Dissertations / Theses on the topic 'Fibrous matrices'

This thesis is concerned to the study of behaviour of fibre composites with ceramics matrix. The composite consists of pyrolysed polysiloxane matrix reinforced by ceramic fibre Nextel 720. Main aim of this work is optimisation of fibre matrix interface through the selection of suitable precursor of the matrix with respect to temperature stability, sufficient strength and reasonable fracture toughness. Samples of matrices were exposed to the long term heat treatment in the range 1100 – 1500 °C. The mechanical properties as hardness and indentation elastic modulus were determined after heat treatment. Selected precursors of matrices were used for composite fabrication. Elastic modulus and fracture toughness at room and elevated temperatures were studied. Discussion is dedicated to the description of changes in mechanical properties with respect to chemical processes taking place during high temperature exposition. Further, reasons of fracture behaviour of composite materials are discussed, and finally, gained knowledge and outlined possibilities of subsequent development are summarised.

This thesis examines the possibility of reinforcing thermoplastic matrices, notably polypropylene (PP) and polyhydroxyalkanoates (PHAs), by (a vegetable fibre) flax. An effort is made to enhance/optimise the mechanical properties of flax, PP composites through a micromechanical and macromechanical study. The fibrc'matrix interface is modified via chemical modifications as well as modifications in processing parameters (transcrystallinity). Effects of parameters like fibre length, fibre volume fraction and fibre-matrix interface modification on the mechanical properties of long flax fibre reinforced PP composites (compression moulded) as well as short flax fibre based composites (injection moulded) are studied. In order to get a better insight in the importance of these different parameters for the optimisation of composite performance, the experimental results are compared with model predictions using micromechanical models for random short-fibre-reinforced composites. For the injection moulded composites, different compounding routes are used and compared. The moisture resistance (pick-up and diffusivity) as well as dimensional stability (swelling) of natural fibre mat reinforced thermoplastics (NMTs), based on different kinds of flax fibres and PPs, are studied. The effects of a novel fibre upgrading method for flax fibres (DuralinTM) on the moisture pick-up and residual tensile properties of NMT composites are explored. Biodegradable composites based on flax fibre and PHAs are analysed. It is observed that addition of (cheap) flax fibre to polyhydroxybutyrate (PHB) could be advantageous as far as cost-performance of biopolymer composites is concerned. especially for stiffness critical applications. Mechanical properties of `biocomposites' manufactured through different routes (i. e. injection moulding and compression moulding) are compared. Addition of cheap flax fibres to an expensive and brittle PI IA composite leads to enhanced toughness of the composites. Abstract A life cycle assessment (LCA) study on glass-fibre-mat-reinforced-thermoplastic (GMT) and NMT manufactured by a current production method for thermoplastic prepregs followed by compression moulding into an automotive and non-automotive part is carried out.

Mestrado em Materiais Derivados de Recursos Renováveis
O trabalho descreve a preparação e caracterização de matrizes nanofibrosas obtidas por electrospinning combinando o álcool polivinílico (PVA) como polímero de suporte e o quitosano e o sulfato de dextrano como biopolímeros polielectrólitos com capacidade para conferir potencial bioactividade e propriedades funcionais atractivas. Foram determinadas e caracterizadas as concentrações poliméricas ideais em solução para a preparação das matrizes. Soluções que combinem elevada condutividade eléctrica e viscosidade intermédia revelaram-se mais eficazes para este processo. Concentrações de 9% (m/v) para o PVA, 0,5% (m/v) para o quitosano e 170% (m/v) para o sulfato de dextrano revelaram-se as mais apropriadas para a produção de matrizes variando os diâmetros das suas fibras entre os 160 e os 380 nm. A matriz de PVA é a que mais deformação até ruptura consegue sofrer; a adição de quitosano promove maior resistência à ruptura e a combinação dos três polímeros torna a matriz bastante frágil. A matriz de PVA aparenta ser a mais hidrofílica e com maior capacidade de absorção de água, a adição de quitosano aumenta a hidrofobicidade e diminui a capacidade de absorção de água e o sulfato de dextrano confere hidrofilicidade intermédia e absorções de água bastante irregulares. ABSTRACT: This study describes the preparation and characterization of nanofibrous mats obtained by electrospinning (ES) of poly(vinyl alcohol) (PVA) and chitosan in a dilute acetic acid solution (2%(v/v)), and dextran sulphate in aqueous solution. The ideal polymeric concentrations were calculated based on SEM morphology of the fibers. The combination of intermediary viscous and high conductivity solutions appears to be the more appropriated to prepare the nanofibrous mats. The ideal concentrations were 9% (w/v) for PVA, 0.5% (w/v) for chitosan and 170% (w/v) for dextran sulphate; under these conditions the mats where composed by PVA+chitosan and dextran sulphate fibers with 160 and 380 nm average diameter, respectively. PVA matrix seems to be the one which supports higher elongation; PVA+chitosan matrix had the higher tensile strength and Young modulus. PVA+dextran sulphate mats showed intermediate characteristics; those obtained from PVA+chitosan+dextran sulphate were very fragile and showed the worst mechanical properties. PVA matrix also seems to be the most hidrofilic one while the addiction of chitosan raises the hydrophobicity of the matrix. Dextran sulphate provides once more intermediary characteristics when added to other mats. The ability to absorb water seems to be higher on the PVA matrix (the most hydrophilic one) and lower on the PVA+chitosan matrix (the most hydrophobic one). Any addiction of dextran sulphate provides high heterogeneity in the absorption profile of the fibrous mats.

O presente estudo visou o desenvolvimento de biocompósitos a partir de matrizes poliméricas e reforços, com a maior proporção possível de componentes oriundos de fontes naturais. As resinas fenólicas são amplamente conhecidas e utilizadas devido à suas excelentes propriedades como estabilidade térmica e dimensional, resistência à chama e resistência química, porém, a matéria-prima utilizada na preparação desta resina (basicamente fenol e formaldeído) é obtida de fonte não-renovável. Assim, a substituição desses reagentes por equivalentes naturais corresponde a uma alternativa que vem ao encontro das preocupações atuais relacionadas com o meio ambiente, assim como pode ser vantajosa do ponto de vista econômico. Visando o aproveitamento de tanino e lignina, foi considerado o uso destas macromoléculas de origem vegetal como substitutas do fenol na preparação de resinas fenólicas do tipo resol: lignofenólica (lignina-fenol-formaldeído), lignina-formaldeído e taninofenólica. Além disso, o glioxal, um aldeído que pode ser obtido de fontes naturais, foi utilizado em substituição ao formaldeído em resinas glioxal-fenol do tipo resol e novolaca. As resinas preparadas foram caracterizadas usando espectroscopia na região de infravermelho (IV), ressonância magnética nuclear (1H e 13C RMN), termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e cromatografia de exclusão por tamanho (SEC). Estas resinas foram posteriormente utilizadas na preparação de termorrígidos, caracterizados por cromatografia gasosa inversa (IGC), e compósitos reforçados com fibras lignocelulósicas de sisal, com celulose isolada de sisal e celulose microcristalina, sendo os reforços caracterizados quanto à composição, cristalinidade, resistência à tração, IV, microscopia eletrônica de varredura (MEV), IGC, TG e DSC. Assim, compósitos com elevada proporção de materiais provenientes de fontes renováveis foram obtidos. Os compósitos foram caracterizados por várias técnicas, tais como, ensaio resistência ao impacto Izod, MEV, ensaio de absorção de água, análise térmica dinâmico-mecânica (DMTA), além de TG e DSC. Os resultados obtidos indicaram que a lignina e o tanino podem substituir com sucesso o fenol na preparação das matrizes fenólicas, sem que ocorra prejuízo para a resistência ao impacto, que corresponde a uma propriedade muito importante para compósitos. A absorção de água aumentou quando tanino e lignina estavam presentes na matriz, porém a variação observada não foi muito significativa, não inviabilizando o uso dos materiais obtidos em ambiente exposto à umidade. A utilização da fibra lignocelulósica de sisal e de celulose como agentes de reforço nas matrizes resultou na melhoria das propriedades mecânicas dos compósitos, aumentando a resistência ao impacto e a rigidez dos mesmos, relativamente ao termorrígido. Os compósitos reforçados com fibra lignocelulósica de sisal foram os que apresentaram maiores valores de resistência ao impacto, provavelmente devido ao comprimento destas fibras, o que contribui para a distribuição eficiente de tensões ao longo da matriz. Além disso, os resultados mostraram que a celulose de sisal e a microcristalina também podem ser consideradas como um bom material de reforço, pois apesar de não terem aumentado a resistência ao impacto de forma tão significativa, os compósitos reforçados com estes materiais absorveram menor quantidade de água, com relação àqueles reforçados com fibras lignocelulósicas de sisal. Entre os compósitos de matriz taninofenólica o reforçado com 50% de fibra de sisal foi o que apresentou a maior resistência ao impacto (416 J m-1), elevada rigidez e o menor módulo de perda, confirmando a boa interação na interface fibra/matriz deste compósito. O compósito lignofenólico reforçado com 30% de fibra lignocelulósica de sisal apresentou excelentes propriedades, como elevada resistência ao impacto (459 J m-1). Os parâmetros obtidos via IGC indicaram que as interações entre a matriz lignofenólica e a fibra de sisal devem ocorrer principalmente através de interações favoráveis entre os sítios ácidos e os sítios básicos destes materiais, possibilitando o estabelecimento de ligações hidrogênio na interface fibra/matriz. Adicionalmente, a presença de estruturas típicas de lignina na resina e nas fibras deve intensificar a afinidade entre ambas aumentando a \"molhabilidade\" da fibra durante a etapa de impregnação, intensificando a adesão fibra/matriz. As boas propriedades do compósito de matriz lignofenólica incentivaram o desenvolvimento de uma matriz em que o fenol foi totalmente substituído pela lignina, a matriz lignina-formaldeído. O compósito de matriz lignina-formaldeído reforçado com 40% de fibra de sisal foi o que apresentou a maior resistência ao impacto (512 J m-1) entre todos os compósitos preparados no presente estudo, sendo o mais indicado no caso de aplicações em que a resistência ao impacto seja um fator determinante. As imagens de MEV deste compósito revelaram uma excelente interação na interface fibra/matriz. Adicionalmente, o compósito de matriz lignina-formaldeído reforçado com 70% de fibra de sisal foi o compósito preparado com maior proporção de matérias-primas de fontes renováveis. Este compósito apresentou elevada resistência ao impacto (406 J m-1) e absorção de água comparável ao dos compósitos reforçados com menores proporções de fibras. Os compósitos reforçados com celulose de sisal e celulose microcristalina foram os que apresentaram o maior módulo de armazenamento e, portanto, maior rigidez, como consequência de a celulose ser um material de alta cristalinidade que pode agir como entrecruzador físico, aumentando a rigidez dos materiais. Os compósitos de matriz glioxal-fenol novolaca foram os compósitos que apresentaram a menor absorção de água, muito inferior à apresentada pelo compósito de matriz fenólica que é tradicionalmente usado. O compósito glioxal-fenol novolaca reforçado com celulose microscristalina apresentou absorção de água comparável à do termorrígido fenólico, com a vantagem de ser preparado com elevada proporção de materiais provenientes de fontes renováveis. No geral os compósitos, que foram preparados com elevada proporção de materiais obtidos de fontes renováveis, apresentaram excelentes propriedades, comparáveis ou até superiores aos materiais produzidos com matérias-primas provenientes de fontes não-renováveis. Estes compósitos apresentam potencial para diversas aplicações, como em partes internas de automóveis e aeronaves.
The present study aimed at developing biocomposites combining polymeric matrices and reinforcement agents, employing the highest possible proportion of materials obtained from natural sources. Phenolic resins are widely known and used due to their excellent properties, such as dimensional and thermal stability, flame resistance and chemical resistance. However, raw materials used in the production of phenolic resins, namely phenol and formaldehyde, are obtained on a large-scale from non-renewable sources. Hence, the replacement of these reagents by equivalent ones obtained from non-fossil sources is interesting from both the environmental and economical perspectives. In this study, lignin and tannin, two macromolecules obtained from natural sources, were employed as substitutes of phenol in the preparation of resol-type phenolic resins: lignophenolic (lignin-phenol-formaldehyde), lignin-formaldehyde and tannin-phenolic. Also, the glyoxal, an aldehyde that can be obtained from natural sources, was used as a substitute for the formaldehyde in the preparation of resol and novolac-type glyoxal-fenol resin. The resulting resins were analyzed using infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance (1H and 13C NMR), thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC) and size exclusion chromatography (SEC). These resins were later used in the preparation of thermosets and composites reinforced with natural materials: lignocellulosic sisal fiber, cellulose isolated from sisal and microcrystalline cellulose. As a result, new composites with high proportion of materials obtained from renewable sources were developed. These composites were analyzed by Izod impact strength test, SEM, water absorption test, dynamic mechanical thermoanalysis (DMTA), TG and DSC. Thermosets were analyzed by all the tests applied to composites and also inverse gas chromatography (IGC). Reinforcements were analyzed by X ray diffraction, tensile strength test, scanning electron microscopy (MEV), IGC, IV, TG and DSC. Results indicated that lignin and tannin can successfully replace the phenol in the preparation of phenolic thermoset matrices, resulting in materials with equivalent properties, especially that of the impact strength, which represents an important property for a composite. The use of lignocellulosic sisal fiber and the celluloses as a reinforcement agent in the matrices resulted in composites with improved mechanical properties compared to the thermosets, including higher impact strength and higher stiffness. The composites reinforced with lignocellulosic sisal fibers presented the highest values of impact strength, probably due to the length of these fibers, which contributes to an efficient distribution of the tension along the matrix. Results also revealed that sisal and microcrystalline celluloses are good reinforcement agents. Although they led to a relatively lower impact strength increase, the composites reinforced with these celluloses absorbed less water than those reinforced with lignocellulosic sisal fibers. Among the composites of tannin-phenolic matrix, the composite reinforced with 50% of lignocellulosic sisal fibers presented the highest impact strength, the lowest loss modulus, and yet a high stiffness, confirming its good interaction in the fiber/matrix interface. The lignophenolic composite reinforced with 30% of lignocellulosic sisal fiber presented excellent properties such as a high impact strength. The parameters obtained by IGC indicated that the interactions between the lignophenolic matrix and the sisal fiber occur mainly by means of favorable interactions between the acid sites and basic sites of these materials. These interactions allow the establishment of hydrogen bonds in the fiber/matrix interface. In addition, the presence of typical structures of lignin in both resin and fibers improves the affinity between these two components, increasing the \"wettability\" of the fibers during the impregnation step and, consequently, increasing the fiber/matrix adhesion. The good properties of the lignophenolic composite encouraged the development of a matrix in which the phenol was totally replaced by lignin: the lignin-formaldehyde matrix. The lignin-formaldehyde composite reinforced with 40% of sisal fiber presented the highest impact strength compared to all other composites prepared in this study. Hence, this composite is the most suitable for applications where the impact strength is a crucial factor. The SEM images of this composite revealed an excellent interaction in the fiber/matrix interface. In addition, the lignin-formaldehyde composite reinforced with 70% of sisal fibers, which is the composite prepared with the highest proportion of natural materials, also presented excellent properties, such as high impact strength and low water absorption equivalent to that of composites reinforced with smaller proportion of fibers. The composites reinforced with sisal and microcrystalline cellulose presented the highest storage moduli and, therefore, the highest stiffness. This occurs mainly because cellulose is a material of high-crystallinity that can act as a physical cross-linker, increasing the stiffness of the materials. The composites of novolac glyoxal-phenol matrix presented the lowest water absorption. Actually, much lower than that of phenolic (phenol-formaldehyde) composite that is worldwide used. The novolac glyoxal-phenol composite reinforced with microcrystalline cellulose presented water absorption comparable to that of phenolic thermoset, with the advantage of having high proportion of materials from renewable sources in its composition. In summary, the composites prepared with high proportions of materials obtained from renewable sources, presented excellent properties, comparable or superior to those of materials derived from non-renewable sources. Results indicate that these new composites are feasible and interesting alternatives for a range of applications, including the manufacturing of automobile and aircraft internal parts.

L'objectif de ce travail est l'élaboration d'un Composite Ciment-Fibres de Polypropylène présentant un comportement mécanique ductile et durable. La première étape est consacrée à la définition de la matrice du composite. Elle montre l'intérêt de l'emploi de polymères synthétiques pour diminuer la sensibilité des composites vis-à-vis de la dessiccation. La comparaison du renfort par des fibres de polypropylène à celui par des fibres de verre justifie le choix des fibres de polypropylène pour obtenir un composite ductile durable. Les mécanismes de renfort avec ce type de fibres sont régis par un mode frictionnel et uniquement influencés par les propriétés intrinsèques de la fibre. Les fibres de polypropylène amènent au composite un comportement mécanique en flexion d'un matériau élastique plastique parfait voire écrouissable. Ce comportement mécanique peut être modélisé par une méthode basée sur la détermination de la loi moment - courbure obtenue à partir des caractéristiques mécaniques du composite en traction et en compression pures, et des équations d'équilibre de la section
The aim of this research program was to develop a Polypropylene Fibre Reinforced-Cement Composite (PFRCC) exhibiting both ductility and durability. The first step focused on the matrix mixture proportioning. This highlighted the potential use of synthetic polymers in order to reduce the composites sensibility to desiccation. An examination of the relative performances of polypropylene and glass as reinforcing fibres showed that polypropylene-based composites presented the best combination of ductility and durability. The bond between the fibre and the matrix is essentially controlled by friction and therefore is only influenced by the intrinsic properties of the fibre. The PFRCC behavior in flexure is that of an elastic-plastic material, showing some strain-hardening. This mechanical behavior can be modelled using a technique based on the moment-curvature law obtained from the mechanical properties of the composite in pure tension and compression, and the equilibrium equations of the section

En el campo de la Ingeniería Civil, existe una búsqueda permanente de mejorar las características de materiales de matrices cementicias así como la aplicación de distintos tipos de fibras para su refuerzo, particularmente desde que se prohibió el empleo de amianto. La aplicación de fibras sintéticas es parte de estas continuas investigaciones existiendo algunas cuyo resultado ha sido aprobado y su uso comercial se encuentra establecido como es el caso del polipropileno, por ejemplo. Paralelamente, el destino final de residuos sigue siendo un tema preocupante tanto por el incremento en su generación como por los recursos físicos y económicos que se requieren para tal fin. En el presente trabajo se realiza el estudio de la valorización de fibras sintéticas obtenidas de residuos post-consumo cuando son empleadas como refuerzo de matrices cementicias. Se emplean fibras elaboradas a partir de envases post-consumo de polietileno tereftalato (PET) y polietileno de alta densidad (HDPE), hebras mono y multi-filamentos producidas en la elaboración de escobas, así como las obtenidas de los residuos generados en la instalación y sustitución del cableado de Sistemas de Telecomunicaciones (fibra óptica). Se realiza la caracterización física y mecánica de estos materiales residuales, así como el estudio de su durabilidad al estar inmersos en medios alcalinos y, particularmente, en matrices cementicias. Para la elaboración de muestras de mortero reforzado con fibras provenientes de estos residuos se emplearon probetas prismáticas a las cuales se les realizaron los ensayos de flexión y compresión. Estos ensayos permitieron relacionar los valores obtenidos de los morteros fibrorreforzados (FRM) con los de un mortero de iguales características sin refuerzo de fibras. Estos ensayos permitieron obtener las curvas esfuerzo/deformación y tensión/deformación específica que sirvieron para determinar los módulos elásticos, tenacidad e índices de tenacidad para cada una delas muestras elaboradas. Finalmente se profundizó el estudio en la valorización de residuos plásticos de envases post-consumo, particularmente polietileno tereftalato (PET), empleándolos como refuerzo de morteros de matriz cementicia. Luego de continuarse con la caracterización del PET empleado, profundizado en su durabilidad y aplicados procedimientos sencillos de producción, se han elaborado fibras de 1 x 18 mm2 , con corte de cizalla, y 4 x 18 mm2 , 4 x 35 mm2 y 4 x 50 mm2 cortadas mediante destructoras de documentos. Con estas fibras se han elaborado muestras laminares que se sometieron a ensayo de flexión de 3 y 4 puntos. Estos ensayos permitieron obtener las curvas esfuerzo/deformación y tensión/deformación específica para determinar su capacidad resistente así como los módulos elásticos a flexión, tenacidad e impacto en cada una de las muestras. Los resultados obtenidos muestran que estas fibras pueden ser una opción de refuerzo, sobre todo orientadas a la producción de FRM en países en vías de desarrollo, debiéndose adecuar tanto su forma de producción como las dimensiones de las probetas al elemento constructivo que se pretenda desarrollar.
Fernández Iglesias, ME. (2013). Refuerzo de Matrices Cementicias mediante la Valorización de Fibras Sintéticas provenientes de Residuos Post-Consumo [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27551
TESIS

Dans le cas de composites ceramiques a fibres continues, l'existence de plusieurs mecanismes de degradation peut rendre le comportement non-lineaire, la caracterisation necessitant alors une approche specifique a chaque type de materiau. On developpe une telle approche dans le cas de deux composites tisses c/sic et sic/sic. On realise et on interprete des essais mecaniques a partir d'eprouvettes de traction, de flexion et d'eprouvettes entaillees. On propose une approche theorique du comportement mecanique pour illustrer les resultats experimentaux

L'etude des interactions chimiques entre une fibre de carbone et une matrice tial et leur influence sur le comportement mecanique du composite intermetallique a ete realisee dans le domaine de temperature 1000/1200c correspondant aux conditions severes d'elaboration. On met en evidence une forte reactivite conduisant a la formation de carbures et s'accompagnant d'une degradation de la tenue mecanique. L'etude cinetique montre en outre qu'aucune consolidation ne peut etre obtenue sans l'interposition d'une barriere de diffusion. Les oxydes al2o3 et y2o3 qui peuvent jouer ce role ont ete deposes par p. V. D. Sur la fibre et testes. L'yttium, bien que deposee en faible epaisseur, est parfaitement cristallisee et constitue une barriere chimique particulierement efficace. Le comportement thermomecanique est teste sur des microcomposites c/y2o3/tial. On observe une amelioration notable par rapport a celle des alliages intermetalliques de la tenacite du composite due au faible couplage mecanique entre fibre et matrice

Le micro-environnement tumoral joue un rôle dans la croissance, l'invasion tumorale et la résistance aux traitements. Il est essentiel de comprendre les mécanismes qui régulent la communication entre les cellules tumorales et ce micro-environnement pour développer des thérapies efficaces. Dans ce contexte, les protéases extracellulaires de la famille des Adamalysines sont des acteurs importants dans la progression tumorale en agissant sur le remodelage de la matrice extracellulaire (MEC) et la biodisponibilité des médiateurs de communication cellulaire tels que les cytokines, les chimiokines et les facteurs de croissance. Mes travaux ont mis en évidence une nouvelle interaction entre ADAM12, un marqueur mésenchymateux induit au cours de la transition épithélio-mésenchymateuse (EMT) dépendante du TGF-β et ZO-1, une protéine d’échafaudage exprimée dans des jonctions serrées de cellules épithéliales. Ces deux protéines sont redistribuées, dans des structures de type invadopodes pour promouvoir la dégradation de la MEC. Nous avons par ailleurs réalisé un criblage in silico qui nous a permis d’identifier un cluster d’adamalysines dont les gènes sont co-exprimés chez des patients atteints d’un carcinome hépatocellulaire. Parmi ces adamalysines, nous avons mis en évidence la protéine ADAMTS12, qui joue un rôle clé dans le développement de la fibrose hépatique en lien avec une réponse inflammatoire aigüe ou chronique
Tumor microenvironment plays a major role in tumor growth, invasion and resistance to treatments. Understanding the mechanisms that regulate communication between tumor cells and their microenvironment is essential to develop effective therapies. In this context, Adamalysin extracellular proteases play major role in tumor progression, by modulating the extracellular matrix (ECM) remodeling and the bioavailability of cell communication mediators such as cytokines, chemokines and growth factors. My work revealed a new interaction between ADAM12, a mesenchymal marker induced during the epithelial-mesenchymal transition (EMT) dependent on TGF-β and ZO-1, a scaffolding protein expressed in tight junctions of epithelial cells. Both proteins are redistributed in invadopodia-like structures to promote ECM degradation. In a second study, we carried out an in silico screening that allowed us to identify a cluster of Adamalysin genes co-expressed in patients with hepatocellular carcinoma. Among these Adamalysins we have studied the protein ADAMTS12 in more details, and shown that this protein plays a key role in the development of liver fibrosis involving an acute or chronic inflammatory response

Ce travail de recherche est axé sur le développement de composites à liant phosphatique et fibres de renfort en verre E pour diverses applications structurales en Génie Civil. Dans une première partie, un bilan bibliographique nous permet d'identifier les principaux facteurs aux différentes échelles (nano, micro, méso et macro) ayant une influence sur le comportement global de composites à matrice minérale. Dans un second temps, les propriétés mécaniques et physico-chimiques des constituants sont présentées. Nous développons une méthodologie spécifique de caractérisation en traction, en compression et en cisaillement. Le développement de procédures expérimentales particulières en compression et en cisaillement permet l'identification des lois de comportement et l'évaluation des seuils d'endommagement et charges de rupture. La prévision des différents termes de rigidité élastique des systèmes composites est évaluée à partir d'expressions reprenant les principes de base de la micromécanique des composites. L'analyse du comportement à rupture est abordée au plan mésoscopique en considérant deux critères de résistance en plasticité, anisotropie (Tsai-Wu) et en contrainte normale, de cisaillement (Mohr-Coulomb). La deuxième partie de la recherche est consacrée à l'étude d'éléments structuraux mettant en oeuvre les formulations pultrudés de ces systèmes composites. L'expérimentation de poutres, présentant un rapport de la hauteur de la section à la portée de la poutre compris entre 1/15 et 1/50, met en évidence des modes de rupture spécifiques confirmant les faibles caractéristiques du matériau vis-à-vis de l'effort tranchant, du cisaillement interlaminaire et de la décohésion fibre/matrice. L'optimisation de la conception et du dimensionnement des poutres se poursuit en considérant des modifications d'ordre technologique : modification des sections par addition d'entretoises, confinement des sections par tressage circonférentiel, application d'un confinement par stratification directe. Pour chaque type de structures, nous cherchons à définir les limites de validité des méthodes de dimensionnement usuelles en examinant plus particulièrement la conformité des hypothèses de calcul (Navier-Bernoulli, Saint Venant), la cohérence des équations d'équilibre au regard de la cinématique dans chaque section. Dans un second temps, nous considérons des développements intégrant les non linéarités de comportement ou des modèles d'équilibre de type force adaptés à la redistribution interne des efforts tranchants.

Des poudres de magnesie sont preparees par differentes techniques de synthese; precipitation, citrate amorphe, emulsions. Des particules de granulometrie variable, en forme de feuillets, cubes, spheres ou batonnets, sont ainsi obtenues. L'influence de ces parametres granulometriques, ainsi que de l'etat d'agglomeration, sur les proprietes des poudres, est etudiee en terme de comportement a la compaction en voie seche et aptitude au frittage. Parallelement, ces poudres de synthese sont comparees a une poudre commerciale performante mais resultant d'une etape de broyage; poudre pure ou poudre activee, soit par la presence d'additifs de frittage, soit par enrobage sol-gel. Ces quelques aspects de la technologie ceramique conduisent pour finir a l'ebauche d'un composite a renfort carbone tridimensionnel et matrice magnesie (issue d'une poudre commerciale): realisation d'un preimpregne et analyse des moyens de reduction de la porosite residuelle au sein du composite par utilisation de solutions de post-infiltration. Il est ainsi montre les divers aspects de l'optimisation des proprietes d'un c. M. C. Les resultats obtenus laissent envisager la possibilite d'utilisation d'une poudre de synthese, particules submicroniques de morphologie cubique, ainsi que du procede sol-gel pour la realisation d'une poudre hybride constituee d'un cur cristallin et d'un revetement amorphe, le xerogel

This is exploratory research, driven by industry requirements for a new and flexible manufacturing process which incorporates and exploits high performance materials for novel applications. The research was an investigation of the feasibility of the production of metal adaptive composites by embedding active/passive fibres, using an innovative Ultrasonic Consolidation (UC) technique. The UC process combines the ultrasonic welding of metals with layered manufacturing techniques, to produce freeform metal components using high-frequency, low-amplitude, mechanical vibration. In this study, two key mechanisms were identified which lead to embedding of fibres within a metal matrix, known as the surface effect and volume effect. The surface effect describes the interfacial friction between the two mating surfaces, while the volume effect concerns the internal stresses and plastic deformation within the metal, during ultrasonic oscillation.

Les composites à matrice céramique (CMC) sont des matériaux constitués d’une matrice céramique renforcée par des fibres céramiques continues (généralement à base de SiC ou de C). Le travail de thèse présenté, réalisé en collaboration avec Snecma Propulsion solide et l’Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie, a pour objectif d’introduire des matériaux CMC au sein de pièces de moteurs d’avions civils, concurrençant ainsi les alliages métalliques actuellement utilisés. Pour ce faire, les matériaux CMC devront répondre aux exigences propres à l’aéronautique civil, à savoir qu’ils devront présenter une longue durée de vie en atmosphère oxydante dans une gamme de basse température (400-600°C) et avoir un coût compétitif. Dans ce contexte, des matériaux CMC constitués de fibres SiC de première génération, de coût moins élevé, sont étudiés, mais leur inconvénient majeur est leur plus grande sensibilité à l’oxydation. Des matrices auto-cicatrisantes multicouches à base de Si, B, et C ont été développées ces dernières années afin d’assurer une tenue à l’oxydation des fibres, mais elles ne sont pas opérantes dans la gamme de température imposée. Compte tenu d’études précédemment réalisées et des exigences requises pour l’application visée, l’objectif du travail présenté dans ce mémoire est de proposer des solutions pour améliorer la tenue à l’oxydation de renforts fibreux à base de fibres de SiC de première génération, dans la gamme de température 400-600°C, en évitant un surcoût de production trop important
Continuous fiber-reinforced ceramic matrix composites (CFCCs) are an important class of materials for structural applications at elevated temperatures because of their improved flaw tolerance, large fracture resistance, improved toughness by crack deflection and crack bridging mechanism, low density and noncatastrophic mode of failure comparing with metallic materials. Fibers play a critical role in both the processing and performance of CFCCs. SiC-based fibers are considered leading candidate materials in the aerospace application, such as engine turbines. However, the major shortcoming of SiC-based fibers is their oxidative embrittlement and degradation, which is caused by the oxygen ingression from the micro cracks and interstitials in the composites, is the dominant life-limiting phenomenon of non-oxide composites. This study carried out with the financial supply of both Snecma Propulsion Solide and Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie has for objective to integrate SiC-based as reinforcement in CFCCs for civil aircraft engine application. In order to reach this objective, it is imperative to find a novel approach to diminish the oxygen ingression by developing protective fiber coatings

Avant d'hydrogéner la ryanodine par le processus électrocatalytique, nous avons effectué une étude dans le but de choisir l'électrocatalyseur et l'électrolyte adéquats. Nous avons déterminé que l'électrocatalyseur à base de Rhodium est le plus efficace pour l'hydrogénation de cycle pyrrolique et qu'une solution saline acide peut servir d'électrolyte. L'étude a été menée avec des molécules témoins de type pyrrole-2-carboxylate d'alkyle. Nous avons ainsi déterminé que le processus d'hydrogénation électrocatalytique est chimiosélectif au cycle pyrrolique sans modifier la fonction ester des molécules. On a réussi à hydrogéner la ryanodine par voie électrocatalytique et catalytique mais avec les deux procédés la réaction n'est pas diastéréosélective. Nous avons fabriqué des électrocatalyseurs à partir de fibres d'alumine de type alpha et éta, des fibres de carbone-graphite et des fibres de carbone activé. Nous avons constaté que la surface des fibres d'alumine alpha n'est pas modifiée chimiquement ou physiquement suite à divers traitements. L'oxydation des fibres de carbone-graphite avec l'oxygène et l'acide nitrique a modifié leurs propriétés d'adsorption de façon à influencer le résultat d'HEC du phénol. On a aussi déterminé que les fibres de carbone activé ne sont pas adéquates pour l'HEC du phénol."--Résumé abrégé par UMI.

La mutation de nos activités industrielles vers le développement durable est l’un des plus gros enjeux humains du 21ème siècle. L’utilisation de la biomasse dans divers domaines tels que l’énergie, la construction et les matériaux est une réponse face à la raréfaction des ressources fossiles et face aux risques écologiques. Les objectifs de cette thèse sont de créer de nouveaux matériaux les plus bio-sourcés possibles et d’optimiser les propriétés de ces matériaux en vue d’une éventuelle utilisation industrielle. Les travaux présentés ici traitent de la fabrication de matériaux composites à renforts de fibres naturelles, ayant pour matrice des résines bio-sourcées. Les ressources végétales principalement étudiées ici sont les tannins, utilisés pour la réalisation de : - Composites à matrice tannin – hexamine - Composites à matrice tannin – résorcine – aldéhyde Les tannins végétaux ont également été étudiés pour la conception de bio-plastiques tannin – alcool furfurylique pouvant être appliqués à la fabrication de composites. Les panneaux composites ont été réalisés en laboratoire et analysés mécaniquement en se basant sur des méthodes normatives européennes. Les résines ont également été caractérisées à l’aide de diverses techniques telles que l’analyse thermomécanique (TMA) ou la spectroscopie de masse MALDI-ToF. Au final, ces travaux ont permis de réaliser des matériaux composites hautement bio-sourcés, aux propriétés homogènes et reproductibles satisfaisant en outre les exigences d’emploi de plusieurs normes européennes
Changing our industrial activities towards sustainable development is one of the major human concerns of the 21th century. The use of biomass in various areas like energy, construction and materials is an answer to the future scarcity of fossil resources and to the ecological risks. The objectives of this thesis are to create new materials with the highest bio-based content possible and then to optimize these materials properties for a potential industrial use. The work presented here is about the fabrication of composite materials reinforced with natural fibers, using bio-based resins as a matrix. The main vegetable resources studied here are tannins, used to make: - Tannin – hexamine matrix composites - Tannin – resorcinol – aldehyde matrix composites Vegetable tannins were also studied to prepare tannin – furfuryl alcohol bio-plastics that may be used in the composites fabrication. The composites boards were made in laboratory and mechanically analyzed based on European norms methods. Resins were also characterized using various techniques such as thermomechanical analysis (TMA) or MALDI-ToF mass spectrometry. The end results of this work is the fabrication of highly bio-based composite materials, with homogenous and repeatable properties that furthermore satisfy several European norms requirements

- Matrix modification of jute/polypropylene composites with MAHgPP - Fibre surface modification for epoxy/jute composites, including: NaOH treatment, silane coupling agents, epoxy dispersion and their combinations - Investigation the influence of modification on the performance of jute fibre and jute compostites
Untersuchungen zum mechanischen und thermischen Verhalten sowie zur Benetzung von Jute­fasern im Ausgangszustand, nach Entwachsen und nach Oberflächenmodifikation, mit dem Ziel einer Verwendung als Verstärkungsfasern in Verbundwerkstoffen. Untersuchungen zum mechanischen und thermischen Verhalten sowie zur hygrothermischen Alterung von Jute/Polypropylen (PP) Verbunden. Einfluss des PP-Typs, der Modifizierung der Matrix mit Maleinsäureanhydrid gepfropftem PP und des Faservolumengehalts.Untersuchung der Grenzschicht in Jute/Epoxidharz Verbunden in Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften nach Alkalibehandlung und Oberflächenmodifikation der Jutefasern. Jutefasern haben gute spezifische mechanische Eigenschaften. Die Einzelfasereigenschaften unterliegen der bei Naturfasern üblichen Streuung der mechanischen Eigenschaften. Im Gegensatz zu konventionellen Verstärkungsfasern (Glas, Carbon) nimmt wachstumsbedingt mit zunehmendem Faserquerschnitt die Festigkeit tendenziell zu. Faseroberflächenbehandlungen verbessern die Benetzbarkeit, erhöhen die thermische Stabilität und reduzieren die Feuchteaufnahme sowie den Diffusionskoeffizient. Jute/Polypropylen-Verbunde Chemische und physikalische Wechselwirkungen zwischen Faser und MAHgPP nach optimierter Kopplerauswahl verbessern in Abhängigkeit vom PP-Typ die Grenzflächenscherfestigkeit und die mechanischen Eigenschaften. Durch Einbeziehen der Grenzflächeneigenschaften können mit einer modifizierten Mischungsregel die Zugfestigkeiten der Verbunde beschrieben werden. Jute/Epoxidharz-Verbunde Faseroberflächenbehandlungen mit Natronlauge, Organosilanen, Epoxiddispersionen und deren Kombinationen führen zu verbesserter Benetzung, reduzierter Wasseraufnahme und verbesserter Haftung sowie verbesserten mechanischen Eigenschaften in Jute/Epoxidharz-Verbunden

- Matrix modification of jute/polypropylene composites with MAHgPP - Fibre surface modification for epoxy/jute composites, including: NaOH treatment, silane coupling agents, epoxy dispersion and their combinations - Investigation the influence of modification on the performance of jute fibre and jute compostites.
Untersuchungen zum mechanischen und thermischen Verhalten sowie zur Benetzung von Jute­fasern im Ausgangszustand, nach Entwachsen und nach Oberflächenmodifikation, mit dem Ziel einer Verwendung als Verstärkungsfasern in Verbundwerkstoffen. Untersuchungen zum mechanischen und thermischen Verhalten sowie zur hygrothermischen Alterung von Jute/Polypropylen (PP) Verbunden. Einfluss des PP-Typs, der Modifizierung der Matrix mit Maleinsäureanhydrid gepfropftem PP und des Faservolumengehalts.Untersuchung der Grenzschicht in Jute/Epoxidharz Verbunden in Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften nach Alkalibehandlung und Oberflächenmodifikation der Jutefasern. Jutefasern haben gute spezifische mechanische Eigenschaften. Die Einzelfasereigenschaften unterliegen der bei Naturfasern üblichen Streuung der mechanischen Eigenschaften. Im Gegensatz zu konventionellen Verstärkungsfasern (Glas, Carbon) nimmt wachstumsbedingt mit zunehmendem Faserquerschnitt die Festigkeit tendenziell zu. Faseroberflächenbehandlungen verbessern die Benetzbarkeit, erhöhen die thermische Stabilität und reduzieren die Feuchteaufnahme sowie den Diffusionskoeffizient. Jute/Polypropylen-Verbunde Chemische und physikalische Wechselwirkungen zwischen Faser und MAHgPP nach optimierter Kopplerauswahl verbessern in Abhängigkeit vom PP-Typ die Grenzflächenscherfestigkeit und die mechanischen Eigenschaften. Durch Einbeziehen der Grenzflächeneigenschaften können mit einer modifizierten Mischungsregel die Zugfestigkeiten der Verbunde beschrieben werden. Jute/Epoxidharz-Verbunde Faseroberflächenbehandlungen mit Natronlauge, Organosilanen, Epoxiddispersionen und deren Kombinationen führen zu verbesserter Benetzung, reduzierter Wasseraufnahme und verbesserter Haftung sowie verbesserten mechanischen Eigenschaften in Jute/Epoxidharz-Verbunden.

Les materiaux composites a matrice polyester insature et renfort fibre de verre trouvent des applications dans la realisation de structures de grandes dimensions pour la construction navale. L'environnement humide, particulierement reactif vis-a-vis de ces composites, diminue la durabilite de ces materiaux. L'un des mecanismes preponderants de degradation susceptibles de reduire les proprietes mecaniques du composite est la fissuration osmotique de la matrice. L'objectif de cette these est donc d'etudier en detail la microcavitation des matrices, dans sa phase d'amorcage et de propagation, d'evaluer ensuite l'incidence de l'endommagement osmotique sur les proprietes mecaniques de la matrice et du composite afin de construire une methode de prevision de duree de vie. L'etude de l'etape d'amorcage conduit a la proposition d'un nouveau mecanisme : la nucleation des fissures resulte de la demixtion polymere-petites molecules organiques (pmo), ces dernieres etant generees pour l'essentiel par l'hydrolyse du polyester. L'etablissement d'un modele cinetique permet de rendre compte, au moins de facon semi-quantitative, de tous les resultats relatifs a la relation structure-stabilite des polyesters. Une etude cinetique de la propagation permet de faire le lien entre la cinetique d'endommagement (propagation de fissures) et la cinetique chimique (accumulation de pmo). Enfin, les proprietes mecaniques de la matrice et du composite sont correlees aux donnees relatives a l'endommagement osmotique. Le temps d'induction de la fissuration dans la matrice pourrait constituer un critere de fin de vie.

Un des problèmes posés par les composites C/C, en particulier, est le manque de données expérimentales sur les propriétés de leurs constituants aux hautes températures d'utilisation (jusqu'à 3000ʿC). Ces données sont nécessaires pour les modèles de comportement. L'objectif de ce travail était donc, de déterminer les caractéristiques physiques et mécaniques, depuis la température ambiante jusqu'à plus de 2000ʿC, de fibres et matrices de carbone, en fonction de leur structure et de leur texture. Pour cela il a fallu développer une machine et des techniques spécifiques en raison de la géométrie, de la taille des échantillons, et des difficultés expérimentales posées par la haute température. Enfin, les résultats obtenus sur différentes fibres et matrices ont été corrélés aux paramètres décrivant la structure et la texture.

De nos jours, une certaine prise de conscience des limites de notre environnement apparaît, motivée par l’épuisement des ressources fossiles et le changement climatique. Selon une démarche plus respectueuse de l’environnement, il est possible de remplacer les fibres de verre par des fibres végétales pour le renfort de matériaux composites. Les composites thermodurcissables permettent de cibler des applications structurales. Ces travaux de thèse ont pour objectif de contribuer au développement de composites à matrices thermodurcissables biosourcées et renforcées par des fibres végétales. Dans un premier temps, nous avons mis en évidence les caractéristiques des fibres de chanvre et les principales particularités microstructurales qui les différencient du lin. Les conséquences des itinéraires techniques spécifiques (type de défibrage et rouissage) des deux plantes ont été investiguées. Ensuite, nous avons montré des résultats favorables en termes de performances mécaniques et d’adhérence pour l’utilisation de matrices époxy et polyester biobasées renforcées par des fibres de lin. Néanmoins la nature du durcisseur de la résine époxy a une forte influence sur l’adhérence de la matrice avec la fibre de lin. Enfin, nous avons considéré des composites industriels à matrice époxy renforcés par des fibres de lin, avec des matrices pétrochimiques et biobasées. Nous avons pu valider le cahier des charges des propriétés mécaniques requises par des industriels du ferroviaire, automobile et mobilier avec des deux types de matrice. Malgré la présence de défauts variés, et en particulier des porosités, les composites ont été satisfaisants en traction et en flexion. La résistance à l’impact reste cependant une faiblesse chez ces biocomposites
Nowadays, depletion of fossil resources and climate change create a growing awareness of the limits of the environment. To be more respectful towards the environment, it is possible to replace glass fibers by vegetable fibers in the reinforcement of composite materials. Thermoset composite materials are well adapted for applications which require high performances. The purpose of this work is to help the development of thermoset composites reinforced with vegetable fibers. First, we highlighted hemp fibers characteristics and their main microstructural specificities, which make them different from flax. Consequences on hemp fibers of activities related to the harvesting steps like decorticating and retting have been investigated. Then, we found interesting results for the use of biobased epoxy and polyester resins in terms of mechanical performances and adhesion with flax fibers. It has been showed that the hardener nature of the epoxy matrix has an influence on the adhesion with a flax fiber. In the last section, we considered industrial composites reinforced with flax fibers with petrochemical and biobased epoxy matrices. We checked the specifications for the mechanical properties in automotive, railway transport and luxury furniture applications. In spite of several defects, especially porosities, the composites showed satisfying tensile and bending properties. Impact properties remained insufficient though

Ce travail concerne l'étude des propriétés mécaniques des matériaux composites à fibres courtes : mullite (Nextel)-silice, SiC (Nicalon)-silice, Alumine (FP)-alumine, SiC (Whiskers tateho)-SiAIYON ; un composite unidirectionnel 1D :SiC (Nicalon)-mullite ; un composite bidirectionnel (tissus 2D) et des composites tri directionnels 3D : SiC (Nicalon)-silice, mullite (Nextel)-silice et carbone-carbone. Tous ces matériaux ont été élaborés par la société Aérospatiale, établissement d'Aquitaine. L'étude porte sur la caractérisation mécanique à température ambiante et à chaud (1200 °C). Les courbes R sont déterminées dans l'hypothèse d'un comportement non-linéaire non-élastique. Différentes méthodes de détermination de ces courbes sont décrites. Elles sont basées sur des mesures des compliances et d'aires sous la courbes effort-flèche. Une deuxième analyse est faite sous l'hypothèse d'un comportement des matériaux élastiques non-linéaire (KR) Les résultats présentés sont discutées en relation avec les mécanismes mis en jeu qui sont proposés à partir de l'observation des faciès de rupture. Une classification des mécanismes de rupture et des faciès qui en résultent est proposée. Les résultats montrent que le concept des courbes R et celui de KR sont des outils de compréhension et de comparaison de comportement des différents matériaux testés et permettent de dégager un ensemble de conclusions qui sont utiles pour l'optimisation des paramètres d'élaboration.

Os corantes que apresentam grupos cromóforos do tipo azo (N=N) são amplamente empregados em numerosas aplicações na indústria, para colorir vários bens de consumo, dentre eles os têxteis. Entretanto, pelo fato de formarem aminas aromáticas carcinogênicas, quando a ligação N=N é rompida, seu uso está sujeito à legislação. Levando em consideração o potencial carcinogênico das aminas aromáticas, a quantificação das mesmas em produtos destinados à exportação se faz necessária. A técnica padrão para o monitoramento da presença dessas aminas em bens de consumo como os têxteis é a cromatografia líquida de alta eficiência, entretanto como alternativa tem-se a eletroforese capilar. Assim, neste trabalho 20 aminas aromáticas oriundas de azo corantes, banidas pela Comunidade Européia por meio da Diretiva 2002/61/EC, foram separadas por meio de eletroforese capilar (CE), com detecção no UV-Vis, e, a confirmação da presença dessas aminas em matrizes têxteis foi realizada por um método confirmatório de LC-MS, adaptado da literatura. Em CE o conhecimento das constantes de dissociação ácido-base se faz necessário para a otimização do pH ideal de corrida, assim estas, bem como mobilidades iônicas para cada uma das aminas aromáticas foram determinadas por meio de curvas de mobilidade efetiva em função do pH. O pH ótimo de separação de 2,50 foi determinado por meio do simulador de separação desenvolvido no grupo (SIMLACE). Dos métodos de separação estudados, o que apresentou maior número de aminas separadas (16 aminas) em linha de base em menor tempo (12 min) foi empregando um BGE composto apenas de 70 mmol/L de dihidrogenofosfato de sódio ajustado a pH 2,50 com ácido fosfórico, considerando um condicionamento de capilar de início de trabalho de 10 minutos de flush com BGE (dihidrogenofosfato de sódio 70 mmol/L ajustado a pH 2,50 com ácido fosfórico, contendo trietilamina 12,3 mmol/L) a uma pressão de 950 mbar, seguido da aplicação de uma tensão de +30 kV por 10 minutos; e um condicionamento entre réplicas de corrida eletroforética de 1 minuto de HCl 0,1mol/L (950 mbar) seguidos de 1 minuto de H2O (950 mbar). A extração das aminas da matriz têxtil envolve três etapas: a redução da ligação N=N, extração das aminas formadas e um posterior clean up e pre-concentração, sendo que para este último o sistema que apresentou melhor resposta em termos de eficiência de extração (da ordem de 100%) foi com o uso de extração em fase sólida com resina de troca catiônica. Por outro lado, a extração das aminas 1, 7 e 8 da matriz têxtil foi obtida por ultrassom após o estudo de um planejamento fatorial de superfície de resposta, a uma temperatura de 52 ºC, tempo de ultrassom de 5 minutos e concentração de HCl de 0,77 mol/L, com recuperações de 105 a 115%. Como figuras de mérito do método otimizado tem-se: linearidade no intervalo de 50,11 409,1 mmol/L (R2 > 0,98), LD (2,43 6,70 mmol/L) e LQ (8,10 22,3 mmol/L), precisão (0,23 27,6%), robustez (por planejamento fatorial), seletividade, especificidade (estudos de estresse com extrato da amostra) e recuperação (valores acima). O método validado foi aplicado a sete amostras adquiridas no mercado local. Dentre elas, duas apresentaram picos com tempos de migração e espectros semelhantes às aminas 5, 7 e 15, sendo que as aminas 7 e 15 foram confirmadas por meio do método de LC-MS/MS adaptado da literatura o qual permitiu a caracterização dessas aminas nas matrizes têxteis analisadas.
The dyes which have chromophoric groups like azo (N = N) are widely used in numerous applications in industry to color various consumer goods, including textiles. However, because of carcinogenic aromatic amines formed when N=N bond is broken, its use is subject to the legislation. Considering the carcinogenic potential of aromatic amines, to quantify them in products intended for export, is needed. The standard technique for monitoring the presence of these amines in consumer goods such as textiles is a high performance liquid chromatography, however the capillary electrophoresis technique can be a good alternative. In this work 20 aromatic amines derived from azo dyes, banned by the European Community by Directive 2002/61/EC, were separated by capillary electrophoresis (CE) with UV-Vis detection, and confirmation of the presence these amines textile matrix was conducted by a method confirmatory LC-MS, adapted from the literature. The knowledge of the dissociation constant acid-base (pKa) in CE technique is necessary to obtain the optimum pH for the separation. In these way the pKa as well as the ionic mobilities for each aromatic amines were determined by curves of effective mobility as a function of pH. The optimum pH for the separation was 2.50 as determined by the simulator separation developed in the group (SIMLACE). About the separation methods studied, which had a higher number of separate amines (16 amines) in the baseline in a shorter time (12 min) employing a BGE composed only of 70 mmol/L sodium dihydrogen phosphate adjusted to pH 2.50 with phosphoric acid, with a conditioning capillary either at the beginning of the working day (10 minutes flush with BGE (sodium dihydrogen 70 mmol/L adjusted to pH 2.50 with phosphoric acid, triethylamine containing 12.3 mmol/L) at a pressure 950 mbar followed by applying a voltage of +30 kV for 10 minutes) and among replicas (1 minute of HCl 0.1 mol/L (950 mbar) followed by 1 minute of H2O (950 mbar)). The extraction of amines textile matrix involves three steps: reduction of N = N bond, extraction of the amines formed and a subsequent clean up and pre-concentration. About the latter step, the best response in terms of extraction efficiency (about 100%) was obtained using solid phase extraction (SPE) with cationic exchange resin. In addition, the best condition for ultrasound extraction of the amines 1, 7 and 8, was determined by means of a response surface factorial design with three variables and two levels. The optimum condition was: temperature of 52 °C, application of ultrasound for 5 min and HCl concentration of 0.77 mol/L, with recoveries of 105% to 115%. Figures of merit for optimized method include: linearity in the range from 50.11 to 409.1 mmol/L (R2> 0.98), LD (limit of detection, 2.43 to 6.70 mmol/L) and LQ (limit of quantification, 8.10 to 22.3 mmol/L), precision (0.23 to 27.6%), robustness (established by a factorial design), selectivity, specificity (stress studies with real sample extracts) and recovery (listed above). The validated method was applied to seven samples purchased at local markets. Among them, two presented peaks with migration times and spectra similar the amines 5, 7, 12 and 15. But, in only one sample the amines 7 and 15 were confirmed by LC-MS/MS.

Le procédé de placement de fibres thermoplastiques permet de fabriquer des pièces composites de grandes dimensions ayant toutes sortes de géométries (double courbure par exemple). Ce procédé est basé sur le soudage continu par fusion d’un pli composite à matrice thermoplastique sur un substrat. Il reçoit un intérêt croissant au cours des dernières années en raison de sa capacité à réaliser des pièces hors autoclave. Cette étude s’inscrit dans le cadre d’un projet aéronautique qui vise à comprendre et développer ce procédé de dépose automatisé en étudiant l’histoire thermo-mécanique de la matière au cours de la dépose, le champ de contraintes résiduelles dans la pièce après fabrication et la capabilité du procédé pour un soudage in-situ. Cette étude permet d’autre part de contribuer au développement de la tête de dépose. Afin de contrôler et d'optimiser la qualité de la pièce fabriquée, la prédiction de l’histoire thermo-mécanique appliquée durant la fabrication du stratifié est nécessaire. Dans ce travail, une modélisation thermique originale de ce procédé est proposée. L’adhésion interplis évoluant au cours de la mise en forme et ayant une influence significative sur les transferts thermiques, ce paramètre est intégré dans le modèle au moyen de résistances thermiques de contact évolutives. Les résultats numériques sont validés par des mesures expérimentales. En raison de la géométrie particulière du problème (fines bandes de pré-imprégnés de grande longueur), une méthode de résolution numérique PGD ou (Proper Generalized Decomposition) est utilisée. Cette méthode permet de contourner les problèmes liés au grand ratio existant entre la longueur de matière et son épaisseur. Elle permet par ailleurs de prendre en compte de nombreux paramètres (matériaux, ou procédés) comme extra coordonnées du modèle. Finalement, différentes fenêtres procédé, adaptées au niveau de spécifications requis sur la pièce, sont définies. Les questions de maximisation de la cristallinité et minimisation des contraintes résiduelles sont abordées afin de pouvoir s’approcher du procédé in-situ recherché
Thermoplastic automated tape placement process allows the manufacture of large composite parts with all kinds of geometries (eg double curvature). This method is based on the continuous welding by fusion bonding of a thermoplastic matrix composite ply on a substrate. It received an increasing interest in recent years due to its ability to produce parts out of autoclave. This study is part of an aeronautic project that aims to understand and develop this automated deposition process through the study of the thermo-mechanical history of the material during its deposition, the residual stresses in the workpiece after manufacturing and the process capability for in-situ welding, while contributing to the development of the deposit head. In order to control and optimize the quality of the part, the prediction of the thermo-mechanical history applied during the manufacturing of the laminate is required. In this work, an original thermal modeling of this process is proposed. The bonding degree evolves during the deposition and has a significant impact on heat transfer, this parameter is included in the model using evolving thermal contact resistance. The numerical results are validated by experimental measurements. Due to the particular geometry of the problem (thin pre-impregnated tape of great length), a numerical PGD method (Proper Generalized Decomposition) is used. This method overcomes the problems associated with large ratio between the length of material and its thickness. It also allows to take into account many parameters (material, or process) as extra coordinates of the model. Finally, various process windows, appropriate to the level required specifications on the part, are defined. Questions related to the maximization of the crystallinity and the minimization of residual stresses are discussed in order to approach the one-step process sought

Une étude a été menée sur l'endommagement d'un composite unidirectionnel fibres de verre/matrice époxyde, en traction monotone et en fatigue de traction ondulée. En traction monotone, l'endommagement dans le composite se fait essentiellement par rupture de fibres, suivies de délaminages. En fatigue de traction ondulée, deux différents processus d'endommagement existent. À forts niveaux de chargement applique, l'endommagement est caractérisé par rupture de fibres. Par contre, à faibles niveaux de chargement appliqué, un autre mécanisme d'endommagement associé aux ruptures d'interfaces devient prépondérant. Pour décrire les mécanismes d'endommagement à une échelle microscopique, nous avons proposé d'une part un modèle analytique qui permet de déterminer l'effet de la contrainte de cisaillement crée par la rupture des fibres, et d'autre part un modèle de calcul par la méthode des éléments finis, qui permet de montrer la compétition entre deux types de concentrations de contraintes, et ainsi de mettre en évidence l'effet de la fraction volumique locale de fibres sur la séquence d'endommagement. Nous avons également mis en évidence l'effet des défauts d'alignement de fibres dans les mécanismes d'endommagement. Nous avons pu montrer que la rupture de fibres se fait dans les faisceaux de fibres relativement bien alignes sous l'effet de tension, et la rupture interfacique se fait dans les faisceaux de fibres mal alignes sous l'effet de cisaillement.

Ces travaux de thèse portent sur la physico-chimie de l'interface fibre/matrice appliquée aux composites Carbone/Carbone. La surface des fibres de carbone est modifiée par divers traitements de surface (voie gazeuse et voie humide). L'impact de ces différents procédés sur l'état de surface des fibres a été évalué par chromatographie gazeuse en phase inverse à dilution infinie, MEB, AFM, MET, RAMAN… Suite à ces caractérisations, des traitements de surface ont été retenus pour la réalisation de composite C/C. Les propriétés notamment mécaniques des matériaux composites à interfaces modulées (force de la liaison fibre/matrice) ont pu être évaluées. Finalement, il a pu être établi une relation entre modifications de surface des fibres de carbone et comportement macroscopique des composites C/C
This work focuses on the physical chemistry of the fiber/matrix interface applied to composites carbon/carbon. The surface of carbon fibers was modified by various surface treatments. The carbon fibers surface variation was evaluated by inverse gas chromatography at infinite dilution, SEM, AFM, TEM, Raman... After these characterizations, surface treatments were selected for the realization of C/C composites. The mechanical properties of composites at modulated interfaces (fibers/matrix bonding) were evaluated. Finally, a correlation between surface modification of carbon fibers and macroscopic behavior of composite C/C was established

L'élaboration de composites à matrice céramique denses et à fibres continues multidirectionnelles par de nouveaux procédés hybrides a été étudiée. Les procédés développés reposent sur le dépôt d'interphases autour des fibres par Infiltration Chimique en phase Vapeur (CVI) puis sur l'introduction de poudres céramiques au sein de préformes fibreuses par infusion de suspensions aqueuses colloïdales concentrées et stables, et enfin sur la consolidation des préformes soit par frittage flash, soit par imprégnation réactive de métaux liquides.La consolidation des composites par frittage flash est très rapide (palier de maintien en température inférieure à 5 minutes) et permet d'obtenir des composites denses. Durant le frittage, la dégradation des fibres de carbone a pu être évitée en adaptant le cycle de pression afin de limiter l'évolution des gaz au sein du système.La densification totale des composites par imprégnation de métaux liquides a été obtenue en contrôlant attentivement les paramètres d'imprégnation afin d'éviter de piéger des espèces gazeuses au sein des préformes fibreuses.Les composites à fibres de carbone consolidés par frittage flash ou par imprégnation réactive de métaux liquide possèdent un comportement mécanique de type élastique endommageable ainsi qu'une contrainte à rupture en flexion voisine de 300 MPa. Ces composites ont montré leur capacité à s'autocicatriser dans des conditions oxydantes. Comparés aux composites à matrice céramiques élaborés par CVI, les composites densifiés par imprégnation de métaux liquide sont eux parfaitement denses et ont un comportement mécanique en traction à température ambiante similaire avec notamment une contrainte à rupture en traction de 220 MPa
The fabrication of multidirectional continuous carbon fibers reinforced dense self healing Ceramic Matrix Composites by new short time hybrid processes was studied. The processes developed are based, first, on the deposition of fiber interphase and coating by chemical vapor infiltration, next, on the introduction of ceramic powders into the fibrous preform by Slurry Impregnation and, finally, on the densification of the composite by liquid-phase Spark Plasma Sintering (SPS) or by Reactive Melt Infiltration of silicon (RMI).The homogeneous introduction of the ceramic particles into the multidirectional fiber preforms was realized by slurry impregnation from highly concentrated (> 32 %vol.) and well dispersed aqueous colloid suspensions. The densification of the composites by spark plasma sintering was possible with a short (< 5 minutes) dwelling period in temperature. The chemical degradation of the carbon fibers during the fabrication was prevented by adapting the sintering pressure cycle to inhibit gas evolution inside the system. The composites elaborated are dense. The fully densification of the composites by RMI was realised by carefully controlling the impregnation parameters to avoid to entrap some gaseous species inside the fiber preforms. Our carbon fiber reinforced ceramic matrix composites processed by Spark Plasma Sintering or Reactive Melt Infiltration have a damageable mechanical behaviour with a room temperature bending stress at failure around 300 MPa and have shown their ability to self-healing in oxidizing conditions. Compared to the CMC processed by CVI, the composites processed with a final consolidation step by RMI are fully dense and have a similar room temperature tensile test behaviour with an ultimate tensile stress around 220 MPa

A travers cette thèse, nous avons pu valoriser les rejets agricoles du palmier dattier (Phoenix L. dactylifera) (fibres issues des folioles) par leur introduction comme renfort fibreux dans la préparation des biocomposites à matrice polyépoxyde (DGEBA/IPD). Le but de la première partie de la thèse était l'étude de la modification chimique des fibres de palmier par oxydation au 2,2, 6,6-tétraméthylpipéridine-1-oxyle (TEMPO). Le suivi cinétique et la topologie de la réaction, ainsi que la caractérisation des fibres à l'état brut et à l'état oxydé, ont été aussi étudiés. Un modèle cinétique original a été proposé ensuite rendant compte du caractère hétérogène de cette réaction chimique. La deuxième partie était consacrée à l'étude cinétique et rhéocinétique de la polymérisation du système DGEBA/IPD seul et en présence de fibres brutes et oxydées. Parallèlement, l'étude thermique de la polymérisation du réseau final a été également réalisée. La dernière partie avait comme but l'étude des propriétés mécaniques aux petites et grandes déformations de ces composites et mettre en évidence l'effet de l'oxydation des fibres sur ces propriétés. D'autre part, le suivi de mise en forme par RTM (moulage par transfert de résine) a montré un effet positif de l'oxydation sur le déroulement de l'injection. Une meilleure mouillabilité du mat des fibres oxydées par la résine est à l'origine de l'amélioration du procédé.

Controlled-release formulations for pesticide applications act as depot systems that continuously release the active ingredients into the environment over a speci ed period, usually from months to years. However, some applications require fast-dissolving drug delivery. The interest of this research is in fast-release of water-insoluble pesticides into aquatic environments. This study considered the use of dextrin starch and urea eutectics as fast release, solid dosage carrier forms that contain an active ingredient. The chosen active for this study is an acaricide called amitraz (N-methylbis-(2,4-xylyliminomethyl)- methylamine). The focus is on matrix-based dosage forms such as tablets, granules or bres that either disintegrate or dissolve to release a water-insoluble active. These types of dosage forms can be fabricated using processes such as lyophilisation, spray drying, solvent casting, hot melt extrusion, compression moulding, wet granulation, compaction and electrospinning. A simple melt-casting procedure has been discussed in the present work. Dextrin is a water-soluble form of partially hydrolysed starch and is a promising candidate matrix material for dissolving solid dosage forms. The molecular weight of the dextrin was analysed with MALDI-TOF methods and rheological relations. Glycerolplasticized thermoplastic dextrin-based nanocomposites were prepared with a twin-screw extrusion-compounding process. The nano llers included a layered double hydroxide (LDH), cellulose nano bres (CNF) and stearic acid. The time-dependent retrogradation of the compounds was monitored by X-ray di raction (XRD) and dynamic mechanical thermal analysis (DMA). XRD showed that the inclusion of stearic acid in the formulations led to the formation of an amylose-lipid complex and a stable crystallinity during ageing. Dissolution rates in water for samples containing dextrin starch, were characterised using an iodine indicator and UV-visible spectroscopy. High pressure di erential scanning calorimetry (HPDSC) indicated that the addition of stearic acid led to the formation of amylose-lipid complexes (ALC's). An additive system containing stearic acid and CNF was deemed suitable for compounding with amitraz. Compounding at temperatures above the melting point of the latter led, on dissolution in water, to the release of much ner particles of the acaricide, which was con rmed with particle size analysis (PSA). The addition of the acaricide caused an apparent increase in the dissolution rate of the thermoplastic dextrin. Two eutectic urea systems were considered for casting with amitraz. A eutectic system of urea and acetamide was found to display a melting point of 44 C at a 37 wt.% urea composition. The other system consisting of urea and 1,3-dimethylurea displayed a eutectic point at 32 wt.% urea composition which melted at 59 C. Di erential scanning calorimetry (DSC), however, con rmed a melting point depression due to a high moisture content caused by the compounds high hygroscopicity. The endotherm of the sample containing no excess moisture showed a melting point of 70 C. The 1,3-dimethylurea system was deemed suitable for casting with amitraz. XRD of the eutectic composition indicated a small amount of co-crystallisation. The samples were cast as disks of various diameters while keeping the height of the disks constant. The creation of the cast disks showed automatic generation of a nely dispersed form of the active through the process of melting the deep eutectic solvent, the dissolution of the active and its phase separation on cooling and solidi cation of the eutectic. This implies that ne grinding of the actives might not be necessary. Eutectic casts containing 20 wt.% amitraz dissolved at a slower rate than casts not containing the hydrophobic active ingredient. The advantageous features of these casts were exempli ed using the acaricide incorporated into the urea & 1,3-dimethylurea eutectic. This work provides two safe, biodegradable and water soluble materials for use as a matrix to contain active ingredients. One material, the eutectic organic salt casts, can be produced at low temperatures (<100 C) and can be directly cast into storage containers. The complete dissolution of the cast compounded with a hydrophilic active is rapid (4-6 min). The second material, a thermoplastic dextrin, was melt compounded in an extruder at temperatures not exceeding 120 C. This compound containing 20 wt.% of the active dissolved over a 12 hour period. Dextrin, known to be widely used as an adhesive, will aid in the adhesion of the active ingredient to the surface where it must be used.
Dissertation (MEng (Chemical Engineering))--University of Pretoria, 2019.
PAMSA
Department of Science and Innovation under Grant DST/CON 0004/2019
Chemical Engineering
MEng (Chemical Engineering)
Unrestricted

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est une des principales causes de mortalité par cancer dans le monde. Dans environ 50% des tumeurs, on observe les signes d’une activation de la voie Wnt/β-caténine, causée par une mutation de l’exon 3 du gène CTNNB1 ou par stimulation du récepteur FRZD. Des études transcriptomiques du CHCs ont montré que ces deux modes d’activation étaient associés à des sous-types de tumeurs différents. Nous avons cherché à mieux comprendre les caractéristiques cliniques et le phénotype moléculaire de ces deux sous-types de CHCs. Dans un premier temps, nous avons fait le lien entre l'activation Wnt extracellulaire, un phénotype de cellules cancéreuses souches ou progénitrices et la présence de foyers de fibrose discrète intra-tumorale, observable par examen histopathologique, que nous avons appelés "nids fibreux". Nous avons également mis en évidence HAPLN1, une protéine de la matrice extracellulaire dont l’expression est stimulée par Wnt3a dans un modèle de cellules hépatiques progénitrices HepaRG, comme un nouveau marqueur d’agressivité du CHC. Ces résultats montrent une association entre l’activation Wnt extracellulaire et une agressivité tumorale passant par un remodelage matriciel. Dans un second temps, une Méta-analyse de données publiques de transcriptomique a permis de mettre évidence 4 sous-types de CHCs. La mutation CTNNB1, prédite par l’expression de 5 marqueurs par une méthode développée durant la thèse, était associée à un de ces sous-types et à un bon pronostic clinique. Nous avons également isolé un nouveau sous-type de CHC de bon pronostic exprimant un phénotype de tumeur différenciée et des signatures de métabolisme hépatique périportales. Ce sous-type a probablement été un facteur confondant dans les études précédentes mesurant l’association de la mutation CTNNB1 avec un bon pronostic. Enfin, nous avons mis en évidence une forte association négative entre la mutation CTNNB1 et l’inflammation ainsi que la fibrose tumorale dans trois cohortes indépendantes. Cet effet pourrait être provoqué par une inhibition de NF-κB par la β-caténine mutée, comme suggérée par des résultats préliminaires issue d’un modèle in vitro d’HepaRG mutés T41 stimulés par LPS. Nos résultats suggèrent donc que les deux modes d’activation de la voie Wnt/β-caténine sont associés à des mécanismes moléculaires, des profils d’expression, des phénotypes et des pronostics cliniques très différents
Hepatocellular carcinoma (HCC) is the third cause of cancer-related death worldwide. Half of them show activation of Wnt/β-catenin pathway, caused by activating CTNNB1 exon 3 mutation of by stimulation of FRZD receptor. Transcriptomic based HCC classifications showed that this two types of activation were associated with distinct tumor subtypes. We tried to better understand the molecular phenotypes and the clinical features associated with these subtypes. In a first part, we linked extracellular Wnt activation with a stem/progenitor phenotype and with fibrous hotspot in HCC. Fibrous hotspot, which were called “fibrous nest”, can be detected by routine anatomic pathology analyses. We also showed that HAPLN1, an extracellular matrix protein induced by Wnt3a in progenitor HepaRG cells, was a new marker of stemness and bad outcome in HCC. Those results shows the associations between extracellular Wnt activation, extracellular matrix remodeling and tumor aggressiveness. In a second part, a transcriptome meta-analysis of 1133 HCCs highlighted 4 robust subclasses. CTNNB1 mutation, predicted by a 5-genes score based method, was associated with one of these subclasses and with good clinical features. We also highlighted a new subclass of CTNNB1 wild type HCCs associated with tumor differentiation, signatures of periportal metabolism and good outcome. This subclass was probably a confounding factor in survival studies comparing HCCs carrying mutant versus those carrying wild-type CTNNB1. Finally, we highlighted strong negative associations between CTNNB1 mutation and inflammation as well as tumor fibrosis in three independent cohorts. Preliminary results of in vitro HepaRG cells mutated for CTNNB1 in T41 and stimulated by LPS suggest an inhibitory effect of β-caténine on NF-κB. In conclusion, our results show that the two types of Wnt activation in HCC are associated with very distinct molecular phenotypes and clinical features

Esse trabalho aborda a questão de materiais compósitos reforçados com fibras (fiber reinforced concrete) com enfoque em matrizes cimentícias reforçadas com fibra de aramida Kevlar. O objetivo é caracterizar o potencial da fibra de aramida Kevlar como elemento de reforço a ser adicionado ao concreto. O trabalho busca caracterizar o desempenho dos compósitos formados, identificando as alterações decorrentes da incorporação em função do comportamento mecânico e da resistência ao impacto. Os objetivos são verificar a potencialidade de utilização dessa fibra em termos de trabalhabilidade e resistência mecânica; definir como deve ser a forma de incorporação, verificar a aderência da fibra à matriz através de microscopia eletrônica de varredura por elétrons secundários e determinar a resistência ao impacto, comparando matrizes sem adição de fibra com corpos-de-prova moldados com vários tipos e teores de fibra (aço, sisal, vidro, polipropileno e aramida). Como vantagens da incorporação das fibras de aramida Kevlar, constata-se um incremento na resistência à compressão dos compósitos aos 28 dias em relação aos espécimes sem adição de fibra. Observam-se, também, reduções na massa específica e na trabalhabilidade dos espécimes com adição de fibra de aramida Kevlar em comparação aos sem adição. Em relação à resistência ao impacto, conclui-se que os compósitos com adição de fibra de aço e fibra de aramida são os que apresentaram melhor comportamento dinâmico em relação a energia de ruptura acumulada e à energia para aparecimento da primeira fissura, respectivamente.

Dans les matériaux composites, la substitution des renforts minéraux ou synthétiques par des fibres végétales est possible pour de nombreuses applications industrielles, automobile ou non. Cependant, l'origine naturelle des fibres végétales, leurs structures complexes et multi composants rendent leur utilisation plus difficile à maîtriser que dans le cas des renforts usuels. Ces travaux de thèse ont donc pour objectif de contribuer à la compréhension des paramètres clés pour profiter de la capacité de renforcement des fibres végétales courtes dans une matrice thermoplastique (PP). Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle des éléments constituant un composite renforcé par des fibres courtes et transformé par injection. Ceci a mis en évidence l 'intérêt de l'utilisation des fibres de lin comme renfort de composites. L'influence de leur fraction volumique et de la compatibilisation fibre / matrice a aussi été étudiée. La comparaison entre procédé d'extrusion et d'injection a souligné l'effet de la mise en œuvre sur la microstructure et sur les propriétés mécaniques des composites. Nous avons ensuite montré qu'il était possible d'extruder un polypropylène renforcé par des fibres de lin qui réponde au cahier des charges de l 'automobile, avec cependant des limitations au niveau de la stabilité du process. L'étude des composites hybrides lin / talc extrudés, a montré que l'ajout de particules de talc apportait une amélioration des propriétés mécaniques et une diminution des défauts d'extrusion. Enfin, nous avons mis en évidence, pour les fibres courtes ou longues, que la division et la dispersion des renforts étaient les paramètres clés à contrôler pour bénéficier de leur capacité de renforcement
Natural fibers can replace mineral or synthetic reinforcements in many industrial applications, for automotive or not. Their complex and multi component structure as well as their natural origin lead to higher difficulties in this kind of reinforcement than the usual ones. The aim of this thesis work is give a better understanding of the key parameters to control to get the reinforcement capacity of natural fibers. In a first step we studied the influence of the components on the mechanical properties of an injected polypropylene. This has highlighted the interest in flax fibers for composite's reinforcement. It has also underlined the influence of fiber content and using coupling agent. The comparison between extrusion molding and injection molding bas showed the effect of molding process on microstructure and mechanical properties, injection molding showing a better efficiency. Then we focused on extrusion molding, and we have brought to light that it is possible to extrude polypropylene reinforced with flax fiber that is complying with automotive specifications, but it showed lack stability during extrusion process. The study of flax / talc hybrid composites extruded showed that adding talc particles to flax fibers help to increase mechanical properties and to troubleshoot extrusion issues. Finally, we highlighted that, for both short and long flax fibers, fiber's individualization and dispersion are one of the key parameters to control

Les fibres optiques utilisées pour le transfert d'information présentent des pertes de signal pendant leur propagation. Ainsi, ces signaux ont besoin d'être régulièrement amplifiés. De nos jours, l'Amplification Raman, basée sur le principe de diffusion Raman stimulée, est une des techniques utilisées pour réaliser ces amplifications. Les nanoparticules de métaux nobles ont des propriétés optiques uniques provenant de l'oscillation collective des électrons lorsqu'elles interagissent avec une onde électromagnétique. Ces particules absorbent fortement le champ électromagnétique à une fréquence appelée fréquence de résonance de plasmon de surface. Ce travail de thèse concerne l'influence des nanoparticules métalliques sur l'amélioration de l'Amplification Raman. Il s'inscrit dans le cadre du projet ANR Fenoptic (2010-2012), réunissant l'entreprise Draka et plusieurs laboratoires français (ICB Dijon, CMCP Paris, LPCML Lyon), qui s'intéressent à l'intégration des nanoparticules de métaux nobles à l'intérieur des fibres optiques afin d'utiliser la résonance de plasmon de surface pour améliorer l'efficacité des amplificateurs optiques. Dans ce travail, différentes sources de nanoparticules métalliques ont été examinées (suspensions, couches, préformes de fibre optique). Les expériences ont porté sur la caractérisation (forme et position du plasmon) de nanoparticules de métaux nobles incluses en matrices vitreuses ainsi que sur des mesures de spectroscopie Raman au travers desquelles le phénomène de Diffusion Raman Exaltée de Surface (SERS) a particulièrement été étudié. Pour la première fois, nous avons mis en évidence l'exaltation du signal Raman d'une matrice vitreuse.

Au cours de cette étude, il a été question de développer une méthodologie d’élaboration et d’évaluation de la qualité de l’interface fibre-matrice au sein d’un composite à matrice polyamide 12 renforcé par du verre. Un modèle macroscopique a été élaboré dans un premier temps sous forme d’un assemblage lame de verre/film polyamide 12, et plusieurs promoteurs d’adhésion, principalement des organosilanes, de fonctionnalités différentes et compatibles avec la matrice polyamide ont été testés. La qualité du greffage a pu être caractérisée grâce à des techniques d’analyses physico-chimiques adaptées (AFM, PM-IRRAS, mouillabilité,…), et la performance adhésive des assemblages a pu être évaluée par des tests mécaniques spécifiques (pelage, clivage). Dans une seconde étape, le protocole de dépôt décrit à l’échelle macroscopique a été adapté à l’échelle des fibres de verre, plus particulièrement à l’échelle mésoscopique des fibres optiques. Des essais mécaniques spécifiques à l’échelle microscopique (fragmentation) ont été réalisés afin d’évaluer la performance adhésive de l’interface dans les assemblages concernés. Une étude focalisée sur la compréhension des mécanismes interfaciaux a également été réalisée afin de clarifier la nature des interactions établies à l’interface fibre-matrice. Grâce aux différentes techniques de caractérisation physico-chimiques il a été possible de mettre en évidence l’influence de différents paramètres expérimentaux, tels que la durée du greffage, la densité de greffage et la chimie des surfaces traitées, sur la cristallisation de la matrice à l’interface. La dernière partie de ce travail de thèse concerne le passage à l’échelle du semi-produit sous forme de rubans. Des analyses des propriétés de l’interface ainsi que des caractéristiques mécaniques ont été réalisées
During this study, the aim was to develop a methodology to elaborate and evaluate the quality of the fiber-matrix interface in a glass fiber reinforced polyamide 12 composite.At first, a macroscopic model was developed using a glass slide/polyamide 12 film assembly. Several organosilane adhesion promoters with different features and compatible with the polyamide matrix were tested. The grafting quality was characterized through appropriate physico-chemical analytical techniques (AFM, PM-IRRAS, Wetting…), and the adhesive performance of the assemblies was evaluated by specific mechanical tests (Peel test, Wedge test). In a second step, the deposition procedure described in macroscopic scale has been adapted to the glass fibers’ scale, more particularly to optical fibers. Specific mechanical tests were performed (fragmentation test) to assess the adhesive performance at the interface of the concerned assemblies.A study focused on the understanding of the interfacial mechanisms was also conducted to clarify the nature of the interactions established at the fiber-matrix interface. Thanks to the different physico-chemical characterization techniques, it has been possible to demonstrate the influence of various experimental parameters such as the surface treatment time, the grafting density and the chemistry on the treated surfaces on the crystallization of the matrix at the interface. The last part of this work concerns the transition to the semi-scale form of ribbons. The analysis of the interface’s properties and the mechanical characteristics has been investigated

Dans cette étude, les matériaux composites poly 3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate (P34HB) / fibres de bambou et polybutylène succinate (PBS) / fibres de bambou ont été préparés en utilisant le mélangeur interne et le moulage par compression. Les propriétés thermo-mécaniques de P34HB et de PBS ont été caractérisées. Les fibres de bambou ont été modifiées par des traitements chimiques. Les propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction, la résistance à la flexion, le module d’élasticité et les propriétés thermiques ont été étudiées. Pour les deux types de composites (P34HB et PBS), le module est significativement amélioré, cependant, la résistance du composite est légèrement diminuée. L'allongement à la rupture est plus faible que celui des polymères purs, ce qui indiquerait une bonne adhérence entre la matrice et les fibres. L'étude révèle que l'adhésion est améliorée avec les fibres modifiées avec le silane et l'acide acétique, ce qui entraîne une augmentation des propriétés mécaniques du matériau, par rapport à celles des composites renforcés avec des fibres non traitées. En outre, le taux de 20% de fibres est considéré comme la bonne composition de fibres pour garantir de bonnes propriétés thermo-mécaniques et une absorption d'eau faible.En étudiant ces matériaux composites, nous visons à produire des matériaux respectueux de l'environnement. De plus, l’abondance des fibres de bambou permettra de réduire le coût de la matière première. Ce travail porte principalement sur la modification des fibres de bambou afin d'améliorer les propriétés globales des composites et sur la comparaison de ces propriétés par rapport à celles des fibres non traitées. Pour atteindre une meilleure adhérence matrice-fibre, un agent de couplage et/ou compatibilisant peuvent être étudiés et utilisés dans une future étude
In this study, poly 3,4 hydroxy butyrate (P34HB)/bamboo fibers and polybutylene succinate (PBS)/bamboo fibers composites were prepared by internal mixer and compression molding. P34HB and PBS were characterized with mechanical and thermal methods while bamboo fibers were modified with chemical treatments. Mechanical properties such as tensile strength, flexural strength, modulus and thermal properties were investigated. For both 2 kinds of composites (from P34HB and PBS), it was found that the modulus was significantly improved, however, the strength of the composite was slightly decreased and the elongation at break was a lower than the neat polymer suggesting that the adhesion between matrix and reinforcement should be improved more. The study reveals that modifying the fibers with both silane and acetic acid would improve the adhesion, resulting to the better mechanical properties of the material, compared with composites reinforced with untreated fiber or fiber treated with other methods. Also, 20 % of fiber content is regarded as the good composition of fiber to guarantee the good mechanical, water absorption and thermal properties.By taking advantage of P34HB, PBS and bamboo fibers, we aim to produce the material which is environmental friendly. Moreover, the abundant bamboo fibers can be used and these bamboo fibers will reduce the cost of the material. Within this work, we focus on the modification of bamboo fibers to reach our goal of improving the overall properties of the composites, compared with composites reinforced with untreated fibers. To achieve the better adhesion between fibers and matrix, coupling agent and compatibilizer may be used and studied in our future study

La fibrose hépatique est un problème de santé publique. Cette pathologie est caractérisée par une accumulation excessive de matrice extracellulaire, composée principalement de collagène, augmentant la rigidité du foie. Environ 90% des hépatocarcinomes se développent sur un foie fibrotique / cirrhotique, laissant présager une relation entre la rigidité tissulaire et le développement tumoral. Pour étudier le rôle des forces exercées par la matrice extracellulaire sur le phénotype des cellules hépatiques, nous avons développé un modèle de culture 3D de cellules hépatiques dans des gels de collagène de rigidités variables. Dans ces conditions, les cellules hépatiques présentent une forte prolifération et un maintien de la différenciation dans les matrices les plus rigides. En parallèle, les cellules hépatiques transformées peuvent modifier la matrice de collagène pour former des signatures de collagène TACS (Tumor Associated Collagen Signatures). Une analyse des voies de signalisation impliquées dans la formation des TACS 3 nous a permis de déterminer 2 voies indispensables pour ces mécanismes: MEK/ERK et MLCK. Le bon maintien des fonctions différenciées et de biotransformation des cellules hépatiques font des cultures 3D en gel de collagène un excellent modèle pour des applications en biotechnologie. Nous avons également développé une technique de quantification standardisée et automatisée du collagène, dans un modèle murin de fibrose hépatique, par utilisation de la microscopie SHG, qui permet de détecter de faibles variations de quantité de collagène. Cette technique permet également de caractériser qualitativement, après analyse d'images, le collagène et de renforcer la discrimination entre les différents stades fibrotiques. La caractérisation des cross-links de collagène, par cette approche, est actuellement en cours d'étude et permettrait d'appréhender les capacités de réversion
Liver fibrosis is a real public health problem. This pathology is characterized by an excessive accumulation of extracellular matrix, mainly composed of collagen, increasing liver rigidity. Approximately 90% of hepatocellular carcinomas develop from a fibrotic/cirrhotic liver, suggesting a relationship between tissue rigidity and tumor development. To investigate the role of stiffness on the hepatic phenotype, we have developed a 3D culture model of collagen gels of varying stiffness. Our results show a better survival, an increase of proliferation and differentiation of liver cells in rigid matrices. In addition, the cells are able to modify the collagen matrix and to form collagen signatures TACS (Tumor Associated Collagen Signatures). An analysis of the signaling pathways involved in the formation of TACS 3 allowed us to determine that 2 pathways are important for these mechanisms: MEK/ERK and MLCK. The high level of differentiated functions and biotransformation of the hepatic cells make 3D collagen cultures an excellent model for applications in biotechnology. Using the SHG microscopy, we have also developed a standardized and automated quantification of collagen to detect small amount of collagen in a mouse liver fibrosis model. This technique allows us to characterize qualitatively the collagen and to strengthen the discrimination between fibrotic scores. The characterization of the collagen cross-links by this approach is under study and would allow to study the reversion capacity

Cette recherche traite du renforcement d'une fomùation de ciment magnésien stable à l'eau, par des fibres de verre. La première partie est consacrée à l'étude bibliographique des ciments magnésiens, des fibres de verre, des composites ciment- verre et du renforcement des composites à l'aide de tissus. Nous vérifions ensuite, dans le premier chapitre expérimental, la stabilité à l'eau de notre formation de matrice magnésienne. Nous étudions également les propriétés physico-mécaniques et la durabilité de cette matrice renforcée de fibres de verre, que nous comparons avec celles d'un GRC de type Pilkington. Nous montrons enfin comment améliorer sensiblement les propriétés de la matrice par augmentation du rapport Magnésie/Solution de chlorure de magnésium, et utilisation d'un adjuvant fluidifiant de type organosilane. Pour conclure, nous analysons l'influence de cet adjuvant sur les propriétés de la matrice et du composite. Le second chapitre expérimental traite du renforcement de notre matrice par des tissus de verre E. Nous décrivons ainsi la réalisation de prototypes semi-industriels, puis leur caractérisàtion à l'aide d' essais mécaniques. Les résultats sont ensuite validé à l'aide de calculs relevant de la mécanique des matériaux composites
[This research deals with the reinforcement of a water-stable magnesia cement by glass fibres. A bibliographic study about magnesia cements, glass fibres, glass reinforced cement composites and reinforcement of composites by fabrics was first presented. In the. First experimental chapter, the water-stability of our magnesia cement composition was controlled. Then, the physico-mechanical properties and the durability of this matrix reinforced by E-glass fibres were studied and compared with those of a Pilkington GRC. At least, we showed that the increase of ''Magnesia/magnesium chloride brine » ratio and the use of a plasticizer admixture such as organosilicon obviosly improve the matrix properties. The influence of this admixture on the properties of the matrix and composite was also analysed. The second experimental chapter deals with the reinforcement of the magnesia matrix by E-glass fabrics. The fabrication of semi -industrial prototypes and their characterization by mechanical tests was described. The results were then proved by means of theoretical calculation from composite material mechanics. ]

Les fibres optiques utilisées pour le transfert d’information présentent des pertes de signal pendant leur propagation. Ainsi, ces signaux ont besoin d’être régulièrement amplifiés. De nos jours, l’Amplification Raman, basée sur le principe de diffusion Raman stimulée, est une des techniques utilisées pour réaliser ces amplifications. Les nanoparticules de métaux nobles ont des propriétés optiques uniques provenant de l’oscillation collective des électrons lorsqu’elles interagissent avec une onde électromagnétique. Ces particules absorbent fortement le champ électromagnétique à une fréquence appelée fréquence de résonance de plasmon de surface. Ce travail de thèse concerne l’influence des nanoparticules métalliques sur l’amélioration de l’Amplification Raman. Il s’inscrit dans le cadre du projet ANR Fenoptic (2010-2012), réunissant l’entreprise Draka et plusieurs laboratoires français (ICB Dijon, CMCP Paris, LPCML Lyon), qui s’intéressent à l’intégration des nanoparticules de métaux nobles à l’intérieur des fibres optiques afin d’utiliser la résonance de plasmon de surface pour améliorer l’efficacité des amplificateurs optiques. Dans ce travail, différentes sources de nanoparticules métalliques ont été examinées (suspensions, couches, préformes de fibre optique). Les expériences ont porté sur la caractérisation (forme et position du plasmon) de nanoparticules de métaux nobles incluses en matrices vitreuses ainsi que sur des mesures de spectroscopie Raman au travers desquelles le phénomène de Diffusion Raman Exaltée de Surface (SERS) a particulièrement été étudié. Pour la première fois, nous avons mis en évidence l’exaltation du signal Raman d’une matrice vitreuse
Signals in optical fibers used for the transfer of information are attenuated due to impurities, scattering, absorption… To compensate for these losses, several techniques were developed like Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA). An alternative to rare earth doped fiber amplifier is Raman Amplification, which results from stimulated Raman scattering. Noble metal nanoparticles have optical properties induced by the collective oscillation of their conduction electrons when they interact with an electromagnetic wave. These particles strongly absorb the electromagnetic field at a frequency called surface Plasmon resonance frequency. This work is mainly based on effects leading to the improvement of the Raman Amplification. The ANR project Fenoptic (2010-2012), gathering Draka and several French laboratories (ICB (Dijon), CMCP (Paris), LPCML (Lyon)) is interested in the integration of noble metal nanoparticles in optical fibers using properties of the surface Plasmon resonance to improve the efficiency of optical amplifiers. In this work, different kinds of samples (suspensions, layers, optical fiber performs) with metal nanoparticles were studied. The experiments were based on the characterization (form and position of the Plasmon band) of noble metal nanoparticles in amorphous matrix and Raman spectroscopy was used to study the Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) effect. For the first time, we found the Raman signal exaltation of an amorphous matrix

Les MDO produits par les NADPH oxydases peuvent moduler différentes fonctions cellulaires, intervenant entre autres, dans le contrôle de l’homéostasie de la matrice extracellulaire. Cependant peu de données existant sur ce sujet de la littérature. L’objectif général de mon travail de thèse a été d’examiner la modulation de l’expression de protéases et de différents constituants de la MEC par des MDO endogènes dans des cellules épithéliales et des fibroblastes pulmonaires. Nous avons regardé essentiellement les rôles des MDO produits par le système NADPH oxydase. Nous avons également examiné la modulation de l’expression et de l’activité de certaines protéases par le CO, un des produits de la dégradation de l’hème par l’hème oxygénase. Nos résultats montrent que les oxydants endogènes, spécialement ceux produits par la Nox4, jouent un rôle dans la modulation de l’homéostasie de la matrice extracellulaire pulmonaire. Cette modulation est différente selon le type cellulaire exprimant la Nox4 (épithélium vs fibroblastes). Ces résultats aident à mieux comprendre les rôles physiologiques et physiopathologiques des Nox et ils contribuent à mieux comprendre la physiopathologie des maladies associées à des altérations aux niveaux de la matrice extracellulaire comme l’emphysème et la fibrose pulmonaire. Par ailleurs, nous avons montré qu’un donneur de CO, le CORM-2, pourrait être un outil intéressant pour atténuer l’expression et activité des MMPs –1 et –2. Cet effet pourrait avoir des implications importantes dans les maladies pulmonaires associées à un déséquilibre de la balance protéases/antiprotéases>
ROS produced by NADPH can modulate different cellular functions and be involved in the control of the extra cellular matrix homeostasis. Though there are few documents about this subject in the literature. The main target of my study is to examine the modulation of the proteases expression and different extra cellular matrix’s component by endogen ROS in the epithelial cells and pulmonary fibroblasts. We also investigated the modulation of some proteases expression and activity by the CO which is one of the heme degradation products. Our study showed that endogen oxidant specially the ones produced by nox4 play a crucial role in the homeostasis’s modulation of the extra cellular matrix. These results help us to know better the physiological and phisiopathological role of NOX4 and the connected diseases such as emphysema and fibrosis. In addition, we showed the CO donor can be an interesting element to reduce the MMP expression and activity. This can have an important impact in the pulmonary diseases connected to the proteases and antiproteases imbalance

Une nouvelle technique d'elaboration des materiaux composites a matrice metallique consiste a injecter un metal liquide a travers une preforme fibreuse placee dans un moule metallique. Si ce procede a l'avantage d'etre un moyen rapide d'elaboration, il engendre neanmoins des difficultes dues notamment a l'apparition de phenomenes de solidification pendant l'impregnation. Dans le but de faciliter le controle des differents parametres du process, deux modeles numeriques bidimensionnels, bases sur la discretisation des equations de darcy et de la chaleur, ont ete developpes pour simuler ce procede d'elaboration. Le premier modele, base sur la methode des volumes finis, permet de suivre l'ecoulement d'un metal a travers une preforme fibreuse placee entre les deux parois planes du moule. Une etude de l'evolution de la solidification et de l'influence de differents parametres physiques sur l'impregnation est alors presentee. Le deuxieme modele, base sur la methode des elements finis et integre a la bibliotheque de calcul modulef, permet de decrire l'impregnation d'une preforme fibreuse dans un cas axisymetrique. Un dispositif experimental permet de valider quelques resultats numeriques concernant l'evolution de la solidification du metal au cours de l'impregnation

Une nouvelle technique d'elaboration des materiaux composites a matrice metallique consiste a injecter un metal liquide a travers une preforme fibreuse placee dans un moule metallique. Si ce procede a l'avantage d'etre un moyen rapide d'elaboration, il engendre neanmoins des difficultes dues notamment a l'apparition de phenomenes de solidification pendant l'impregnation. Dans le but de faciliter le controle des differents parametres du process, deux modeles numeriques bidimensionnels, bases sur la discretisation des equations de darcy et de la chaleur, ont ete developpes pour simuler ce procede d'elaboration. Le premier modele, base sur la methode des volumes finis, permet de suivre l'ecoulement d'un metal a travers une preforme fibreuse placee entre les deux parois planes du moule. Une etude de l'evolution de la solidification et de l'influence de differents parametres physiques sur l'impregnation est alors presentee. Le deuxieme modele, base sur la methode des elements finis et integre a la bibliotheque de calcul modulef, permet de decrire l'impregnation d'une preforme fibreuse dans un cas axisymetrique. Un dispositif experimental permet de valider quelques resultats numeriques concernant l'evolution de la solidification du metal au cours de l'impregnation

La plupart des composites à matrice métalliques étudiés à l'heure actuelle sont élaborés par trois technologies principales, dont le coût relativement élevé limite les domaines d'utilisation. Pour palier cet inconvénient, nous avons travaillé à mettre au point un procédé de cofilage en phase solide. L’évolution du procédé nous a permis de résoudre les problèmes d'imprégnation du renfort par la matrice. Dans le cadre de l'optimisation des étapes de fabrication, nous avons étudié l'influence des paramètres suivants sur le comportement et les mécanismes d'endommagement du matériau: longueur des fibres, orientation du renfort et fraction volumique locale. Pour cela nous avons développé une démarche de type micro-macro fondée sur la théorie d'inclusion équivalente d'Eshelby. Nous modélisons ainsi l'influence de la microstructure sur les caractéristiques élastiques, les coefficients de dilatation et la surface seuil d'écoulement. Des calculs par éléments finis sur cellules de base à trois phases complète cette approche. Nous regardons l'influence de la répartition des fibres sur le développement de la plasticité locale. Une configuration de fibres proches de leurs voisines a un rôle prépondérant sur la propagation de l'endommagement qui se produit en tête de fibre. Nous proposons un critère analytique d'initiation de cet endommagement qui prend en compte la distribution de fraction volumique locale dans le matériau. Les résultats sont comparés à des essais de traction dans l'enceinte du microscope électronique à balayage, ou nous pouvons suivre les différentes étapes du processus de rupture. L’outil analytique développé est intégré dans une démarche originale de détermination d'une statistique d'endommagement pour une structure. Nous pouvons, ainsi, donner localement la probabilité d'endommagement d'un volume de composite en fonction de l'observation de ses distributions de microstructure, et du chargement

Cette thèse est essentiellement consacrée à la caractérisation et à l’analyse des propriétés mécaniques de matériaux composites constitués d’un renfort taffetas verre et d’une résine acrylate (Elium®). Avant l’apparition de la résine Elium® sur le marché en 2013, les polymères acrylates n’étaient pas utilisés dans l’industrie des composites fibres longues. Dans le volet expérimental de la thèse, nous nous intéressons principalement à l’influence de l’ensimage (traitement de surface appliqué aux fibres pour favoriser l’adhésion de la matrice) sur le comportement mécanique de nos composites. En complément de différents essais mécaniques macroscopiques « classiques » (traction, flexion etc.), nous avons utilisé des techniques d’analyse locales fines (mesures de champ cinématique, microtomographie X, Microscopie Électronique à Balayage, nanoindentation…) qui nous ont permis de caractériser et d’étudier certains mécanismes locaux de déformation et d’endommagement. L’influence de l’ensimage sur les propriétés en fatigue a été mise en évidence grâce à des mesures d’autoéchauffement pour lesquelles nous avons développé un traitement original des données. A l’issue de nos investigations, nous avons pu quantifier le bénéfice qui résulte de l’utilisation d’un ensimage spécifiquement conçu pour favoriser l’adhésion d’un polymère acrylate sur des fibres de verre. Dans le volet « simulation numérique » de la thèse, nous avons modélisé le comportement mécanique de nos composites taffetas verre/matrice acrylate grâce au solveur spectral CraFT (Composite response and Fourier Transforms). Le détail des champs de contrainte et de déformation a été obtenu à l’échelle de la mésostructure et révèle une structuration périodique induite par la présence du renfort tissé. Une analyse quantitative a permis de vérifier que les champs de déformation qui ont été obtenus grâce au solveur CraFT sont en très bon accord avec des mesures réalisées par corrélation d’images. A partir du champ de contrainte, nous avons mis en évidence les régions de la mésostructure qui subissent les plus fortes sollicitations mécaniques. En visualisant par microtomographie X la structure interne d’éprouvettes précédemment déformées, nous avons pu établir le lien entre la localisation de l’endommagement au sein de la mésostructure et les régions de concentration de contrainte que la simulation numérique avait mises en évidence
This thesis is devoted to the characterization and the analysis of the mechanical properties of composite materials made of a plain weave glass fiber reinforcement and an acrylic resin (Elium®). Before the commercialization of the Elium resin in 2013, acrylics polymers were not used in the composite industry. In the experimental part of this thesis, we mainly focused on the sizing effect (surface treatment of the fibers to enhance the bonding between the matrix and the fibers) on the mechanical behavior of our composites. The characterizations were carried out through classical macroscopic mechanical tests (tensile, bending, shearing…) but using metrological tools for local analysis (full-field strain measurements, X ray micro-tomography, Scanning Electron Microscopy, Nano-indentation etc.). We were able to study strain and damage phenomena at local scales. Fatigue properties of the sizing were highlighted by heat build-up experiments. To analyze these measurements, an original data treatment has been developed which makes clear the benefit of an acrylic sizing in order to enhance the bonding between glass fibers and our acrylic matrix. In the theoretical part of this thesis, we studied the mechanical behaviour of our glass fiber plain weave/acrylic resin composite through a numerical simulation based on the CraFT spectral solver (Composite response and Fourier Transforms). Local stress and strain fields were obtained at the mesoscopic scale. The strain field analysis shows a periodic structure induced by the presence of the plain weave reinforcement. By a quantitative study, a good agreement between the numerical strain field obtained by CraFT and the 3D-DIC experimental strain measurements was found. The numerical stress field analysis reveals regions were a high local stress occurs. Comparing with X ray micro-tomography observationsof the internal structure of previously loaded composite sampleswe noticed that the damages occurring inside the mesostructure are totally correlated with the local stress concentration revealed by CraFT numerical simulations

Les interfaces entre fibre et matrice jouent un rôle important dans le comportement mécanique des composites fibreux à matrice céramique. L’objectif de ce travail est de comprendre le rôle de la nature d’interphases multiséquencées interposées entre la fibre et la matrice. Les différents systèmes testés sont des minicomposites SiC/SiC élaborés par CVI au LMI de l’Université Claude Lyon 1, et ont été testés par des essais de « push-in » et de « push-out ». Ces composites présentent des interphases différentes dont certaines sont multiséquencées. Nous avons essentiellement étudié des interphases Pyrocarbone, Pyrocarbone + nodules de TiC, multicouche Pyrocarbone-TiC et l’interphase nitrure de bore. Ces essais ont permis de mettre en évidence les différences caractéristiques interfaciales en fonction de la nature des interphases. Il apparaît que la contrainte de cisaillement interfacial et l’interfacial et l’énergie de décohésion sont plus élevés pour les interphases BN, et les interphases PyC avec du TiC nodulaire. Ce travail nous a permis de mesurer et de comprendre un certain nombre d’écarts entre les courbes charge-déplacement expérimentale et les courbes théoriques. En particulier, la contrainte de décohésion est influencée les contraintes thermiques résiduelles et la contrainte de cisaillement interfacial, liée au glissement avec frottement, est influencée par des effets d’usure. Lors des essais de « push-out » et « push-back » un crochet de repositionnement est enregistré, donnant une image de la rugosité interfaciale
The interfaces between matrix and fibre play important roles in the mechanical behaviour of reinforced composites. The aim of this work is the understanding the role of the interphases between fibre and matrix, their nature and their multilayered structure. The different composites studies have been fabricated by CVI process at LMI laboratory, UCBL Lyon 1, and were tested by push-in and push-out experiments. These composites present different interphases and some of them are multilayered. We have essentially studied the Pyrocarbon interphase, Pyrocarbon with TiC nodule, multilayered Pyrocarbone-TiC and BN interphases. Our experiments have allowed highlighting the different interfacial characteristics according to the natures of the interphases. It appears that the interfacial shear stress and the debonding energy are very high in the case of BN, and PyC with nodular TiC interphases. This research makes us possible to measure and understand some difference the experimental load-displacement curve and that given by the modelling. Particularly, the debond stress is influenced by the residual thermal stress and the interfacial shear stress, linked to frictional slip, influenced by some wear phenomena. During push-out and push-back tests, a seating drop is recorded, giving an image of the interface roughness