme absorbeur, par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma à basse température (PECVD). Pour contrôler la densité de nanofils sur les substrats, nous avons utilisé des nanoparticules (NP) de dioxyde d'étain (SnO₂) d'un diamètre moyen de 55 nm, disponibles dans le commerce, comme précurseur du catalyseur Sn pour la croissance des nanofils de silicium. La distribution des nanoparticules de SnO₂ sur le substrat a été contrôlée par centrifugation et dilution du colloïde de SnO₂, en combinaison avec la fonctionnalisation du substrat. Par la suite, le SnO₂ est réduit en Sn métallique après le traitement par plasma de H₂, suivi de la croissance, par la technique vapeur-liquide-solide (VLS) assistée par plasma, de nanofils de Si sur lesquels sont déposées les couches P, I et N constituant les cellules solaires à jonction radiale. Nous avons atteint un taux de croissance élevé des nanofils de Si, jusqu'à 70%, avec une très large gamme de densité, de 10⁶ à 10⁹ /cm². Comme approche supplémentaire de contrôle de la densité des nanofils, nous avons utilisé du Sn évaporé comme précurseur du catalyseur Sn. Nous avons étudié l'effet de l'épaisseur de Sn évaporé, l'effet de la durée du traitement au plasma de H₂ et l'effet du débit de gaz H₂ dans le dans le mélange de précurseurs, sur la densité des nanofils. L'ellipsométrie spectroscopique in-situ (SE) a été utilisée pour contrôler la croissance des nanofils et le dépôt des couches de µc-Si:H sur les SiNWs. En combinant les résultats de in-situ SE et de microscopie électronique à balayage, une relation entre l'intensité du signal de SE pendant la croissance et la longueur et la densité des nanofils a été démontrée, ce qui permet d'estimer ces paramètres en cours de croissance. Nous avons réalisé une étude systématique des matériaux (couches intrinsèques et dopées de type n ou p de µc-Si:H, couches dopées d'oxyde de silicium microcristallin hydrogéné, µcSiOx:H) et des cellules solaires obtenues dans deux réacteurs à plasma appelés "PLASFIL" et "ARCAM". Les épaisseurs de revêtement sur substrat lisse et sur les nanofils ont été déterminées et nous avons obtenu une relation linéaire entre les deux, ce qui permet de concevoir un revêtement conforme sur les nanofils pour chaque couche avec une épaisseur optimale. Les paramètres des nanofils et des matériaux, affectant la performance des cellules solaires à jonction radiale, ont été systématiquement étudiés, les principaux étant la longueur et la densité des nanofils, l'épaisseur de la couche intrinsèque de µc-Si:H, l'utilisation de µc-SiOx:H et le réflecteur arrière en Ag. Enfin, avec les cellules solaires à jonction radiale en nanofils de silicium optimisées utilisant le µc-Si:H comme absorbeur, nous avons atteint un rendement de conversion de l'énergie de 4,13 % avec Voc = 0,41 V, Jsc = 14,4 mA/cm² et FF = 69,7%. Cette performance est supérieure de plus de 40 % à l'efficacité record de 2,9 % publiée précédemment
In this thesis, we have fabricated silicon nanowire (SiNW) radial junction solar cells with hydrogenated microcrystalline silicon (μc-Si:H) as the absorber via low-temperature plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). To control the density of NW on the substrates, we have used commercially available tin dioxide (SnO₂) nanoparticles (NPs) with an average diameter of 55 nm as the precursor of Sn catalyst for the growth of SiNWs. The distribution of SnO₂ NPs on the substrate has been controlled by centrifugation and the dilution of the SnO₂ colloid, combined with the functionalization of the substrate. Subsequently, SnO₂ is reduced to metallic Sn after the H₂ plasma treatment, followed by the plasma-assisted vapor-liquid-solid (VLS) growth of SiNWs upon which the P, I and N layers constituting the radial junction solar cells are deposited. We have achieved a high yield growth of SiNWs up to 70% with a very wide range of NW density, from 10⁶ to 10⁹ /cm². As an additional approach of controlling the density of SiNWs we have used evaporated Sn as the precursor of Sn catalyst. We have studied the effect of the thickness of evaporated Sn, the effect of duration of H₂ plasma treatment and the effect of H₂ gas flow rate in the plasma, on the density of SiNWs.In-situ spectroscopic ellipsometry (SE) was used for monitoring the growth of SiNWs and the deposition of the layers of μc-Si:H on SiNWs. Combining in-situ SE and SEM results, a relationship between the intensity of SE signal and the length and the density of SiNWs during the growth was demonstrated, which allows to estimate the density and the length of SiNWs during the growth. We have carried out a systematic study of materials (intrinsic, p-type,n-type µc-Si:H and µcSiOx:H doped layers) and solar cells obtained in two plasma reactors named “PLASFIL” and “ARCAM”. The thicknesses of coating on the flat substrate and on the SiNWs have been determined with a linear relation which helps to design a conformal coating on SiNWs for each layer with an optimal thickness. The parameters of the SiNWs and the materials, affecting the performance of radial junction solar cells, have been systematically studied, the main ones being the length and the density of SiNWs, the thickness of intrinsic layer of μc-Si:H on SiNWs, the use of the hydrogenated microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx:H) and the back reflector Ag. Finally, with the optimized silicon nanowire radial junction solar cells using the μc-Si:H as the absorber we have achieved an energy conversion efficiency of 4.13 % with Voc = 0.41 V, Jsc = 14.4 mA/cm² and FF = 69.7%. This performance is more than 40 % better than the previous published record efficiency of 2.9 %

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Marliere, Christian. "Structure, propriétés électriques et travail de sortie de couches doubles indium / or." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 1985. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00716179.

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Abstract:

Propriétés des électrons de conduction a l'interface de bicouches métalliques. La variation du travail de sortie lors du dépôt de in a 77k sur une couche mince d'or est modulée par des oscillations attribuées a un effet dimensionnel quantique. Mesure de la résistance électrique des bicouches in/au pendant les dépôts d'in et les traitements thermiques. On observe des augmentations irréversibles de la résistance électrique pendant les recuits, que l'on associe a des changements de structure localises a l'interface in/au. Ces changements de structure provoquent un accroissement de la diffusion des électrons de conduction a l'interface, et par conséquent une disparition des oscillations d'effet dimensionnel quantique observées pendant la croissance d'in.

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Bai, Hongjuan. "Bio-colloidal transfer in saturated and unsaturated porous media : influence of the physical heterogeneity of the porous medium and cell properties on bacteria transport and deposition mechanisms." Thesis, Compiègne, 2017. http://www.theses.fr/2017COMP2336/document.

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Abstract:

La compréhension du transport et du dépôt bio-colloïdal dans un milieu poreux présente un grand intérêt dans les applications environnementales, en particulier pour le contrôle de la bio-remédiation des sols et la protection des ressources en eau souterraine. Afin de mieux évaluer et prévenir les risques de contamination de la nappe phréatique et de proposer des solutions adéquates de remédiation, il est nécessaire d’avoir une bonne compréhension des mécanismes qui contrôlent le transport et le dépôt des bactéries dans les milieux poreux saturés et non saturés. L’objectif des ces travaux de thèse est d’étudier le rôle de l’hétérogénéité physique du milieu poreux (distribution granulométrique, porosité…) et de l’hydrodynamique du milieu sur les mécanismes de transport et de dépôt de particules bio-colloïdales, tout en prenant en compte l’impact des propriétés de cellules bactériennes sur ces mécanismes. Des expériences de traçage et d’injection de suspensions bactériennes ont été menées à l’échelle de colonnes de laboratoire dans trois milieux poreux avec une porosité et une distribution de taille de pore distincte. Afin de caractériser l’écoulement dans les milieux poreux, un soluté non-réactif a été utilisé comme traceur de l’eau. Trois souches bactériennes ont été utilisées pour préparer les suspensions bactériennes : une bactérie mobile (Escherichia coli), et deux non mobiles (Klebsiella sp. et R. rhodochrous). La caractérisation des propriétés cellulaires (telles que la taille et la forme des cellules, le potentiel zêta, la motilité et l'hydrophobicité) a été effectuée pour chaque souche. Des simulations numériques ont été réalisées en utilisant le code de calcul HYDRUS-1D afin de modéliser l’écoulement et d’estimer les paramètres de transport et de dépôt des bactéries. Ces derniers ont été explorés afin d'identifier le mode de transport bactérien et les mécanismes physico-chimiques ou physiques impliqués dans le dépôt des bactéries. Des expériences supplémentaires à l'échelle des pores ont été réalisées à l'aide de dispositifs microfluidiques conçus à cet effet. Un calcul théorique des différentes interactions entre les bactéries et le milieu poreux aux interfaces air/eau/solide a été effectué pour compléter les résultats expérimentaux ainsi que ceux issus de la modélisation numérique. Ainsi, les énergies d’interactions telles que les forces de van der Waals, électrostatiques de double couche, hydrophobes, stériques, capillaires et hydrodynamiques, impliquées dans le dépôt de bactéries ont été calculées pour décrire les interactions bactéries-interfaces afin d'identifier leur impact relatif sur le dépôt physico-chimique et physique des bactéries. Les résultats expérimentaux et la modélisation numérique ont mis en évidence un écoulement non uniforme, dépendant de la taille des grains ainsi que de la distribution de la taille des pores du milieu poreux. Pour un milieu poreux donné, l’écoulement devient plus dispersif quand la teneur en eau du milieu diminue. Ceci est dû à l’augmentation de la tortuosité du milieu, du fait de la présence de l’air dans les pores. Le transport des bactéries diffère de celui du traceur de l’eau. Le dépôt bactérien a été fortement influencé par la géométrie du réseau poral du milieu, les propriétés cellulaires et le degré de saturation en eau. Le piégeage physique et physico-chimique sont des mécanismes qui doivent être pris en compte pour bien décrire le dépôt bactérien, mais leur importance sur les mécanismes de dépôt est étroitement liée aux propriétés du milieu poreux et des cellules. Ces travaux mettent en évidence l’effet simultané des propriétés cellulaires, des propriétés physiques (granulométrie et distribution de taille de pores) et de l'hydrodynamique du milieu poreux sur les mécanismes de transport et de dépôt bactérien. Le calcul des différentes énergies d’interaction a permis d’identifier leur importance sur les mécanismes de dépôt bactérien
The investigation of the transport and retention of bacteria in porous media has a great practical importance in environmental applications, such as protection of the surface and groundwater supplies from contamination, risk assessment from microorganisms in groundwater, and soil bioremediation. The aim of this study is to gain a fundamental understanding of the mechanisms that control bacteria transport and deposition in saturated and unsaturated porous media. Laboratory tracer and bacteria transport experiments at Darcy scale were performed in three porous media with distinct pore size distribution in order to investigate and quantify water and bacteria transport process under steady state flow conditions. A conservative solute was used as water tracer to characterize water flow pathways through porous media. A gram negative, motile Escherichia coli, a gram negative, non-motile Klebsiella sp. and a gram positive, non-motile R. rhodochrous were selected for the transport experiments. Characterization of cell properties (such as cell size and shape, zeta potential, motility and hydrophobicity) was performed for each strain. Numerical simulations with HYDRUS-1D code were performed to characterize water flow and to estimate bacteria transport and deposition parameters. The later were explored to identify bacteria flow patterns and physicochemical or physical mechanisms involved in bacteria deposition. To provide a better understanding of the mechanisms involved on bacteria transport and deposition, pore scale experiments were carried out by using microfluidic devices, designed for this purpose. The information obtained from laboratory experiments and numerical modeling was improved by theoretical calculation of different interactions between bacteria and porous media at air/water/solid interfaces. DLVO and non-DLVO interactions such as hydrophobic, steric, capillary and hydrodynamic forces involved in bacteria deposition were considered to describe bacteria-interface interactions in order to identify their relative impact on physicochemical and physical deposition of bacteria. Results obtained through both laboratory experiments and numerical simulationsoutlined non-uniform flow pathways, which were dependent on both grain/pore size as well as pore size distribution of the porous media. For a given porous medium, water flow patterns became more non-uniform and dispersive with decreasing water saturation due to the presence of air phase, which lead to an increase of the tortuosity of the flow pathways under unsaturated conditions. Bacteria transport pathways were different from the tracer transport, due to size exclusion of bacteria from smaller pore spaces and bacteria motility. Bacteria deposition was greatly influenced by pore network geometry, cell properties and water saturation degree. Both physical straining and physicochemical attachment should be taken into account to well describe bacteria deposition, but their importance on bacteria deposition is closely linked to porous media and cell properties. The results obtained in this work highlighted the simultaneous role of cell properties, pore size distribution and hydrodynamics of the porous media on bacteria transport and deposition mechanisms. The calculation of DLVO and non-DLVO interactions showed that bacteria deposition in saturated and unsaturated porous media was influenced by both kinds of interactions

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Laduye, Guillaume. "CVD du carbure de silicium à partir du système SiHxCl4-x/CyHz/H2 : étude expérimentale et modélisation." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0116/document.

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Le carbure de silicium est un matériau souvent employé comme matrice dans les composites thermostructuraux. Le précurseur classiquement utilisé pour son élaboration par dépôt/infiltration par voie gazeuse est CH3SiCl3. La thèse vise à évaluer le remplacement de ce précurseur par des précurseurs gazeux bi-sourcés de SiC où carbone et silicium sont apportés séparément.A partir du système SiHCl3/C3H8/H2, l’influence du débit total, de la température, de la pression totale et de (C/Si)gaz sont évaluées et comparées aux résultats obtenus avec le système CH3SiCl3/H2. La mesure in situ de la vitesse de dépôt permet de définir des lois cinétiques apparentes. L’analyse IRTF de la phase gazeuse indique que les évolutions des pressions partielles des différents produits stables sont corrélées avec les transitions cinétiques et les changements de composition du solide. Les simulations numériques de l’évolution de la phase gazeuse montrent une bonne corrélation avec les résultats expérimentaux et permettent de proposer des mécanismes homogènes et hétérogènes qui pourraient expliquer les écarts à la stoechiométrie du dépôt.L’étude de six précurseurs supplémentaires permet de mieux identifier le rôle des principales espèces en phase homogène et hétérogène, et notamment les précurseurs effectifs de dépôt. Enfin, l’étude de l’infiltration de matériaux poreux modèles révèle des améliorations significatives en termes d’homogénéité de vitesse de dépôt.Ainsi, des conditions propices à l’infiltration de carbure de silicium peuvent être obtenues en adaptant la réactivité de la phase gazeuse par la sélection de précurseurs initiaux et des chemins réactionnels qui en découlent
Silicon carbide (SiC) is material of choice for the matrix of Ceramic Matrix Composites (CMC).CH3SiCl3/H2 mixtures are currently used as gas precursor for the synthesis of the CVI-SiC matrices.The present work considers the dual-source approach with two separate carbon and silicon precursorsmolecules.In the case of SiHCl3/C3H8/H2 mixture, systematic studies of total flow rate, temperature, total pressureand C/Si ratio of initial gaseous phase are realized. Kinetics obtained with growth rate measurements and solid composition are compared with results from CH3SiCl3/H2 mixture. On the basis of the apparent reaction orders and activation energies, experimental kinetic laws are derived. Through IRTF analysis of the gas phase, the partial pressures of the different stable products are correlated with deposition kinetic and solid composition. Results obtained in gas-phase kinetic simulation show a good correlation with the experimental results and a mechanism of homogeneous decomposition is proposed. A better understanding of the role of the principal species in homogenous and heterogeneous phase is obtained through the study of six other gas systems and the roles of some effective precursors are discussed. Finally, infiltration results of porous material models with different precursor systems reveal significant improvements as homogeneity of kinetic deposit.Hence, favourable conditions to silicon carbide infiltration can be obtained by adapting the reactivity of the gas phase, with the choice of initial precursors and homogeneous chemistry associated. Asystematic study of the process evidences promising working windows for the infiltration of pure SiCin porous performs

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Bassil, Siréna. "Procédé propre de production de chaleur et d'électricité à partir d'un biogaz produit à l'échelle domestique : exemples de matériaux catalytiques de reformage du méthane." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10055.

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Le reformage catalytique du méthane en hydrogène, vecteur d'énergie pour les piles à combustibles de type Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), a été étudié sur des matériaux d'anode à base de métaux supportés (NiO/CeO2, NiO-Y2O3-ZrO2) et également sur des catalyseurs de structure définie (La0,8Sr0,2TiO3+δ). La première famille de catalyseurs a été synthétisée par deux méthodes de préparation : la technique d'imprégnation en milieu aqueux et en milieu organique sur des supports du commerce CeO2 et Y2O3-ZrO2 ou préparés au laboratoire, et par le procédé sol-gel. Le titanate de lanthane dopé au strontium a été préparé par la méthode de co-précipitation et également par la méthode sol-gel. La méthode de préparation a un effet important sur les propriétés physico-chimiques des catalyseurs synthétisés et par conséquent affecte à la fois leur activité catalytique en reformage du méthane et leur résistance à l'empoisonnement par le dépôt de carbone. Les catalyseurs à base de nickel supporté sur cérine ont été par la suite dopés avec l'oxyde de magnésium (formation d'une solution solide MgO-NiO) ainsi qu'avec l'oxyde de lanthane (La2O3-NiO) en vue de limiter la formation de carbone sur la surface catalytique et augmenter ainsi la durée de vie des catalyseurs lors du reformage du méthane. Les résultats obtenus montrent que l'effet de promotion de la phase active NiO par MgO ou La2O3 diminue à la fois le dépôt de carbone mais également les performances catalytiques. Les propriétés physico-chimiques et les performances catalytiques de NiO-Y2O3-ZrO2 préparé par le procédé sol-gel ont été comparées à celles de matériaux commerciaux (Aldrich & Jülich) de même composition. Les résultats expérimentaux montrent que les matériaux synthétisés par la méthode sol-gel sont plus actifs en vaporeformage du méthane que ceux du commerce (dans le domaine de fonctionnement d'une pile SOFC) alors qu'ils présentent une activité similaire à ces derniers en reformage à sec du méthane. La quantité de carbone graphitique formée, quoique supérieure à celle observée dans le cas des catalyseurs commerciaux, demeure faible (< 2%). Ce dépôt de carbone ne provoque qu'une légère diminution des performances catalytiques en reformage à sec du méthane. Ceci est probablement lié à la diminution des sites actifs
The catalytic reforming of methane into hydrogen, for direct operation of Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) on methane, was studied on anode materials such as NiO/CeO2, NiO-Y2O3-ZrO2 and La0.8Sr0.2TiO3+δ. The first group of catalysts was synthesized by two methods: the impregnation technique both in aqueous and organic media (commercial and laboratory made CeO2 and Y2O3-ZrO2), and also using sol-gel process. Lanthanumtitanium oxide host structure doped with strontium was prepared both by co-precipitation and sol-gel process. The method of preparation has an important effect on the physico-chemical properties of the synthesized catalysts and affects consequently both their catalytic performances in methane reforming and their resistance to poisoning by carbon deposition. In order to limit carbon formation on the catalytic surface and to increase the lifetime of catalysts during the catalytic reforming of methane, ceria supported nickel based-catalysts were doped with magnesium oxide (forming MgO-NiO solid solution) as well as with lanthanum oxide (La2O3-NiO). The obtained results show that the effect of promotion of NiO active phase by MgO and La2O3 decreases carbon deposition but also the catalytic performances. Physico-chemical properties and catalytic performances of NiO-Y2O3-ZrO2 (Ni-YSZ) prepared by the sol-gel process were compared with those of commercial (Aldrich and Jülich) materials having the same composition. The experimental results showed that materials synthesized by the sol gel method are more active in methane steam reforming than commercial catalysts while sol gel and commercial samples show similar performances in methane dry reforming. Amounts of graphitic carbon, although being higher for sol gel samples compared to commercial ones, remain low (< 2%). This carbon deposit provokes only a slight decrease of catalytic performances of sol gel prepared materials in methane dry reforming, probably by decreasing the number of active sites

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Castanié, Sandra. "Matériaux vitreux auto-cicatrisants pour applications hautes températures." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10059/document.

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Abstract:

Les matériaux vitreux sont de bons candidats pour répondre à des applications à haute température, comme par exemple des joints de scellement pour piles à combustibles ou des revêtements de protection. Ils restent toutefois des matériaux fragiles susceptibles de se fissurer sous sollicitations thermiques ou mécaniques. Des études ont montré qu’ils présentent la capacité de s'auto-réparer sans intervention extérieure, par mécanisme de cicatrisation autonome. Cette dernière est obtenue par ajout d'un agent de cicatrisation (particules actives) à la matrice vitreuse. Lors de l'apparition d'une fissure, les particules métalliques s'oxydent au contact de l'atmosphère à haute température pour former des oxydes fluides qui s’écoulent dans la fissure et forment un nouveau verre par réaction avec la matrice. Nos travaux ont eu pour objectif de comprendre le fonctionnement et les mécanismes de cicatrisation dans la gamme de température 500-800°C, à partir de particules génératrices des oxydes V2O5 et B2O3. Les influences des paramètres environnementaux et de la composition chimique du système sur la capacité de cicatrisation, ont été étudiées in situ par microscopie environnementale à haute température. Afin de répondre à des applications dans le domaine aéronautique, nous avons fait évoluer le système vers de plus hautes températures. La capacité de cicatrisation de nouveaux composites plus réfractaires a été étudiée dans la gamme 1000-1200°C. La mise en œuvre de matériaux auto-cicatrisants en couches minces permet d'envisager des applications en tant que revêtement. Nous avons ainsi montré la faisabilité de dépôts de ces matériaux par la technique d'ablation laser pulsée
Glassy materials are good candidates for high temperature applications, such as sealant for solid oxide fuel cells (SOFC) or protective coatings. To overcome cracking of the glass when subjected to thermal cycles, self-healing has been shown to be a promising solution. The self-healing property is defined as the capacity of a material to recover its mechanical integrity and initial properties after destructive actions of external environment or under internal stresses. An autonomous self-healing of cracks can be achieved using a healing agent (active particles) incorporated into the glass matrix. When a crack occurs, the active particles will oxidize by contact with the atmosphere at high temperature to form fluid oxides capable to fill the crack and to form a new glass after reaction with the glass matrix. Our aim intended to understand the self-healing mechanism in the temperature range of 500-800°C, using particles leading to the formation of the V2O5 and B2O3 oxides. Influence of environmental parameters and chemical composition of the system on the self-healing capability has been investigated using high temperature environmental microscopy (HT-ESEM).In order to access to aeronautical applications, we studied the capacity of more refractory composites to produce crack healing at higher temperature (>1000°C). The elaboration of such self-healing materials as thin layers would enable their application as protective coating. The last part of our work aimed at studying the deposition of glass and active particles by pulsed laser deposition

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Storelli, Martineau Alexandre. "Étude de l’interface lithium métal/polymère pour l’optimisation des batteries lithium métal tout solide." Thesis, 2020. http://hdl.handle.net/1866/25051.

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Abstract:

Le gain en popularité de l’électricité dans le domaine énergétique, observable depuis plusieurs décennies, accentue l’urgence de développer des équipements de stockage efficaces et performants. Les batteries au lithium-ion (Li-ion), commercialisées depuis le début des années 1990, ont presque atteint les limites théoriques imposées par leurs composantes. La recherche s’oriente donc aujourd’hui vers les batteries tout-solide constituées d’une électrode négative de lithium métal. Ces batteries seraient en mesure d’atteindre des densités énergétiques supérieures à celles attribuables aux batteries lithium-ion utilisées et commercialisées à ce jour. Cependant, il subsiste toujours une impasse qui doit être solutionnée afin d’en assurer la viabilité : la formation de dendrites ou de mousse de lithium à la surface de l’électrode négative de lithium métal occasionne le court-circuit des batteries et en réduit l’espérance de vie. Plusieurs pistes de solutions sont proposées afin de réduire ou d’éliminer les problèmes de croissance dendritique et de mousse de lithium. Toutefois, il y a un manque d’information dans la littérature en lien avec la corrélation entre l’état de surface des électrodes négatives (anodes) de lithium métal et les performances électrochimiques de ces dernières. Ce projet de recherche visera donc, entre autres, à étudier l’impact de l’état de surface de l’électrode négative de lithium sur ses performances électrochimiques, dont son temps de vie, sa polarisation et son impédance. Une caractérisation a été effectuée sur les feuilles de lithium étudiées et sur l’interface lithium métal/électrolyte polymère. Suite à l’étude des feuilles sous leur forme native, des dépôts protecteurs d’or, d’aluminium et de fluorure de lithium ont été appliqués par déposition en phase vapeur (PVD) sur le lithium industriel de basse rugosité, afin d’évaluer si ces derniers amélioraient la performance électrochimique des cellules. La caractérisation physique a été effectuée par microscopie de force atomique à effet tunnel (Peakforce-TUNA) et microscopie électronique à balayage (MEB). Ensuite, la caractérisation chimique de chaque feuille de lithium utilisée a été caractérisée principalement par spectroscopie photoélectronique par rayons X (XPS) et par spectrométrie de masse à plasma induit (ICP-MS), permettant respectivement de connaître la composition chimique surfacique et complète des feuilles de lithium. Finalement, l’impact de l’interface lithium métal/électrolyte polymère sur la viabilité des cellules complètes a été déterminé par des cyclages galvanostatiques. Ces batteries ont enfin été observées post mortem par MEB afin d’observer l’impact du cyclage sur l’état interne des cellules. Il a été déterminé que la morphologie des feuilles de lithium et de l’interface lithium métal/électrolyte polymère ont un impact sans équivoque sur la durée de vie et sur la polarisation des cellules étudiées. Une méthode de préparation de surface électrochimique a donc été conçue, en cyclant les électrodes de lithium à basse densité de courant (0,130 mA.cm-2), améliorant ainsi la durée de vie des cellules symétriques exploitant des électrodes de lithium métal.
The increased use of electricity witnessed during the past few decades emphasizes the urgency of developing efficient and performing energy storing devices. Present on the market since the beginning of the 1990s, Lithium-ion (Li-ion) batteries have reached the theoretical limit inherent to their components. Research efforts currently aim at developing all-solid batteries composed of a negative lithium electrode. This type of electrode uses only lithium in its pure metallic state and it has the capacity to attain higher energy densities than those attributable to the lithium-ion batteries. Despite the potential of this promising technology, there is an obstacle that must be overcome in order to ensure its viability: the formation of dendrites and mossy lithium on the surface of the lithium metal negative electrode causes the batteries to short-circuit and reduces their life expectancy. Several solutions have been proposed in the literature in order to either eliminate or mitigate the issues of dendritic growth and mossy lithium. However, published studies do not specifically address the correlation between the state of the surface of the lithium metal and its electrochemical performance when used as the negative electrode (anode). This research project therefore focused on evaluating the impact of the state of the surface the lithium metal negative electrode on its electrochemical performance, such as its lifetime, polarization, and impedance. The lithium sheets and the lithium metal/polymer electrolyte interface were characterized in order to better understand the problematic processes related to the use of the lithium metal in batteries. In addition to studying the sheets in their native form, a protective gold deposit was applied by physical vapor deposition (PVD) on the lithium sheets to determine whether the deposit improved the electrochemical performance of the cells. The physical characterization was performed by using tunnelling atomic force microscopy (Peakforce-TUNA) and scanning electron microscopy (SEM). Each lithium x sheet used was then characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). These chemical characterizations allowed to determine the surface and bulk chemical compositions of the lithium sheets. Finally, in order to understand the impact of the lithium metal/polymer electrolyte interface on the viability of complete cells, galvanostatic cycling, similar to true operating conditions of a battery, was performed. Cross-sections of these batteries were assessed post-mortem by SEM in order to analyze the impact of the cycling density on the internal state of the cells. It has been determined that the morphology of the lithium foils and the lithium metal/polymer electrolyte interface impacted the lifespan and the polarization of the studied cells. An electrochemical surface preparation method was therefore designed by cycling the lithium electrodes at a low current density (0.130 mA.cm-2), thus improving the life of the symmetrical cells composed of lithium metal electrodes.

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Dissertations / Theses on the topic 'Dépôt solide de NaCl'

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