Dissertations / Theses on the topic 'Intelligent Polymers'
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Moulton, Brian D. ""Intelligent" Design of Molecular Materials: Understanding the Concepts of Design in Supramolecular Synthesis of Network Solids." [Tampa, Fla.] : University of South Florida, 2003. http://purl.fcla.edu/fcla/etd/SFE0000603.
Full text
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Gottlieb, Ronny, and Karl-Friedrich Arndt. "Intelligente Werkstoffe - Vom Makromolekül zum intelligenten Material." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2007. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1188378259921-41093.
Full textAbstract:
Sensitive polymers change their conformation in response to even a little change in the environmental conditions, e. g. temperature, pH value, concentration of a second component, or light. Crosslinking of these polymers and their swelling in water forms smart hydrogels (intelligent hydrogels). Different shapes and dimensions are possible: bulk gel, thin layers, intraor intermolecular crosslinked globular particles. Smart hydrogels display two important properties: Their volume (swelling degree) depends on the environment and can be switched between two states. The gels can thus be used as actuators. As the change in the gel properties is stimulated by changes in the environment, the gels can also be used as sensors. Smart hydrogels are suitable for applications in microsystems, and gel particles are potential carriers for drugs in the human bodyUmgebungssensitive Polymere ändern in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel dem Licht, der Temperatur, dem pH-Wert oder der Konzentration einer zweiten Komponente neben dem Polymer, drastisch ihre Molekülgestalt. Vernetzt und in Wasser gequollen, bilden sie sogenannte smarte Hydrogele. Dabei werden die Besonderheiten eines Makromoleküls, dessen Eigenschaften durch die Umgebung beeinflusst werden, auf ein polymeres Material übertragen. Dies kann ein großer Körper, eine dünne Schicht oder ein Nanopartikel sein. Das Volumen der smarten Hydrogele kann zwischen zwei Zuständen geschaltet werden. Dabei können die Hydrogele wie Aktoren eine Kraft ausüben. Da das Schalten durch die Umgebung stimuliert wird, sind sie als Sensoren verwendbar. Die Polymerstrukturen sind miniaturisierbar, sodass smarte Hydrogele als Komponenten in Mikrosystemen angewendet werden können. Zum Beispiel werden die Partikel zur kontrollierten Abgabe von Arzneimittelwirkstoffen verwendet
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Motornov, Mikhail. "Fabrication and Study of Switchable Polymer Layers with Hydrophobic/Hydrophilic Behavior." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2004. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1101369711031-72233.
Full textAbstract:
The framework of this thesis aims to fabricate materials, which change surface characteristics in response to environmental conditions. This response may be employed to improve material characteristics as adhesion, wettability, interaction with cells etc. The mixed brushes introduce adaptive and switching behavior in different surrounding media. Two main approaches were employed to fabricate mixed polymer brushes: "grafting to" and "grafting from". Mixed PS/PVP polymer brushes were synthesized via step-by-step grafting of these two polymers from polyamide (PA) surfaces. NH3 plasma was used for the introduction of amino and OH functionalities on PA surfaces with following attachment of azo initiator of radical polymerizaton. The mixed brushes prepared on the surface of PA textiles combine both the switching effect and effect of composite surface (i.e. micrometer scale roughness) which substantially amplifies the switching range. Mixed polymer brushes prepared from P(S-b-2VP-b-EO) and P(S-b-4VP) block copolymers were grafted to both the flat surface of Si wafers and to the surface of silica nanoparticles via quaternization reaction of the pyridine nitrogen. This one step grafting technique has a substantial advantage over the multistep grafting of mixed polymer brushes. We have demonstrated that combination of the two level hierarchical organization of polymer films at macroscopic and nanoscopic levels resulted in the formation of self adaptive surfaces switchable in controlled environment from ultra-hydrophobic to hydrophilic energetic states. The PFS/PVP mixed brush was grafted onto the pre-treated PTFE surface (plasma etching) with the needle like topography. The size of vertical needles was at micron scale. If the brush is switched to the hydrophobic state the layer has shown a unique ultra-hydrophobic behavior (complete non-wetting) with the contact angle approaching value of 160o. If the mixed brush was switched into the hydrophilic state the surface became completely wetted due to the capillary forces in the pores formed by the needle like structure. Thus, the surface can be either highly wettable or completely non-wettable with the self cleaning properties.
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Hart, Sean Michael. "Intelligent Processing of PMR-15." W&M ScholarWorks, 1992. https://scholarworks.wm.edu/etd/1539625733.
Full text
5
Ngatchou, Patrick. "Intelligent techniques for optimization and estimation /." Thesis, Connect to this title online; UW restricted, 2006. http://hdl.handle.net/1773/5827.
Full text
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Yu, Dingwen. "Development of an intelligent design tool for polymer screw extruders." Thesis, Nottingham Trent University, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.324589.
Full text
7
Marchant, Maïté. "Modélisation multi-échelles des systèmes nanophotoniques à base de matériaux intelligents." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF22449.
Full textAbstract:
Beaucoup d’applications en ingénierie demandent l’utilisation de matériaux intelligents qui peuvent se déformer en réponse à un stimulus extérieur. C’est dans ce contexte, que s’est posé ce projet de recherche. Bénéficiant d’un environnement pluridisciplinaire, grâce à l’association de deux axes de l'Institut Pascal : l’axe MMS (Mécanique, Matériaux et Structures) et l’axe PHOTON (Axe Photonique, Ondes, Nanomatériaux), cette thèse s’intègre parfaitement dans l’action transversale "Matériaux et Modélisations multi-échelles" du laboratoire. La première partie de ce travail s'appuie sur un système expérimental mis au point par une équipe américaine [Chang_10] qui permet la mesure sans contact du pH d'une solution en exploitant les caractéristiques photoniques du système. Ce système est composé d'un réseau d'hydrogel fixé sur un substrat rigide. Un modèle numérique est développé dans le but de simuler le fonctionnement de l'ensemble et d'optimiser le réseau d'hydrogel en vue d'applications dans le domaine médical. La seconde partie de ce travail concerne le développement d'une théorie sur le comportement mécanique de polymères sensibles à la lumière. L'objectif est d'établir une relation liant la déformation du matériau à l’intensité lumineuse. Les résultats obtenus sont comparés avec les résultats expérimentaux issus de la littérature. L'influence des interactions entre les molécules d'azobenzènes sur la déformation du matériau est étudiéeMany engineering applications involve stimuli-responsive materials that can change their shape under the action of an external stimulus. It is in this context that this project takes place. Thanks to a multidisciplinary environment with the association of two lines of research of the Institut Pascal: the Mechanical area (Mechanic, Materials and structure) and the Photonic area (Nanostructures and Nanophotonics), this PhD perfectly fits with the “Materials and multi-scale Modeling” transversal action of the laboratory. The first part of this work relies on an experimental system developed by an American team [Chang_10] which allows to measure the pH of a solution without contact, making use of its photonic characteristics. This system is composed of a hydrogel network fixed on a rigid substract. A numerical model is developed in order to simulate its behavior and optimize the hydrogel network with a view to applications in the medical domain. The second part of this PhD is related to the development of a theory on the mechanical behavior of photo-sensitive polymers. The aim is to establish a link between the material deformation and the light intensity. The obtained results are compared to experimental ones from literature. The interaction influence of the azobenzenes molecules on the material strain is studied
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Ramgobin, Aditya. "Synthèse et conception de retardateurs de flamme intelligents." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R045/document.
Full textAbstract:
Les matériaux polymères sont de plus en plus utilisés pour remplacer d’autres types de matériaux tels que la céramique ou le métal. Cependant, la majorité des polymères ont un désavantage : ils doivent être ignifugés. Néanmoins, grâce à la recherche dans le domaine des matériaux, des polymères haute performance qui résistent à la chaleur et aux scénarios feu ont été conçus. Malgré l’avantage technique qu’apportent ces matériaux, ils sont extrêmement chers. Le but de ce travail est de comprendre la réaction au feu des matériaux hautes performances afin de concevoir des retardateurs de flamme qui réagiraient comme ces polymères hautes performances quand ils sont soumis à des températures élevées ou dans un scénario feu. Dans cette optique, le comportement à haute température et la réaction au feu de trois matériaux hautes performances ont été étudiés : polyetheretherketone (PEEK), polyimide (PI), et polybenzoxazole (PBO). Les mécanismes de décomposition de ces matériaux ont été évalués à travers différentes méthodes analytique telles que le pyrolyseur GCMS et l’ATG-FTIR. La cinétique de décomposition de ces matériaux a aussi été évaluée en utilisant l’ATG dynamique sous différentes atmosphères (azote, 2% oxygène, et air). Cela nous a permis d’acquérir du recul par rapport aux comportements thermiques de ces matériaux hautes performances, que nous avons pu exploiter pour définir des nouveaux retardateurs de feu. Ainsi, une série de retardateurs de flamme ont été synthétisés. Ces retardateurs de flamme font partie de la famille de bases de Schiff et comprennent le salen et ses dérivées, ainsi que certains de leurs complexes métalliques. Le comportement thermique et réaction au feu de ses retardateurs de flamme ont été évalués dans deux polymères : le polyuréthane thermoplastique, et le polyamide 6. Bien qu’une partie de ces retardateurs de feu aient montré peu d’effet au feu, certains ont montré une amélioration importante en termes de chaleur dégagée. Cette nouvelle approche vers la conception de charges ignifugeantes est prometteuse et peut être utilisée comme une méthode complémentaire pour la conception de matériaux haute performance à bas coutPolymeric materials have been increasingly used as replacement for other types of materials such as ceramics or metals. However, most polymers have a serious drawback: they need to be fire retarded. Nevertheless, thanks to advanced research in the field, high performance materials that resist high temperatures and fire scenarios have been developed. While these materials have extremely enviable properties, they are also very expensive. The aim of this PhD is to understand the fire behavior of high-performance polymers and design fire retardants that would mimic these high-performance materials under extreme heat or fire. To do so, the thermal and fire behavior of three high performance materials were studied: polyetheretherketone (PEEK), polyimide (PI), and polybenzoxazole (PBO). Their thermal decomposition pathways were evaluated thanks to high temperature analytical techniques like pyrolysis-GC/MS and TGA-FTIR. Model based kinetics of the thermal decomposition of these polymeric materials were also elucidated by using dynamic TGA under three different atmospheres (nitrogen, 2% oxygen, and air). These provided insight regarding the thermal behavior high performance polymers, which were used to conceptualize novel potential fire retardants. Therefore, a series of fire retardants that have demonstrated similar behaviors as high performance polymers in fire scenarios were synthesized. These fire retardants include a Schiff base: salen and its derivatives, as well as some of their metal complexes. The thermal behavior and fire performances of these fire retardants were evaluated in two polymeric materials using a relatively low loading (< 10 wt%): thermoplastic polyurethane, and polyamide 6. While some of the fire retardants had little effect, in terms of fire retardancy, some candidates showed a significant improvement in terms of peak of heat release rate. This reverse approach towards designing fire retardants has shown some promise and can be used as a complementary method for the design of high-performance materials at lower cost
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Lu, Jianbo. "Development of intelligent textiles from conductive polymer composites (CPC) for vapour and temperature sensing." Lorient, 2009. http://www.theses.fr/2009LORIS149.
Full text
10
Jamal, Al Dine Enaam. "Synthèse et caractérisation des nanoparticules intelligentes." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0054/document.
Full textAbstract:
L’un des enjeux majeurs en nanomédecine est de développer des systèmes capables à la fois de permettre un diagnostic efficace et également de servir de plateforme thérapeutique pour combattre les infections et les neuro-dégénérescences. Dans cette optique, et afin d’améliorer la détection de tumeurs, des agents de contraste ont été développés dans le but d’augmenter le rapport signal sur bruit. Parmi ces agents, les nanoparticules (NPs) d’oxyde de fer superparamagnétiques (SPIOs) et les quantum dots (QDs) sont des candidats idéaux et ont reçu une grande attention depuis une vingtaine d’années. De surcroit, leurs propriétés spécifiques dues à leurs dimensions nanométriques et leurs formes permettent de moduler leur bio-distribution dans l’organisme. L’opportunité de revêtir ces NPs biocompatibles par des couches de polymères devraient permettre d’améliorer la stabilité de ces nanomatériaux dans l’organisme. Et par conséquent, favoriser leur biodistribution et également leur conférer de nouvelles applications en l’occurrence des applications biomédicales. Dans ce travail de thèse, nous avons développé de nouveaux systèmes thermo-répondant basés sur un cœur SPIOs ou QDs qui sont capables, à la fois, de transporter un principe actif anticancéreux, i.e. la doxorubicine (DOX) et de le relarguer dans le milieu physiologique à une température contrôlée. Deux familles de NPs ont été synthétisées. La première concerne des NPs de Fe3O4 SPIO qui ont été modifiées en surface par un copolymère thermorépondant biocompatible à base de 2-(2-methoxy) méthacrylate d’éthyle (MEO2MA), oligo (éthylène glycol) méthacrylate (OEGMA). La seconde famille, consiste en des NPs de ZnO recouverte du même copolymère. Pour la première fois, le copolymère de type P(MEO2MAX-OEGMA100-X) a été polymérisé par activateur-régénéré par transfert d’électron-polymérisation radicalaire par transfert d’atome (ARGET-ATRP). La polymérisation et copolymérisation ont été initiées à partir de la surface. Les NPs cœur/coquilles ont été caractérisées par microscopie électronique à transmission (TEM), analyse thermogravimétrique (TGA), etc. Nous avons montré que l’efficacité du procédé ARGET-ATRP pour modifier les surfaces des NPs de SiO2, Fe3O4 et de ZnO. L’influence de la configuration de la chaîne de copolymère et des propriétés interfaciales avec le solvant ou le milieu biologique en fonction de la température a été étudiée. Nous avons montré que les propriétés magnétiques des systèmes coeur/coquilles à base de Fe3O4 ne sont influencées que par la quantité de polymère greffée contrairement au QDs qui vient leur propriété optique réduire au-delà de la température de transition. Ce procédé simple et rapide que nous avons développé est efficace pour le greffage de nombreux copolymères à partir de surfaces de chimie différentes. Les expériences de largage et relarguage d’un molécule modèle telle que la DOX ont montré que ces nanosystèmes sont capables de relarguer la DOX à une température bien contrôlée, à la fois dans l’eau que dans des milieux complexes tels que les milieux biologique. De plus, les tests de cytocompatibilité ont montré que les NPs coeur/coquilles ne sont pas cytotoxiques en fonction de leur concentration dans le milieu biologique. A partir de nos résultats, il apparaît que ces nouveaux nanomatériaux pourront être envisagés comme une plateforme prometteuse pour le traitement du cancerOne of the major challenges in nanomedicine is to develop nanoparticulate systems able to serve as efficient diagnostic and/or therapeutic tools against sever diseases, such as infectious or neurodegenerative disorders. To enhance the detection and interpretation contrast agents were developed to increase the signal/noise ratio. Among them, Superparamagnetic Iron Oxide (SPIO) and Quantum Dots (QDs) nanoparticles (NPs) have received a great attention since their development as a liver contrasting agent 20 years ago for the SPIO. Furthermore, their properties, originating from the nanosized dimension and shape, allow different bio-distribution and opportunities beyond the conventional chemical imaging agents. The opportunity to coat those biocompatible NPs by a polymer shell that can ensure a better stability of the materials in the body, enhance their bio-distribution and give them new functionalities. It has appeared then that they are very challenging for medicinal applications. In this work, we have developed new responsive SPIO and QDs based NPs that are able to carry the anticancer drug doxorubicin (DOX) and release it in physiological media and at the physiological temperature. Two families of NPs were synthesized, the first one consist in superparamagnetic Fe3O4 NPs that were functionalized by a biocompatible responsive copolymer based on 2-(2-methoxy) ethyl methacrylate (MEO2MA), oligo (ethylene glycol) methacrylate (OEGMA). The second family consists in the ZnO NPs coated by the same copolymer. For the first time, P(MEO2MAX-OEGMA100-X) was grown by activator regenerated by electron transfer–atom radical polymerization (ARGET-ATRP) from the NPs surfaces by surface-initiated polymerization. The core/shell NPs were fully characterized by the combination of transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA), and by the physical properties of the nanostructures studied. We demonstrate the efficiency of the ARGET-ATRP process to graft polymers and copolymers at the surface of Fe3O4 and ZnO NPs. The influence of the polymer chain configuration (which leads to the aggregation of the NPs above the collapse temperature of the copolymer (LCST)) was studied. We have demonstrated that the magnetic properties of the core/shell Fe3O4-based nanostructures were only influenced by the amount of the grafted polymer and no influence of the aggregation was evidenced. This simple and fast developed process is efficient for the grafting of various co-polymers from any surfaces and the derived nanostructured materials display the combination of the physical properties of the core and the macromolecular behavior of the shell. The drug release experiments confirmed that DOX was largely released above the co-polymer LCST. Moreover, the cytocompatibility test showed that those developed NPs do not display any cytotoxicity depending on their concentration in physiological media. From the results obtained, it can be concluded that the new nanomaterials developed can be considered for further use as multi-modal cancer therapy tools
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Hespel, Louise. "Nouveaux systèmes micellaires intelligents à partir d'huile de lin : synthèse, comportements physico-chimiques et encapsulation." Phd thesis, INSA de Rouen, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00924698.
Full textAbstract:
Les micelles apparaissent comme prometteuses dans le domaine de la vectorisation de médicaments. Afin d'améliorer leur biocompatibilité nous nous intéressons ici à des synthèses originales de copolymères amphiphiles comportant un bloc hydrophobe lipidique biosourcé. Un polymère intelligent constitue le bloc hydrophile. L'huile de lin subit une modification chimique afin d'introduire un site amorceur de polymérisation. Le bloc hydrophile est alors ajouté par polymérisation contrôlée. Deux copolymères sont obtenus, le lipide-b-poly(acide acrylique), pH-sensible et le lipide-b-poly(2-isopropyl-oxazoline), thermo-sensible. Une caractérisation physico-chimique complète révèle des concentrations micellaires critiques basses et des micelles de 10 nm. Un système mixte est préparé par mélange des deux copolymères. L'étude de ce système prouve une sensibilité aux deux stimuli. Afin d'améliorer la stabilité des micelles, nous proposons la photo-réticulation des insaturations de la chaîne lipidique.
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Cottinet, Pierre-Jean. "Actionnement et récupération d'énergie à l'aide de polymères électro-actifs." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0094/these.pdf.
Full textAbstract:
Grâce aux avancées technologiques actuelles, les matériaux conventionnels tels que les métaux, aciers, sont remplacés par les polymères, dans la plupart des secteurs d'activité comme l'automobile, l'aéronautique. En effet les niveaux de connaissance et de savoir faire technologique permettent maintenant de fabriquer des polymères avec les propriétés mécanique et électrique désirées. Rendant ainsi possible la conception de système à des coûts moindres, avec des encombrements et des masses plus faibles. De plus les polymères ont des propriétés intéressantes par rapport aux matériaux inorganiques (type céramique ou mono-cristaux). Ils sont légers, peu coûteux, pliables; ils peuvent être configurés dans des formes complexes et leurs propriétés peuvent être adaptées en fonction de la demande. Grâce à l’évolution conjuguée des sciences et des technologies, un certain niveau « d'intelligence >> peut être insufflé à ceux-ci au niveau moléculaire. Ces matériaux intelligents peuvent sentir les variations de l'environnement, et réagir en conséquence, tel que les matériaux à alliages de mémoire de forme ou piézo-électriques. . . Et plus communément appelés polymères électro-actifs. L'une des applications possible de ces polymères se trouve à la croisée des technologies de bio-mimétisme et d'énergie renouvelable. Diverses machines imitant les oiseaux, les poissons, ont été développées. Les technologies dites « vertes » sont devenues incontournables dans le paysage économique contemporain. C'est autour de ces problématiques que le travail de recherche a été organisé. Les objectifs des travaux présentés dans ce manuscrit sont triples. Le premier consiste en la caractérisation électriquement et mécaniquement des polymères et composites, réalisés au laboratoire à partir de matrice de polyuréthane et de P (VDF-TrFE-CFE). Les deux autres concernent l'étude des composites polymères électrostrictifs fabriqués au laboratoire sur le plan de l'actionnement et de la récupératio11 d'énergiePolymers have attractive properties compared to inorganic materials. They are lightweight, inexpensive, fracture tolerant, pliable, and easily processed and manufactured. They can be configured into complex shapes and U1eir properties can be tailored according to demand. With the rapid advances in materials used in science and tecl1nology, various materials with Intelligence embedded at the molecular level are being developed at a fast pace. These smart materials can sense variations in the environment, process the information, and respond accordingly. Shape-memory alloys, piezoelectric materials, etc. Fall in tt1is category of intelligent materials. Polymers that respond to external stimuli by changing shape or size have been known and studied for several decades. They respond to stimuli such as an electrical field, pH, a magnetic field, and light. These intelligent polymers can collectively be called active polymers. One of the significant applications of these active polymers is found in biomimetics-the practice of taking ideas and concepts from nature and implementing them in engineering and design. Various machines that imitate birds, fish, insects and even plants have been developed. With the increased emphasis on "green" technological solutions to contemporary problems, scientists started exploring the ultimate resource--nature-for solutions that have become highly optimized du ring the millions of years of evolution. The objectives of the work reported in the present document are threefold. The first aim consists in electrical and mechanical characterization of polymer and composites, realized in the laboratory with matrix of polyurethane and P(VDF-TrFE-CFE). The others two parts concerns the study of a new electrostrictive polymer composite (EPC) to be used in actuators and mechanical energy harvesters
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Jannot, Marion. "Polymères nanocomposites multifonctionnels. Impact sur les propriétés mécaniques de polymères à mémoire de forme." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS549.pdf.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse sont basés sur l’élaboration de polymères nanocomposites qui mettent en évidence la possibilité de concevoir de nouveaux systèmes hybrides à mémoire de forme à partir d’un copolymère thermoplastique élastomère semi-cristallin, le poly(éthylène – acétate de vinyle). Parmi les différentes stratégies recensées pour obtenir un effet mémoire de forme thermo-stimulé, un réseau réticulé par une composante inorganique à base d’oxo-polymère de silicium (polydiéthoxysiloxane) ou de titane (polydibutyltitanate), a été choisi. Les essais de traction ont permis de montrer que l’apport d’une composante inorganique de type oxo-polymère de titane permet un renfort remarquable pour un taux d’oxo-polymère croissant. À température ambiante et à 100°C, un accroissement respectif du module de rigidité jusqu’à 3,8 fois et 57 fois plus important est obtenu par rapport à un système témoin purement organique réticulé par des peroxydes. À l’instar du matériau témoin, tous les nanocomposites élaborés présentent des propriétés de mémoire de forme dans des conditions de temps, de contrainte et de température adaptées. En présence de l’oxo-polymère de titane, la nature dynamique iono-covalente de l’interface hybride participe à l’obtention de propriétés supplémentaires classant ainsi ces nanocomposites comme des matériaux thermo-adaptables. L’utilisation des systèmes hybrides organique – inorganique permet ainsi, par la modulation de la nature de l’interface hybride et de la nanostructuration, d’obtenir des matériaux multifonctionnels aux propriétés de mémoire de forme, de thermoformage, de recyclabilité et de réparationThese works based on the developments of polymer nanocomposites illustrate the possibility of creating shape memory hybrid materials from a semi-crystalline thermoplastic elastomer copolymer, the poly(ethylene – vinyl acetate). Amongst the different approaches which exist to obtain thermo-responsive shape memory polymers, we chose to elaborate chemically crosslinked networks in attendance of an inorganic component as silicon oxo-polymer or titanium oxo-polymer. Tensile test showed that hybrid materials with titanium oxo-polymer provide an important reinforcement. At room temperature and at 100 °C, the elastic modulus of the material increase more than 3.8 times and 57 times in comparison to organic reference material crosslinked by peroxides. As the reference material, all nanocomposites display shape memory properties under appropriate conditions of time, stress and temperature. With titanium oxo-polymer, the dynamic iono-covalent nature of the hybrid interface bring news properties. Thermadapt nanocomposite materials are obtained. The use of an organic – inorganic hybrid material enable by tuning nanostructuration and nature of the hybrid interface to obtain multifunctional materials with shape memory properties, reprocessability, recyclability and thermally induced healing properties
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Olivier, Boissière. "Étude de polymères répondant à deux stimuli." Thèse, Université de Sherbrooke, 2015. http://hdl.handle.net/11143/6007.
Full textAbstract:
L’industrie n’a de cesse de rechercher de nouveaux polymères qui associent plusieurs caractéristiques et propriétés dans un même matériau. Cela permet, en plus d’avoir la propriété initialement souhaitée, d’avoir la possibilité de l’adapter à plusieurs besoins. C’est ainsi que les polymères intelligents sont apparus. Ainsi, ceux-ci sont capables de modifier leurs propriétés de manière importante suite à la modification même relativement faible d’un paramètre extérieur.
Cette « petite » modification est appelée stimulus. On retrouve des polymères intelligents dans grand nombre d’applications depuis l’électronique, le biomédical, etc.
L’un des grands avantages des polymères est que l’on peut utiliser différents monomères durant leur synthèse pour modifier et rajouter des propriétés au polymère initial. Toutefois, fabriquer un polymère avec au moins deux monomères ne signifie pas toujours que les propriétés obtenues seront la somme ou la demi-somme des propriétés des homopolymères correspondants. Combiner deux polymères intelligents pour créer un copolymère n’implique pas que lecopolymère ainsi créé aura les mêmes propriétés que les deux polymères dont il est issu. Ainsi, les réponses aux deux stimuli ne seront pas nécessairement indépendantes. Déterminer comment on peut associer les monomères ensemble pour comprendre les mécanismes moléculaires qui permettent d’obtenir les propriétés voulues est ce qui importe pour créer de nouvelles applications pour de tels polymères. Cela passe par l’utilisation d’un stimulus contrôle qui va modifier les propriétés du polymère et va agir sur la réponse à un autre stimulus.
Dans le cadre de cette thèse, des réactions au dioxyde de carbone ou des réactions
photochimiques seront testées pour déterminer si elles ont un impact sur la solubilité, laquelle dépend de la température, de polymères d’intérêt. Il est à noter que la réponse à un stimulus doit être réversible pour pouvoir contrôler efficacement ses propriétés de façon réversible. Si des études à propos de polymères « multi stimuli répondants » sont communes, des études sur la compréhension des mécanismes qui permettent de prédire les propriétés sont rares. Cela permettra d’améliorer grandement notre capacité à concevoir de nouveaux matériaux polymères toujours plus innovants.
Parmi les polymères thermosensibles, l’étude dans cette thèse a porté sur trois polymères particulièrement communs et dont les propriétés thermosensibles sont bien connues et utilisées depuis déjà plusieurs dizaines d’années. Il s’agit du poly N-isopropylacrylamide (PNIPAM), du polyméthacrylate de N,N-diméthylaminoéthyle (PDMAEMA) et du polyméthacrylate de N,N-diéthylaminoéthyle (PDEAEMA). Nous avons investigué des systèmes ayant une structure ou architecture bien contrôlée, dans laquelle sont incorporées des unités comonomères sensibles à un stimulus autre que la température. Comprendre comment on peut modifier la solubilité de ces polymères dans l’eau (qui dépend de la température.) est un besoin fondamental pour pouvoir améliorer la conception de futurs polymères dont le contrôle à distance de cette propriété sera
amélioré. Cela est d’autant plus important que les applications pratiques de ce type de polymère exploitent généralement cette thermosensibilité. Plus précisément, nous avons eu pour but d’étudier et de comprendre comment une réaction photochimique (isomérisation ou dimérisation réversible) ou la réaction avec le dioxyde de carbone (CO[indice inférieur]2) d’un certain nombre d’unités comonomères peut modifier la thermosensibilité des polymères en solution aqueuse. Dans un premier temps, des unités azobenzène sont insérées régulièrement dans la chaine principale du PNIPAM (chapitre 3). Notre étude a révélé qu’avec cette architecture, la photoisomérisation a peu d’effet sur la température de transition de phase du PNIPAM en raison de la formation de micelles « fleurs », mais qu’elle contrôle l’ouverture du noyau de micelle de façon réversible. Dans l’étude qui suivait (chapitre 4), nous avons démontré que la photodimérisation réversible entre deux unités de coumarine, placées aux bouts de chaine du PNIPAM, permet de convertir le polymère entre les formes linéaire et macrocyclique, et que ce changement topologique de la structure impose un effet réversible sur la température de transition de phase du PNIPAM. En ce qui concerne le contrôle de la thermosensibilité par le CO[indice inférieur]2, une étude quantitative a d’abord été réalisée (chapitre 5), établissant la relation entre le degré de protonation des groupements d’amine tertiaire dans le PDMAEMA et sa température de transition de phase. À partir de cette compréhension sur l’effet qu’une réponse au CO[indice inférieur]2 peut avoir sur la thermosensibilité, nous avons démontré une application des nanogel d’un copolymère à blocs pour la capture du CO[indice inférieur]2 dans l’eau et la libération subséquente du gaz à une température basse (chapitre 6). Pour améliorer la conception de nouveaux polymères, il est nécessaire d’améliorer notre capacité
à contrôler à distance leur thermosensibilité en solution. Ainsi, il nous faut déterminer si les réactions, qui ont été déclenchées à distance grâce au dioxyde de carbone ou la lumière, ont permis de modifier les propriétés recherchées. Si tel a été le cas, il est alors nécessaire de vérifier jusqu’à quel point il est possible de modifier la thermosensibilité de cette manière.
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Abolfathi, Peter Puya. "Development of an Instrumented and Powered Exoskeleton for the Rehabilitation of the Hand." Thesis, The University of Sydney, 2008. http://hdl.handle.net/2123/3690.
Full textAbstract:
With improvements in actuation technology and sensory systems, it is becoming increasingly feasible to create powered exoskeletal garments that can assist with the movement of human limbs. This class of robotics referred to as human-machine interfaces will one day be used for the rehabilitation of paralysed, damaged or weak upper and lower extremities. The focus of this project was the development of an exoskeletal interface for the rehabilitation of the hands. A novel sensor was designed for use in such a device. The sensor uses simple optical mechanisms centred on a spring to measure force and position simultaneously. In addition, the sensor introduces an elastic element between the actuator and its corresponding hand joint. This will allow series elastic actuation (SEA) to improve control and safely of the system. The Hand Rehabilitation Device requires multiple actuators. To stay within volume and weight constraints, it is therefore imperative to reduce the size, mass and efficiency of each actuator without losing power. A method was devised that allows small efficient actuating subunits to work together and produce a combined collective output. This work summation method was successfully implemented with Shape Memory Alloy (SMA) based actuators. The actuation, sensory, control system and human-machine interface concepts proposed were evaluated together using a single-joint electromechanical harness. This experimental setup was used with volunteer subjects to assess the potentials of a full-hand device to be used for therapy, assessment and function of the hand. The Rehabilitation Glove aims to bring significant new benefits for improving hand function, an important aspect of human independence. Furthermore, the developments in this project may one day be used for other parts of the body helping bring human-machine interface technology into the fields of rehabilitation and therapy.
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Abolfathi, Peter Puya. "Development of an Instrumented and Powered Exoskeleton for the Rehabilitation of the Hand." University of Sydney, 2008. http://hdl.handle.net/2123/3690.
Full textAbstract:
Doctor of Philosophy (PhD)With improvements in actuation technology and sensory systems, it is becoming increasingly feasible to create powered exoskeletal garments that can assist with the movement of human limbs. This class of robotics referred to as human-machine interfaces will one day be used for the rehabilitation of paralysed, damaged or weak upper and lower extremities. The focus of this project was the development of an exoskeletal interface for the rehabilitation of the hands. A novel sensor was designed for use in such a device. The sensor uses simple optical mechanisms centred on a spring to measure force and position simultaneously. In addition, the sensor introduces an elastic element between the actuator and its corresponding hand joint. This will allow series elastic actuation (SEA) to improve control and safely of the system. The Hand Rehabilitation Device requires multiple actuators. To stay within volume and weight constraints, it is therefore imperative to reduce the size, mass and efficiency of each actuator without losing power. A method was devised that allows small efficient actuating subunits to work together and produce a combined collective output. This work summation method was successfully implemented with Shape Memory Alloy (SMA) based actuators. The actuation, sensory, control system and human-machine interface concepts proposed were evaluated together using a single-joint electromechanical harness. This experimental setup was used with volunteer subjects to assess the potentials of a full-hand device to be used for therapy, assessment and function of the hand. The Rehabilitation Glove aims to bring significant new benefits for improving hand function, an important aspect of human independence. Furthermore, the developments in this project may one day be used for other parts of the body helping bring human-machine interface technology into the fields of rehabilitation and therapy.
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Carré, Méline. "Développement de nouveaux polymères fonctionnels et intelligents, ayant des propriétés optiques modifiables sur demande." Thesis, Mulhouse, 2021. http://www.theses.fr/2021MULH4570.
Full textAbstract:
Les thermoplastiques sont une classe de polymères largement utilisés dans l’industrie en raison de leurs faibles coûts de traitement. Les granulés de thermoplastique sont chauffés et le thermoplastique fondu peut alors prendre toutes les formes souhaitées. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées comme le moulage par injection, l’extrusion, le thermoformage ou l’impression 3D pour donner cette forme. Aucun solvant n’est requis pendant ces procédés. La caractéristique intéressante est que les thermoplastiques sont recyclables, contrairement à l’autre classe de polymère appelée thermodure. En effet, le matériau peut être chauffé pour être fondu plusieurs fois sans affecter la structure chimique. Les thermoplastiques attirent donc l’intérêt de plusieurs secteurs d’activité comme la médecine, l’aéronautique ou l’automobile.L’objectif de ce travail est de développer des thermoplastiques intelligents avec de nouvelles propriétés supplémentaires. Des additifs sont incorporés dans le thermoplastique pour donner des propriétés réactives aux stimuli. Habituellement, les additifs sont mélangés avec de la résine et l’encre est appliquée sur la surface ou des thermoplastiques sont solubilisés pour être mélangés avec les additifs. Dans cette étude, nous voulons éviter le procédé avec un revêtement et l’utilisation de solvant afin d’obtenir des propriétés intrinsèques par une voie sans solvant. Par conséquent, les additifs sont mélangés avec le thermoplastique fondu. La difficulté est alors d’incorporer l’additif et de mouler les thermoplastiques à haute température (de 150 °C à 300 °C) sans endommager les additifsThermoplastics are a class of polymers widely used in industry because of their low processing costs. Pellets of thermoplastic are heated and then the melted thermoplastic can take every shape. Several methods can be used like injection molding, extrusion, thermoforming or 3D printing to give the shape. No solvent is required during the process. The interesting characteristic is that thermoplastics are recyclable, unlike the other class of polymer called thermoset. In fact, the material could be reheated to be remolded several times without affecting the chemical structure. All of these attract the interest of several sectors like medicine, aeronautics or automobile. The aim of this work is to develop smart thermoplastics with new additional properties. Additives are incorporated into the thermoplastic to give stimuli responsive properties. Usually additives are mixed with resin and the ink is applied to the surface or thermoplastics are solved to be mixed with additives. In this study, we want to avoid coating and solvent in order to obtain intrinsic properties by cleaning way. Therefore, additives are mixed with melted thermoplastic. The difficulty is to incorporate the additive and mold thermoplastics at high temperature (from 150 °C to 300 °C) without damaging additives
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Motornov, Mikhail. "Herstellung und Untersuchung schaltbarer Polymerschichten mit hydrophobem, hydrophilem Charakter (Fabrication and study of switchable polymerlayers with hydrophobic, hydrophilic behavior) /." [S.l. : s.n.], 2004. http://www.bsz-bw.de/cgi-bin/xvms.cgi?SWB11513723.
Full text
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Dobiáš, Vojtěch. "Senzor kvality prostředí potravinového obalu." Master's thesis, Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, 2021. http://www.nusl.cz/ntk/nusl-449725.
Full textAbstract:
The aim of this study was to prepare thin polymer layers able to give a color change response to oxygen. Thin layers were prepared with different polymers and dyes. The rate of photocatalytic reduction of a dye and the rate of the color change response to oxygen were studied. To verify oxygen sensitivity of a prepared layer, oxygen absorbers were used to create anaerobic conditions. The effect of visible light irradiation on a prepared layer was examined as well. Influence of glycerol content on the kinetics of the photocatalytic reduction and the color change response was studied. Considering both reactions, the glycerol content of 1 % was found to be the most suitable. Methylene blue in prepared layer was reduced 48 s after previous UVA irradiation with intensity of 0,1 mWcm-2. The color change response to oxygen is readily distinguished by the naked eye within 20 minutes.
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Csetneki, Ildiko. "Kolloid polimer gélek szerkezetének és tulajdonsagainak kapcsolata : Szabalyoshato permeabilitasu membran kontrollalhato nyito-zaro mechanizmussal." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2006. http://www.theses.fr/2006STR13135.
Full text
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Atieh, Mirna. "Contribution à la conception d'une prothèse de main communicante et "intelligente"." Rennes, INSA, 2008. http://www.theses.fr/2008ISAR0002.
Full textAbstract:
Ce travail s’inscrit dans le cadre des aides techniques aux handicapés, plus précisément, aux amputés des membres supérieurs. Il s’agit d’une prothèse de main “intelligente” et communicante contrôlée par son porteur et qui sera sa main myo-électrique. Dans ce mémoire, nous schématisons les divers mouvements de la prothèse par un automate qui décrit le fonctionnement de ce système. Une partie de notre projet porte sur l’étude des prothèses de mains existantes, dans le but d’améliorer leurs fonctionnalités, leur fiabilité, leur ergonomie et, en particulier, leur acceptabilité chez les handicapés. Nous proposons, au cours de cette thèse, un protocole de communication intelligent permettant l'interaction entre la prothèse et la personne appareillée. Ensuite, nous réalisons un programme de simulation pour valider notre protocole, avec des signaux réels. Une deuxième validation a eu lieu en utilisant une carte d'acquisition électronique sur laquelle nous avons implémenté notre programmeThis work joins within the framework of the technical helps the handicapped persons, more exactly, the amputees of upper limbs. It is about prosthesis of "intelligent" and communicating hand controlled by its carrier and which will be the myoelectric hand. In this thesis, we schematize the different movements of the prosthesis by an automaton which describes the functioning of this system. A part of our project lays on studying the existing hand prosthesis in order to improve their functionalities, their reliability at the produced signals acknowledgment, their ergonomics and, in particular, their acceptability by handicapped persons. We offer, in the present thesis, an intelligent communicating protocol allowing correlation between the prosthesis and the handicapped person. Then, we accomplish a program of simulation to validate our protocol, with real EMG signals. We realise also a second validation by using an electronic card of acquisition on which we established our program
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Mwita, Wambura Mwiryenyi. "Development and testing an intelligent hybrid polymeric composite beam with healing ability embedded with Ni-Ti shape memory alloy." Thesis, Cape Peninsula University of Technology, 2010. http://hdl.handle.net/20.500.11838/1251.
Full textAbstract:
Thesis (MTech (Mechanical Engineering))--Cape Peninsula University of Technology, 2010.Hybrid polymeric composites (HPC) are widely used for the design of aerospace, automobile and civil engineering structures. One of the major challenges posed by these materials and structures is their brittle nature. When subjected to impact and dynamic loads, the polymeric composite structures undergo micro cracking. The cracks coalesce, propagate and can lead to catastrophic failure of the material and structures. In this thesis, an intelligent hybrid polymeric composite (IHPC) beam with healing ability was developed and tested. The IHPC beam developed consisted of a 3% prestrained 1mm diameter Ni-Ti shape memory alloy (SMA) wire actuator embedded in the polymeric host matrix. The function of the embedded Ni-Ti shape memory alloy was to enhance intelligence and healing ability to the IHPC beam. Upon electric current resistance heating, the Ni-Ti SMA actuator responds by contracting as a result of detwinned martensite → austenite phase transformation. Contraction of the SMA in the IHPC beam was utilized to stiffen and enhance healing by retarding crack growth and recovery of the strain induced in the loaded IHPC beam. This can result to increase of the flexural stiffness EI (defined as the product of the Young’s Modulus E of the material and the moment of inertia I of the geometry of the beam) and mode I fracture stress intensity factor KIC of the IHPC beam. One (1) mm diameter Ni-Ti SMA wire was used in the experimental work in this thesis. The wire was cut into 35 pieces, 200 mm long each. Ni-Ti SMA wires were heated in the furnace to a temperature of 250ºC for ten (10) hours then were left to cool in the ambient air. The heat treatment was aimed to release any residual stress and to stabilize the austenite start (AS) and austenite finish (Af) transformation temperatures of the Ni-Ti SMA. After heat treatment, the Ni-Ti SMA wires were prestrained by 3% (based on a gauge length of 150mm) on a tensile testing machine. Prestraining of the Ni-Ti SMA wires was aimed to induce detwinned martensite volume fraction in them hence increasing the transformation strain and recovery force of the Ni-Ti SMA actuator. Intelligent hybrid polymeric composite (IHPC) beams and polymeric virgin (PV) beams, all of dimensions 150mmx25mmx10mm were manufactured by casting 60D polyurethane thermosetting epoxy resin in a silicon mould. transformation strain and recovery force of the Ni-Ti SMA actuator.
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De, Smet Lieselot. "Création de systèmes polymères intelligents utilisant le cyclobis(paraquat-p-phénylène) et le cyclobis(paraquat-4,4'-biphénylène)." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1R006.
Full textAbstract:
Le développement de matériaux polymères intelligents a suscité beaucoup d'intérêt au cours de la dernière décennie. Les matériaux intelligents sont décrits comme des matériaux capables de modifier leurs propriétés et leurs fonctions en réponse à de petits changements environnementaux externes, tels que des fluctuations de température ou de pH. Dans ce domaine en rapide évolution, la chimie supramoléculaire, notamment celle faisant appel aux interactions hôte-invité, est apparue comme un outil puissant pour la création de ces matériaux adaptatifs en raison de leur nature dynamique, réversible et leur sensibilité à divers stimuli externes. L'intégration de ces assemblages supramoléculaires dynamiques dans des charpentes polymères a permis de développer de nouveaux matériaux polymères avancés pouvant être stimulés en exploitant la réversibilité des complexes. Dans ce travail, les molécules hôtes de type cyclophane comme le cyclobis (paraquat-p-phénylène) et le cyclobis (paraquat-4.4'-biphénylène) ont été intégrées de manière réversible dans des systèmes macromoléculaires hydrophiles (homopolymères, hydrogels) fonctionnalisés par des motifs de reconnaissance moléculaires riches en électrons (Naphtalène, TTF). Dans le cas des hydrogels thermosensibles, nous avons montré qu’ils étaient capables de mémoriser un temps d’exposition à une certaine température. La complexation de ces molécules de cyclophane s'accompagnant d'un changement de couleur, ces matériaux pourront être utilisés en tant que capteur de température avec un mode de lecture visuelThe development of smart or intelligent polymeric materials has gained a lot of attention over the past decades. Smart materials are described as materials that are capable of altering their properties and functions in response to small external environmental changes such as fluctuations in temperature. Within this rapidly advancing field, supramolecular chemistry, including host-guest complexation, has emerged as a powerful tool for the creation of these responsive materials due to their dynamic, reversible and adaptive nature towards external stimuli. These host-guest inclusion complexes consist mostly of a macrocyclic host molecule which can interact in a highly controlled and selective manner with one or more smaller guest molecules, via both random non-covalent interactions and specific three-dimensional spatial arrangements. The integration of these dynamic supramolecular assemblies into conventional polymer chemistry through the incorporation of either the macrocyclic host or, mostly, the electron rich guest has allowed us to develop the next generation advanced materials in a less time-consuming way. In this PhD thesis macrocyclic host molecule cyclobis(paraquat-p-phenylene) and cyclobis(paraquat-4,4’-biphenylene) were incorporated in hydrophilic polymer systems (homopolymers, hydrogels) in a reversible manner. For thermoresponsive hydrogel systems, it was shown that they were able to remember how long they were exposed to a certain external temperature change. The complexation of these cyclophanes are accompagnied with a visible color change allowing the use of these materials for sensor applications
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Tirado, Viloria Patricia Carolina. "New saloplastic biomaterials based on ultracentrifuged polyelectrolyte complexes." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAF034.
Full textAbstract:
Ce travail avait pour but de développer un nouveau type de matériaux basés sur des complexes polyelectrolytes. Ces matériaux ont été obtenus par l’ultracentrifugation des complexes soit d’origine naturelle ou soit d’origine synthétique. Le système de polyélectrolytes ainsi que les conditions dans lesquelles ces matériaux peuvent être obtenus, suivi par le choix du système optimal pour des études complémentaires ont été décrits. PAA / PAH CoPECs a été choisi comme systèmes modèles de synthèse et ses propriétés physico chimiques (composition, structure et les propriétés mécaniques) ont été décrits ici en détails. Nous avons montré que les propriétés de la composition, la structure et mécanique de le PAA/PAH CoPECs peut être contrôlée en modifiant les conditions d’assemblage (pH, concentration des polyélectrolytes, [NaCl], la vitesse et la commande de l’addition). Également, les conditions environnementales ([NaCl] et pH) ont également été utilisés pour contrôler la taille des pores et porosité des PAA/PAH CoPECs . Enfin, leur capacité à servir de support pour l’immobilisation d’enzymes a également été étudiée. Nous avons optimise les conditions d’assemblage afin de maintenir le maximum quantité de l’enzyme dans le complexe. Nous avons également démontré que CoPECs fournit la stabilisation à long terme, ainsi que la protection de l’enzyme à des températures élevées. Ainsi, PAA / PAH CoPECs sont des candidats potentiels pour être utilisé comme des supports pour l’ingénierie tissulaire et pour l’immobilisation d’enzymesThis work was aimed to the develop of a new kind of materials of polyelectrolytes complexes. These materials were obtained by the ultracentrifugation of complexes either of natural or synthetic origin. The polyelectrolytes systems as well as the conditions under which these materials could be obtained, followed by the selection of the optimal system to further studies was described. PAA/PAH CoPECs was chosen as synthetic model systems and its physiochemical properties (composition, structure and mechanical properties) were here deeply described. We demonstrated that the composition, structure and mechanical properties can be controlled by changing the assembly conditions (pH, concentration of the polyelectrolytes, [NaCl], speed and order of addition). Moreover, the environmental conditions ([NaCl] and pH) were also used to control the porosity and pores size of the PAA/PAH CoPECs. Finally their ability to serve as scaffold for enzyme immobilization was also studied. We optimized the assembly conditions to keep the maximum of the activity. We also demonstrated that the CoPECs structure provides the stabilization in long term as well as the protection of the enzyme from high temperature. Thus, PAA/PAH CoPECs is a potential and suitable candidates as scaffold for tissue engineering and for the immobilization of enzymes
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Claracq, Jérôme. "Comportement viscoélastique de fluides magnétorhéologiques." Pau, 2001. http://www.theses.fr/2001PAUU3026.
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Schäfer, Christian Gerhard [Verfasser], Matthias [Akademischer Betreuer] Rehahn, Markus [Akademischer Betreuer] Biesalski, and Rudolf [Akademischer Betreuer] Zentel. "Stimuli-Responsive Polymer-Opalfilme: Intelligente Materialien für optische Sensoranwendungen und Sicherheitsmerkmale / Christian Gerhard Schäfer. Betreuer: Matthias Rehahn ; Markus Biesalski ; Rudolf Zentel." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2016. http://d-nb.info/111214207X/34.
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Kumar, Bijandra. "Development of smart textiles with low environmental footprint from Conductive polymer nanoComposites." Lorient, 2010. http://www.theses.fr/2010LORIS195.
Full textAbstract:
Ce travail concerne le développement de textiles multifonctionnels innovants basés sur les composites polymères conducteurs (CPC), travail réalisé dans le cadre du projet européen intitulé « INTELTEX ». Des nanotubes de carbones multi-parois ont été utilisés pour leurs excellentes propriétés électriques afin de créer un réseau de charges conductrices au sein de matrices thermoplastiques synthétiques mais également bio-sourcées. La détection de composés organiques volatiles (COV) par ces systèmes sous forme de film mince exposé à des vapeurs de solvants a été démontrée. De nouvelles stratégies sont présentées pour développer et contrôler l’architecture multi-échelles du réseau conducteur. Les capteurs ainsi développés sont capables de détecter et de discriminer différentes vapeurs de solvants. Ces résultats ont ensuite aboutis à la réalisation d’échantillons textiles mono- et bi-phasiques capables de répondre à la présence de vapeurs. Enfin des systèmes di-phasiques textiles, basés sur le principe de double-percolation ont été préparés. Ces composites présentent une transition nette (PTC) dans la gamme de température visée (30-60°C). Pour les deux applications (vapeur et température) des formulations à base de matrices diminuant l’impact environnemental ont été proposées. Pour conclure, les composites polymères conducteurs (CPC) basés sur les nanotubes de carbones ont prouvés leur potentiel et intérêt d’utilisation comme matériaux intelligents sous forme de textile pour la détection de vapeurs et de températureThis research work concerns the investigation and development of innovative eco-friendly smart multi-reactive textiles made of Conductive Polymer nanoComposite (CPC) within the frame of the European Union Commission funded project entitled “INTELTEX”. Multiwalled Carbon Nanotubes (CNT) have been used as conductive nanofiller to create conductive networks within both synthetic and bio-sourced polymer matrices. The ability of CPC thin films based sensor to detect Volatile Organic Compound (VOC) has been investigated by exposing them to a wide set of solvent vapours. Novel strategies have been introduced to fabricate vapour sensor with controlled hierarchical condictive architecture. The sensors developed were found to have a high potential to detect as well as to discriminate the studied vapours. In a second part the knowledge developed with CPC thin film was transferred to both mono-phasic and bi-phasic conductive textiles, which were demonstrated to be sensitive to vapours and temperature. In particular novel bi-phasic CPC textiles structured using double percolation were found to exhibit a sharp positive temperature coefficient (PTC) characteristic in the range 30 - 60°C. In the last part it has been shown that eco-friendly matrices could be proposed in substitution of synthetic polymers to decrease their environmental footprint. Finally, it has been demonstrated that CNT based CPC had a high potential as smart material to develop multi-reactive smart textile for vapour and temperature sensing
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Jean-Mistral, Claire. "Récupération d'énergie mécanique par polymères électroactifs pour microsystèmes autonomes communicants." Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00356265.
Full textAbstract:
Le but de ce travail de thèse est d'explorer la potentialité des polymères électroactifs pour une application de récupération d'énergie mécanique ambiante.Les polymères électroactifs incluent la famille électronique (piézoélectrique, diélectrique...) et la famille ionique (IPMC, ionic gels...). Grâce à un état de l'art complet, six types de polymères ont été sélectionnés, modélisés analytiquement (couplage électromécanique) et caractérisés. De cette première partie comparative ressortent les polymères diélectriques à la forte densité d'énergie récupérable (1.5J.g-1).
La seconde partie de ce travail de thèse concerne la mise en place d'un modèle analytique électro-mécano-thermique le plus fiable possible et adaptable à tous types de structures et de sollicitations. Pour ce faire, une large campagne de mesures électriques et mécaniques a été opérée afin de déterminer finement le comportement physique du matériau, les variations des paramètres intrinsèques et les pertes associées. Ce modèle analytique est validé par une série de tests sur des cas simples de structures.
La dernière partie de ce travail de thèse concerne le développement d'une application novatrice : la récupération d'énergie mécanique au niveau du genou lors de la marche humaine. Le convertisseur a été dimensionné grâce au modèle développé, puis testé in situ. Finalement, des pistes pour la gestion électrique autonome de l'application sont proposées.
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Brunner, Birgit M. "Untersuchungen zur inneren Struktur von Hydrogelen aus N-Isopropylacrylamid mittels statischer Lichtstreuung." [S.l. : s.n.], 2005. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-24744.
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Cayla, Aurélie. "Élaboration de détecteurs souples de température : mise en oeuvre et caractérisation de multifilaments à base de polymères immiscibles chargés en nanotubes de carbone." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10086/document.
Full textAbstract:
Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet de recherche européen INTELTEX («Intelligent multi-reactive textiles integrating nano-filler based CPC-fibres») du 6ème PCRD, et vise l’élaboration de capteurs textiles grâce à l’incorporation de nanotubes de carbone (NTC) dans un ou plusieurs polymères. L’objectif de ce travail est d’intégrer dans les Équipements de Protection Individuelle des sapeurs-pompiers, un nouveau composite textile basé sur l’utilisation de nanocharges innovantes, permettant de les alerter sur une élévation critique de la température environnante. La réalisation de ce détecteur passe par la préparation d’un Composite Polymère Conducteur biphasique, dont l’un des deux polymères (Polycaprolactone (PCL)) contient les NTC. Il constitue de part sa température de fusion proche de la température de détection souhaitée, la phase sensible à l’élévation de température. Il est protégé par le second polymère dont la température de fusion est plus élevée (Polypropylène (PP)). Pour notre application, une interpénétration des deux phases (morphologie co-continue) ainsi qu’une localisation sélective des NTC dans le PCL sont privilégiées afin d’obtenir une bonne conductivité électrique. Une fois l’élaboration du multifilament biphasique conducteur (par filage en voie fondue) atteinte, le fil est intégré dans une structure tissée, qui instrumentée, permet de récupérer le signal électrique. La présence d’un effet de Coefficient de Température Positif permet une détection à la température de fusion du PCL et les prototypes étudiés dans des conditions plus proches du réel qu’en laboratoire permettent de vérifier la reproductibilité et montrent des résultats prometteursThis study is a part of the European research project INTELTEX (“Intelligent multireactive textiles Integrating nano-filler based CPC-fiber”) of the Sixth Framework Programme for Research and Technological Development. The elaboration of a textile sensors is ensured by the incorporation of carbon nanotubes (CNT) in one or more polymers. The final goal of this work is to integrate in Personal Protective Equipment (PPE) for fire-fighters, a new textile composite based on the use of innovative nanofillers enables them to be alerted at a critical elevation of the surrounding temperature. The realisation of this sensor requires the preparation of a biphasic Conductive Polymer Composite (CPC), where the two polymers have farther melting temperatures and one of which corresponds to the wished detection temperature. The CNT are introduced in the phase which is sensible to the temperature elevation (Polycaprolactone (PCL)) and protected by the second polymer whose melting temperature is higher (Polypropylene (PP)). For our application, an interpenetration of two phases (co-continuous morphology) and a selective localization of CNT in the PCL are privileged to obtain a good electrical conductivity. Once the development step of the biphasic conductive multifilament (by melt spinning) reached, the yarn is embedded in an instrumented woven structure, which permits to record the electrical signal. The presence of an effect of Positive Temperature Coefficient (PTC) allows the detection at the melting temperature of PCL (58°C). The firsts prototypes studied under conditions closer to the reality show the reproducibility so that very promising results
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Tirado, Viloria Patricia Carolina. "Nouveaux biomatériaux saloplastiques basés sur des complexes de polyélectrolytes ultracentrifugés." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00788462.
Full textAbstract:
Ce travail avait pour but de développer un nouveau type de matériaux basés sur des complexes polyelectrolytes. Ces matériaux ont été obtenus par l'ultracentrifugation des complexes soit d'origine naturelle ou soit d'origine synthétique. Le système de polyélectrolytes ainsi que les conditions dans lesquelles ces matériaux peuvent être obtenus, suivi par le choix du système optimal pour des études complémentaires ont été décrits. PAA / PAH CoPECs a été choisi comme systèmes modèles de synthèse et ses propriétés physico chimiques (composition, structure et les propriétés mécaniques) ont été décrits ici en détails. Nous avons montré que les propriétés de la composition, la structure et mécanique de le PAA/PAH CoPECs peut être contrôlée en modifiant les conditions d'assemblage (pH, concentration des polyélectrolytes, [NaCl], la vitesse et la commande de l'addition). Également, les conditions environnementales ([NaCl] et pH) ont également été utilisés pour contrôler la taille des pores et porosité des PAA/PAH CoPECs . Enfin, leur capacité à servir de support pour l'immobilisation d'enzymes a également été étudiée. Nous avons optimise les conditions d'assemblage afin de maintenir le maximum quantité de l'enzyme dans le complexe. Nous avons également démontré que CoPECs fournit la stabilisation à long terme, ainsi que la protection de l'enzyme à des températures élevées. Ainsi, PAA / PAH CoPECs sont des candidats potentiels pour être utilisé comme des supports pour l'ingénierie tissulaire et pour l'immobilisation d'enzymes.
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Viallon, Maud. "Réalisation et caractérisation de membranes polymères microstructurées capables de moduler leurs propriétés de réflexion dans le domaine du moyen infrarouge : application aux textiles pour le confort thermique." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10105.
Full textAbstract:
L’objectif de cette thèse est la fabrication de membranes polymères pouvant être complexées à un textile pour améliorer le confort thermique ressenti. Celles-ci doivent être capables de moduler dynamiquement leurs propriétés optiques dans le moyen infrarouge (MIR) en fonction de leur environnement.La première partie de ce travail présente les notions théoriques liées au confort thermique et mécanismes physiques de transferts hydrique et thermique à travers les membranes textiles. Un état de l’art permet d’identifier les technologies existantes. Il introduit le concept des cristaux photoniques et leur application dans le MIR. Un cahier des charges pour la conception d’une membrane polymère structurée utilisant le principe des cristaux photoniques pour moduler l’interaction du rayonnement thermique humain est établi.La seconde partie de ce travail décrit la méthode de simulation FDTD utilisée pour prédire les propriétés optiques de membranes micro-structurées en fonction de leur géométrie. Une première réalisation en silicium polycristallin a permis de valider le calibrage du modèle numérique et le protocole de caractérisation infrarouge. Le procédé de fabrication utilise les technologies de salle blanche issues de la microélectronique et des microsystèmes.La dernière partie de ce travail est consacrée à l’étude FDTD de membranes polymères microstructurées à partir du modèle ‘in-silico’ calibré. Elle permet de définir des paramètres géométriques permettant de moduler la réflexion des infrarouges ayant une longueur d’onde entre 5 et 15 microns. Un procédé de fabrication est développé qui permet de réaliser des membranes structurées autosupportées aux dimensions appropriéesThe goal of this thesis is the manufacturing of polymer membranes that can be complexed to a textile to improve the thermal comfort felt. They must be able to dynamically modulate their optical properties in the mid-infrared (MIR) according to the environmental conditions.The first part of this work presents the theoretical notions related to thermal comfort and both physical mechanisms hydric and thermal transfers through the textile membranes. A state of the art makes it possible to identify the existing technologies. The concept of photonic crystals and their application in the field of infrared medium are presented. This part ends with the establishment of specifications for the design of a structured polymer membrane using the principle of photonic crystals to modulate the interaction of human thermal radiation.The second part of this work describes the method of finite differences in time domain simulation (FDTD) used to predict the optical properties of micro-structured membranes as function of their geometric characteristics. A first realization in polycrystalline silicon authorizes the validation of the numerical model calibration as well as the protocol of the infrared characterization. The manufacturing process uses cleanroom technologies from microelectronics and microsystems.The last part of this work is devoted to the study by FDTD of microstructured polymer membranes from the previously calibrated 'in-silico' model. This study makes it possible to define geometrical parameters able to modulate the reflection of the infrared having a wavelength between 5 and 15 microns. A manufacturing process is developed which makes it possible to realize self-supporting structured membranes to the appropriate dimensions
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Hashemi, Sanatgar Razieh. "FDM 3D printing of conductive polymer nanocomposites : A novel process for functional and smart textiles." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I052/document.
Full textAbstract:
Le but de cette étude est d’exploiter les fonctionnalités des nano-Composites Polymères Conducteurs (CPC) imprimés en utilisant la technologie FDM (modélisation par dépôt de monofilament en fusion) pour le développement de textiles fonctionnels et intelligents. L’impression 3D présente un fort potentiel pour la création d’une nouvelle classe de nanocomposites multifonctionnels. Par conséquent, le développement et la caractérisation des polymères et nanocomposites fonctionnels et imprimables en 3D sont nécessaires afin d’utiliser l’impression 3D comme nouveau procédé de dépôt de ces matériaux sur textiles. Cette technique introduira des procédés de fonctionnalisation de textiles plus flexibles, économes en ressources et très rentables, par rapport aux procédés d'impression conventionnels tels que la sérigraphie et le jet d'encre. L’objectif est de développer une méthode de production intégrée et sur mesure pour des textiles intelligents et fonctionnels, afin d’éviter toute utilisation d'eau, d'énergie et de produits chimiques inutiles et de minimiser les déchets dans le but d’améliorer l'empreinte écologique et la productivité. La contribution apportée par cette thèse consiste en la création et la caractérisation de filaments CPC imprimables en 3D, le dépôt de polymères et de nanocomposites sur des tissus et l’étude des performances en termes de fonctionnalité des couches de CPC imprimées en 3D. Dans un premier temps, nous avons créé des filaments de CPC imprimables en 3D, notamment des nanotubes de carbone à parois multiples (MWNT) et du noir de carbone à haute structure (Ketjenblack) (KB), incorporés dans de l'acide polylactique (PLA) à l'aide d'un procédé de mélange à l'état fondu. Les propriétés morphologiques, électriques, thermiques et mécaniques des filaments et des couches imprimées en 3D ont été étudiées. Deuxièmement, nous avons déposé les polymères et les nanocomposites sur des tissus à l’aide d’une impression 3D et étudié leur adhérence aux tissus. Enfin, les performances des couches de CPC imprimées en 3D ont été analysées sous tension et force de compression appliquées. La variation de la valeur de la résistance correspondant à la charge appliquée permet d’évaluer l'efficacité des couches imprimées en tant que capteur de pression / force. Les résultats ont montré que les nanocomposites à base de PLA, y compris MWNT et KB, sont imprimables en 3D. Les modifications des propriétés morphologiques, électriques, thermiques et mécaniques des nanocomposites avant et après l’impression 3D nous permettent de mieux comprendre l’optimisation du procédé. De plus, différentes variables du procédé d’impression 3D ont un effet significatif sur la force d'adhérence des polymères et des nanocomposites déposés sur les tissus. Nous avons également développé des modèles statistiques fiables associés à ces résultats valables uniquement pour le polymère et le tissu de l’étude. Enfin, les résultats démontrent que les mélanges PLA/MWNT et PLA/KB sont de bonnes matières premières piézorésistives pour l’impression 3D. Elles peuvent être potentiellement utilisées dans l’électronique portable, la robotique molle et la fabrication de prothèses, où une conception complexe, multidirectionnelle et personnalisable est nécessaireThe aim of this study is to get the benefit of functionalities of fused deposition modeling (FDM) 3D printed conductive polymer nanocomposites (CPC) for the development of functional and smart textiles. 3D printing holds strong potential for the formation of a new class of multifunctional nanocomposites. Therefore, development and characterization of 3D printable functional polymers and nanocomposites are needed to apply 3D printing as a novel process for the deposition of functional materials on fabrics. This method will introduce more flexible, resource-efficient and cost-effective textile functionalization processes than conventional printing process like screen and inkjet printing. The goal is to develop an integrated or tailored production process for smart and functional textiles which avoid unnecessary use of water, energy, chemicals and minimize the waste to improve ecological footprint and productivity. The contribution of this thesis is the creation and characterization of 3D printable CPC filaments, deposition of polymers and nanocomposites on fabrics, and investigation of the performance of the 3D printed CPC layers in terms of functionality. Firstly, the 3D printable CPC filaments were created including multi-walled carbon nanotubes (MWNT) and high-structured carbon black (Ketjenblack) (KB) incorporated into a biobased polymer, polylactic acid (PLA), using a melt mixing process. The morphological, electrical, thermal and mechanical properties of the 3D printer filaments and 3D printed layers were investigated. Secondly, the performance of the 3D printed CPC layers was analyzed under applied tension and compression force. The response for the corresponding resistance change versus applied load was characterized to investigate the performance of the printed layers in terms of functionality. Lastly, the polymers and nanocomposites were deposited on fabrics using 3D printing and the adhesion of the deposited layers onto the fabrics were investigated. The results showed that PLA-based nanocomposites including MWNT and KB are 3D printable. The changes in morphological, electrical, thermal, and mechanical properties of nanocomposites before and after 3D printing give us a great understanding of the process optimization. Moreover, the results demonstrate PLA/MWNT and PLA/KB as a good piezoresistive feedstock for 3D printing with potential applications in wearable electronics, soft robotics, and prosthetics, where complex design, multi-directionality, and customizability are demanded. Finally, different variables of the 3D printing process showed a significant effect on adhesion force of deposited polymers and nanocomposites onto fabrics which has been presented by the best-fitted model for the specific polymer and fabric
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Bouaziz, Rami. "Mise en œuvre et modélisation du comportement cyclique des polymères à mémoire de forme." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10087.
Full textAbstract:
Le polyuréthane thermoplastique à mémoire de forme est un matériau "intelligent", réactif, capable de répondre à un stimulus thermique en déployant de grandes déformations et de retrouver ensuite sa forme initiale lors d’un cycle thermomécanique. Cette réversibilité totale est possible sur plusieurs cycles. Afin de Dimensionner un composant à mémoire de forme dans un système mécanique, un modèle de simulation numérique thermo-viscoélastique en grandes déformations de l’effet mémoire de forme est proposé. L’identification des paramètres de ce modèle est réalisée sur la base d’essais thermomécaniques (analyse mécanique dynamique DMA, traction-relaxation en température, recouvrements libres et contraints). La loi de comportement ainsi formulée, qui découple la contrainte hyperélastique et la contrainte viscoélastique, est programmée dans le logiciel de simulation numérique Comsol Multiphysics. Les résultats de la simulation montrent une très bonne concordance avec la réponse expérimentale du matériau au cours de plusieurs cycles de mémoire de forme. Afin d'améliorer les performances mécaniques statiques et dynamiques du polymère à mémoire de forme du polyuréthane thermoplastique (TPU), nous proposons d’ajouter des faibles pourcentages de nanotubes de halloysite (HNT) en utilisant un processus d’extrusion à l'état fondu avec du polyuréthane thermoplastique. Ce processus a induit une répartition homogène et une bonne dispersion de nanotubes dans toute la matrice TPU. Les essais mécaniques en tension ont démontré que la force et le module des nanocomposites augmentaient de manière significative avec l'ajout de halloysites sans perte de ductilité. En outre, les tests de mémoire cyclique en grande souplesse ont montré que les propriétés de la mémoire de forme, principalement la vitesse de récupération, étaient également améliorées. Nous avons, finalement, étudié l'effet de l’ajout des nanotubes sur les paramètres mécaniques du modèle proposéThe semi-crystalline thermoplastic shape memory polyurethane (TPU-SMPU) is a smart material which has the ability to return to its original shape after applying a large strain thermo-mechanical cycle when it is stimulated by heating. This smart material has the advantage of recovering even after more than 100% of strain during several thermo-mechanical cycles. To explore the performance of a smart component in a mechanical system, it is mandatory to master the prediction of its behavior through a numerical model. A constitutive model is, then, proposed to describe its thermo-mechanical behavior and to predict the shape memory response. Uniaxial tensile tests at small strain rates were performed at 60°C in order to analyze the hyper-elastic response for each cycle. Relaxation tests were carried out at the end of the previous tensile loading to highlight the viscoelastic response during the shape memory cycle. These experimental data were, then, used in a curve-fitting algorithm employing least-squares optimization approach in order to identify the parameters of the proposed model. At last, the shape memory effect was investigated by means of free and constrained recovery experiments. The proposed model was then implemented into Comsol Multiphysics. It predicts quite well the experimental results in all cycles. In order to assess its predictability, this model has, then, been applied to the design of 3D structures. Furthermore, the mechanical performance and the shape memory properties have been improved by the addition of halloysite nanotubes (HNTs) with different weight percentages of nanotubes contents using a melt extrusion process. This process induced a homogeneous distribution and a good dispersion of nanotubes throughout the TPU matrix. Mechanical tests in tension demonstrated that strength and modulus of the nanocomposites significantly increase with addition of halloysites without significant loss of ductility. Moreover, cyclic shape memory tests under large strain showed that shape memory properties, mainly the recovery speed, were also enhanced. Using a thermo-visco-hyperelastic model for shape memory polymers, we have investigated the effect of nanotubes addition on the mechanical parameters
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Rauch, Sebastian. "Entwicklung von funktionellen Polymerbürsten mit modularen Eigenschaften." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2013. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-119752.
Full textAbstract:
Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige, temperatursensitive Polymerbürsten mit terminaler Click-Funktionalität hergestellt, die nicht nur im Detail untersucht bzw. charakterisiert wurden, sondern deren Eigenschaften zusätzlich durch die polymeranaloge Umsetzung mit einem entsprechend modifizierten Fluoreszenzfarbstoff, Polymer oder mit superparamagnetischen Nanopartikeln erweitert werden konnten. Mittels kontrolliert radikalischer Polymerisation wurde mono- und bi-funktionalisiertes Poly(N-isopropylacrylamid) mit unterschiedlichen Endgruppen und Molekulargewichten synthetisiert und über das "grafting to"-Verfahren an eine Modeloberfläche angebunden. Die kovalente Anbindung der entsprechenden Komponenten erfolgte entweder durch die Kupfer-katalysierte oder thermisch induzierte Alkin-Azid-Cycloaddition. Neben den physiko-chemischen Eigenschaften wurde im Besonderen das temperaturabhängige Schaltverhalten dieser funktionellen Polymerbürsten in situ untersucht, wobei neben der spektroskopischen Ellipsometrie als Hauptmethode, zusätzlich Rasterkraftmikroskopie, UV/VIS- und Fluoreszenzspektroskopie, sowie Elektronenmikroskopie verwendet wurden. Im Fall der Farbstoff-modifizierten Polymerbürsten zeigte sich, dass nicht nur die Eigenschaften des Farbstoffs durch das Polymer beeinflussbar sind, sondern auch das Quellverhalten der Polymerbürsten durch den Farbstoff. Die mit Nanopartikeln modifizierten Polymerbürsten zeigten eine homogene Verteilung der Partikel auf der Oberfläche, sowie eine veränderte Schaltcharakteristik, die durch das Auftreten eine dynamischen Wechselwirkungszone zwischen den Polymerbürsten und den Nanopartikeln erklärt werden kann. Mit Hilfe der thermisch induzierten Azid-Alkin-Cycloaddition konnten erstmalig definierte Kettenverlängerungen an Polymerbürsten durchgeführt und gleichzeitig der Nachteil der limitierten Pfropfungsdichte der „grafting to“-Methode überwunden werden. Darüber hinaus konnte der temperaturinduzierte Schalteffekt nicht nur erhalten bleiben, sondern in Bezug auf die Schaltamplitude auch signifikant vergrößert werden und ergab ein sensitiveres, verbessertes Polymerbürstensystem.
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Mounkaila, Mahamadou. "Analyse impédancemétrique pour le suivi de cuisson ou de santé des structures composites carbone/époxyde : vers des matériaux intelligents pour le PHM des structures composites." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30066.
Full textAbstract:
Les matériaux composites de haute performance à base de fibres de carbone sont de plus en plus utilisés dans des secteurs où la sécurité est critique (aéronautique, spatial, génie civil...). Ces matériaux offrent des performances mécaniques très élevées, par rapport à leur densité (légèreté, rigidité...). Ils offrent de nombreux avantages tels que la résistance mécanique, la réduction de masse et de consommation. Par conséquent, il est important de connaître Les caractéristiques du matériau lors de son processus d'élaboration (durcissement ou cuisson) ou lors de son utilisation. Dans le but d'optimiser l'utilisation ou de contrôler l'intégrité, les efforts sont employés à l'aide de plusieurs techniques pour surveiller le cycle de cuisson ou la santé des structures composites lors du conditionnement et en service. Au-delà des méthodes existantes de mesure unique de la résistance ou de la capacité du matériau, nous présentons ici une technique d'analyse d'impédance électrique afin d'extraire certaines propriétés spécifiques du matériau (résistance, capacité, Impédance et argument) dans le but de connaître son comportement. La micro structure du matériau étant faite de conducteur (fibre de carbone) et d'isolant (résine), un modèle de la conduction électrique a été établi en utilisant un réseau de résistance (RP) et de capacité (CP) parallèles d'impédance caractéristique Z. Puis le matériau est instrumenté à cœur à l'aide d'électrodes minces et flexibles (flex). Ensuite, une analyse de spectroscopie d'impédance est réalisée sur des échantillons en cycle de cuisson et en poste cuisson lors des tests mécaniques grâce un banc de mesure spécifiquement développé. Les résultats de l'analyse renseignent sur les propriétés intrinsèques du matériau et montrent une sensibilité de ces propriétés électriques (RP et CP ou Z et θ) en fonction de l'évolution du cycle et des tests mécaniques. Il est donc possible de faire le Structural Health Monitoring (SHM) ou mieux encore le Prognostics and health management (PHM)The high-performance composite materials based on carbon fiber are increasingly used in critical security areas (aeronautics and civil engineering) for the high mechanical performances as regards to their low density. They offer many benefits such as mechanical strength, mass and consumption reduction. Thus, it is important to know their characteristics during curing process or their use. With the aim to optimize their use or to control their integrity, efforts are employed by using several techniques to monitor their curing cycle or the health of the structures during the conditioning stage and the service stage. Beyond the existing methods of unique measurement of the resistance or the capacitance of the material, we present herein a technique of electrical impedance analysis to extract some specific material properties (resistance, capacitance, Impedance and argument) in order to know its behavior. As the microstructure of the material contains a conductor part (carbon fiber) and an insulator part (resin), a three-dimensional (3D) model of the electrical conduction in the material was established by using a network of a resistance RP connected in parallel with a capacitance CP (impedance Z) to describe the anisotropy of the material. Then, the thin flexible electrodes (flex) are inserted inside the material and the specific impedance measurement bench is developed to perform a real-time measurement of RP and CP or Z and θ. Spectroscopic impedance analysis of the studied samples informs about the intrinsic properties of material and shows a sensitivity of these electrical properties according to the curing cycle. Then the sensitivity to some physical parameters (temperature, deformations, etc.) will be demonstrated in order to provide necessary elements to know or predict the health of the material for SHM (Structural Health Monitoring) and PHM (Prognostics and health management) purpose
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Laure, William. "Dopamine : une molécule de choix pour l’immobilisation de polymères sur des substrats à base de titane : application à l’élaboration de surfaces "intelligentes" et à la fonctionnalisation de stents métalliques." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10117/document.
Full textAbstract:
Le contrôle des propriétés physico-chimiques de surfaces des matériaux à base de titane est souvent requis pour améliorer leurs performances, leur activité biologique ou encore pour concevoir de nouveaux matériaux intelligents. Dans ce contexte, le greffage de (macro)molécules à propriétés spécifiques est une solution pertinente pour élaborer des matériaux stimulables aux propriétés physico-chimiques modulables. Dans ce travail de thèse, nous avons conçu plusieurs plateformes de fonctionnalisation du titane en exploitant les propriétés adhésives du motif catéchol combinées au concept de chimie « click » afin d’immobiliser des polymères fonctionnels préparés par polymérisation radicalaire contrôlée. Ainsi, des surfaces de titane recyclables à la mouillabilité programmable sur demande et des matériaux stimulables par la température ou par rayonnement ultra-violet ont pu être élaborés. Enfin, les propriétés adhésives de la polydopamine ont été exploitées pour concevoir une nouvelle génération de stent « actif » utilisé en chirurgie cardiovasculaire pour lutter contre le phénomène de resténose intra-stentThe control of physico-chemical properties of titanium based materials is frequently needed with the aim of enhancing their capabilities, their biological activity or to design new « smart » materials. In this context, tethering of specific (macro)molecules seems to be a relevant method to develop stimuli responsive materials with predictable or commutable physico-chemical properties. In this work, we have elaborated numerous platforms for the functionalization of titanium surfaces by a combination of catechol adhesives properties and very efficient coupling reactions in order to graft functional polymers prepared by controlled radical polymerization. This approach allowed us to create reusable titanium surfaces with programmable wettability and materials capable of responding to external stimuli such as temperature or UV light. Finally, versatile polydopamine coating has been used to design a new generation of drug eluting stent which might be employed in cardiovascular surgery to struggle against in-stent restenosis
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Chen, Xianlong. "Development of a low-cost in-situ material characterization method and experimental studies of smart composite structures." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCA002/document.
Full textAbstract:
Les structures composites intégrant des transducteurs piézoélectriques au cœur de la matière sont utilisées pour leur capacité à modifier leurs propriétés mécaniques en fonction de l’environnement, à contrôler leur intégrité structurale et à interagir avec l’homme ou avec d’autres structures.Ce travail se concentre sur les phases de conception préliminaire des structures composites intelligentes. Ces phases ne représentent que 5% du coût total d’un projet, mais conditionnent 80% du coût final du produit. Les principaux problèmes rencontrés lors de ces phases de conception préliminaire portent sur la détermination des propriétés matériau des transducteurs piézoélectriques et des matériaux composites utilisés, de l'influence de l'emplacement des transducteurs dans la structure ainsi que de l’influence du processus de fabrication, de la température et des endommagements sur le comportement final des structures composites intelligentes.Dans le processus de fabrication développé à l’Université de Technologies Belfort-Montbéliard (UTBM), l’élément-clé est un produit semi-fini appelé “soft layer”. Cette couche permet d’intégrer le réseau de transducteurs piézoélectriques au cœur de la structure composite. Le processus de fabrication de la “soft layer” ainsi que celui des structures intelligentes sont abordés dans cette thèse.Afin de trouver des solutions aux problèmes décrits ci-dessus, deux méthodes de caractérisation de composites intelligents ou adaptatifs sont présentées et utilisées : la méthode dite Resonalyser et la méthode du temps de vol. Après des études expérimentales et une comparaison des résultats obtenus, la méthode du temps de vol a été choisie comme méthode principale en raison de son faible coût de mise en œuvre et du fait qu’il s’agit d’une méthode de caractérisation in-situ. De plus, une nouvelle méthode appelée méthode CMB, basée sur la méthode du temps de vol a été développée afin de pouvoir facilement et rapidement extraire les constantes élastiques, en particulier le coefficient de Poisson.Des analyses expérimentales de sensibilité appliquées aux composites adaptatifs ont été effectuées.Premièrement, l’étude de l’influence de l’emplacement des transducteurs démontre qu’il est nécessaire de tenir compte de la position de la “soft layer” dans la modélisation du comportement de produit final. La position de cette couche dans l’épaisseur du produit a une influence notable sur les fréquences propres ainsi que les amplitudes modales de la structure. Cependant, l’ajout de la “soft layer” n’accroît pas le taux d’amortissement de la structure finale; et sa position dans l’épaisseur n’a aucune influence sur ce taux d’amortissement. La propagation des ondes de Lamb à l’intérieur du composite n’est pas impactée par le “soft layer”.Deuxièmement, l’étude de l’impact du processus de la fabrication nous renseigne sur l’influence notable des divers paramètres de réglage du processus de fabrication sur le comportement final de la structure composite intelligente.Troisièmement, l’étude de l’influence de la température sur des structures constituées de différents matériaux composites montre que le module de Young du produit final décroît quand la température augmente. Mais la diminution du module de Young en fonction de la température est différente selon les et les types de matériaux et les directions des fibres, en particulier pour les structures composites unidirectionnelles. De plus, cette étude montre également la sensibilité de la méthode du temps de vol vis-à-vis de la température. Ce dernier point est par ailleurs consolidé par la comparaison avec des résultats obtenus par une méthode de caractérisation ex-situ standard : l'analyse dynamique de la mécanique (DMA).Enfin, l'étude de l'impact des dommages mécaniques fournit une assez bonne référence pour les recherches futures. De cette façon, il est clair qu’une méthode de temps de vol peut être utilisée dans la surveillance de la santé structuraleThe composite structures embedding piezoelectric implants are developed due to their abilities of modifying mechanical properties according to the environment, of keeping their integrity, of interacting with human beings or with other structures.This study is focused on the preliminary design stages of smart composite structures, which represent only 5% of the total costs of a project, whereas 80% of the life cycle cost are set during the preliminary study phases. The top few problems during the preliminary design of smart composite structures are addressed in this work such as the determination of the material properties of the piezoelectric transducers and composite material used, the influence of transducers location, manufacturing process, temperature and damage on the behavior of the smart composite structures.Due to the manufacturing process developed at the Université de Technologie de Belfort-Montbéliard (UTBM), the most important element is a semi-finished product called “soft layer”. This special layer is used to embed the transducers system into the composite structures. The manufacturing process of “soft layer” as well as the smart composite structures are compiled in this report.In order to solve the problems described above, two characterization methods of composite material (Resonalyser method and Time-of-Flight method (T-o-F method)), are introduced and discussed. After experimental studies and comparing the results of these two methods, the T-o-F method is chosen as the main method for the following studies due to the fact that it is a low-cost and in-situ characterization method. Furthermore, a new method based on the T-o-F method is developed to easily and quickly extract the elastic constants, in particular the Poisson’s ratio.Experimental sensitivity analyses applied to the smart composite structures are performed with respect to the problems describes above. First of all, the study of the influence of transducers location demonstrates that the "soft layer” cannot be neglected to model the behavior of the final product. In particular, the through-the-thickness position has an influence on the eigenfrequencies and the modal amplitudes. However, the "soft layer” does not increase the overall damping ratio of the final structures and the through-the-thickness position of the "soft layer” has no influence on the damping ratios. The Lamb wave propagation inside the composite material is not impacted by the "soft layer”. Secondly, the study of the impact of manufacturing process demonstrates that the impact of variability of parameters due to the manufacturing process is very important on the final response of the structure. Thirdly, the study of the influence of temperature on different kinds of smart composite structures proves that when temperature increases, the Young’s modulus of the smart composites decreases. But the attenuation of Young’s modulus according to temperature is different along different fiber directions, especially for the unidirectional composite structures. Furthermore, in this study, the sensitivity of Time-of-Flight method with respect to temperature is well proved by comparing the results with a traditional method like Dynamic-Mechanical Analysis (DMA). Last but not least, the study of the impact of the mechanical damage gives a quite good reference for the future investigations. Along this way, it is possible to use a Time-of-Flight method in Structural Health Monitoring. In addition, some smart composite structures manufactured by the research team are given and their potential applications are discussed
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Tuloup, Corentin. "Process and structural health monitoring of Polymer-Matrix Composites (PMC) using embedded piezoelectric transducers." Thesis, Compiègne, 2020. https://bibliotheque.utc.fr/Default/doc/SYRACUSE/2020COMP2593.
Full textAbstract:
Ce travail novateur étudie l'intérêt d'intégrer des transducteurs piézoélectriques (à base céramique et/ou polymère) au sein de matériaux composites à matrice organique (CMO) pour effectuer une surveillance en temps réel et in-situ de leur processus de fabrication (Process Monitoring PM) ainsi que de leur vie en service (Structural Health Monitoring SHM). Pour ce faire, les transducteurs piézoélectriques ont été intégrés au cœur des empilements fibreux suivant une méthodologie innovante développée au sein de l’équipe de recherche « Matériaux et Surfaces » du laboratoire Roberval. Le système de fabrication par infusion de résine liquide (LRI) utilisé (campagne en PM) ainsi que les échantillons résultants testés mécaniquement (campagne en SHM) ont été multi-instrumentés à l'aide de plusieurs dispositifs de Contrôle Non Destructif (CND : Emission Acoustique (EA), Thermographie Infrarouge (TIR), Corrélation d’Images Numériques (CIN), etc.) afin d’établir des couplages multi-physiques entre les signaux des techniques CND externes et la signature interne (capacité électrique) provenant des transducteurs intégrés au cœur de la matière. En PM, la sensibilité des transducteurs piézocéramiques (PZT) aux diverses étapes clés du processus LRI (passage du front, imprégnation, arrêt de l’injection, transitions physico-chimiques de réticulation et taux de consolidation) réalisé à divers taux de durcisseur ainsi que leur aptitude à la détection de défauts de fabrication ont montré un fort potentiel digne d’une future utilisation à l’échelle industrielle. En SHM, après une vérification de la non-intrusivité des transducteurs à base céramique et polymère intégrés au cœur des échantillons de tests mécaniques, les transducteurs polymères ont permis une évaluation en temps réel de l’état triaxial de déformation et de la perte de rigidité subis par le CMO hôte durant son chargement mécanique. En revanche, malgré un seuil de non fonctionnement (NWT) lié à la fragilité de leur matériau constitutif, les transducteurs piézocéramiques ont montré une forte sensibilité à la détection et au suivi de l’endommagement en temps réel dès lors qu’ils sont positionnésintelligemment vis-à-vis de la sollicitation mécanique. Ces travaux de thèse se sont achevés sur une première tentative visant à transposer les connaissances acquises en PM et SHM des transducteurs piézoélectriques in-situ d'une échelle 2D « laboratoire » à une échelle structurelle 3D plus proche des réalités industrielles. La fabrication multi-instrumentée d’une structure CMO de type raidisseur « Omega » intégrant 14 transducteurs piézoélectriques (PZT ou copolymère P(VDF-TrFE)) et renforcée en épaisseur par un fil en carbone a permis de confirmer les aptitudes PM du PZT précédemment mises en évidence, et a montré une différence entre la manière dont les signaux de capacité électrique du PZT et des copolymères réagissent à l'ensemble du processus de fabricationThis innovative work studies the interest of integrating piezoelectric transducers (ceramic and/or polymer-based) within Polymer- Matrix Composite materials (PMC) to perform real-time and in-situ monitoring of their manufacturing process (Process Monitoring PM) as well as their lifespan (Structural Health Monitoring SHM). To do this, the piezoelectric transducers were integrated into the heart of the fibrous stacks using an innovative methodology developed within the "Materials and Surfaces" research team at the Roberval laboratory. The Liquid Resin Infusion (LRI) manufacturing system used (PM campaign), as well as the resulting samples tested mechanically (SHM campaign), were multi-instrumented using several Non-Destructive Testing devices (NDT: Acoustic Emission (AE), Infrared Thermography (IRT), Digital Image Correlation (DIC), etc.) in order to establish multi-physical couplings between the signals of external NDT techniques and the internal signature (electrical capacitance) coming from the transducers integrated into the heart of the material. In PM, the piezoceramic (PZT) transducers were found to be sensitive to the various key steps of the LRI process (flow front passing, impregnation, end of injection, chemo-physical transitions during curing and associated consolidation rates) achieved at different hardener rates, and able to detect manufacturing defects. These results showed great potential, worthy of future use on an industrial scale. In SHM, after verification of the non-intrusiveness of the ceramic and polymer-based transducers integrated into the heart of the mechanical test specimens, the polymer transducers allowed a real-time evaluation of the triaxial strain state and the rigidity loss experienced by the host PMC during its mechanical loading. However, despite a Non-Working Threshold (NWT) linked to the brittleness of their constitutive material, the piezoceramic transducers have shown a high sensitivity to the detection and monitoring of damage in real-time when they are positioned intelligently with respect to the mechanical stress. These thesis works ended with a first attempt aimed at transposing the knowledge acquired on PM and SHM of in-situ piezoelectric transducers from a 2D “laboratory” scale to a 3D structural one closer to industrial realities. The multi-instrumented manufacturing of an “Omega” stiffener PMC structure integrating 14 piezoelectric transducers (PZT and P(VDF-TrFE) copolymer) and reinforced through-the-thickness by a carbon tuft thread allowed confirming the previously evidenced PM abilities of the PZT, and showed a difference between how the electrical capacitance signals of PZT and copolymers react to the whole manufacturing process
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Alhajj, Assaf Salim. "Innovative nanostructured textiles for thermal comfort." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1I012.
Full textAbstract:
Au cours des dix dernières années, les nanostructures photoniques ont représenté un paradigme pour le contrôle des radiations thermiques, offrant un panel de propriétés passionnantes pour les applications énergétiques. En raison de leurs capacités à contrôler et à gérer les ondes électromagnétiques à l'échelle de la longueur d'onde dans l’infrarouge moyen (Mid-IR), les nanostructures photoniques ont démontré leur capacité à gérer les propriétés des radiations thermiques d'une manière radicalement différente des émetteurs thermiques conventionnels. Les progrès fondamentaux du contrôle du rayonnement thermique ont conduit à différentes applications dans le domaine de l'énergie, comme les dispositifs thermophotovoltaïques ou à travers le concept de refroidissement radiatif diurne pour diminuer passivement la température des installations terrestres. Récemment, un autre domaine d'application est apparu dans le contrôle du rayonnement thermique, avec l'introduction de nanostructures photoniques dans les textiles. Le but de la thèse est d’étudier différentes membranes photoniques passives qui modulent le rayonnement optique du corps humain dans l’IR moyen pour assurer la thermorégulation individuelle. Pour cela, nous avons étudié les propriétés optiques de membranes polymères, en fonction de leur structuration. Nous avons montré que la membrane photonique est capable de moduler l'amplitude de transmission de 28% au profit ou au dépend de l'absorption et de la réflexion. Nous avons déterminé le bilan thermique entre le corps humain et le milieu environnant à travers la membrane photonique, en tenant compte des mécanismes de rayonnement, de convection et de conduction. Nous avons trouvé que la température de la peau est supérieure de presque 2 °C lorsque le corps humain est revêtu d'une membrane photonique structurée. Cette étude a été réalisée à partir de calculs analytiques et de codes de simulation numérique par la méthode des éléments finis (FEM). L’étude numérique a été accompagnée par des expériences de fabrication en salle blanche à l’IEMN et de caractérisation par spectroscopie infra rouge (FTIR) à l’école d’ingénieur HEIFor the past ten years, photonic nanostructures have represented a paradigm for the control of thermal radiations, offering a panel of exciting properties for energy applications. Because of their abilities to control and manage electromagnetic waves at the Mid-Infrared (Mid-IR) wavelength scale, photonic nanostructures demonstrate their ability to manage thermal radiations properties in a way drastically different from conventional thermal emitters. The fundamental advances in controlling thermal radiation led to different applications in the energy domain, as thermo photovoltaic devices or through the concept of daytime radiative cooling to passively decrease the temperature of terrestrial structures. Recently, another field of application has appeared in the thermal radiation control, with the introduction of photonic nanostructures in textiles for personal thermoregulation. The goal of the thesis is to study different passive photonic membranes that modulate the human body optical radiations in the Mid-IR for personal thermoregulation. We have investigated the optical properties of different polymer membranes, considering the effect of their structuration. We showed that a photonic crystal membrane is able to modulate the transmission coefficient by 28% in benefit or deficit of both the absorption and reflection. We analyzed the thermal balance between the human body and the indoor environment through the photonic membrane, considering the radiation, convection and conduction mechanisms. We found that the temperature of the skin is almost 2°C higher when the human body is clothed with a structured membrane. The study was carried out on analytical calculations and numerical simulation with the help of the finite element method (FEM). The numerical study was supported by experiments in fabrication in the IEMN cleaning room and in characterization by infrared spectroscopy (FTIR) at the HEI engineering school
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Morel, Aude. "Gestion des transferts thermiques et hydriques au sein d’une structure multicouche textile : développement d’une membrane pour application EPI." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10124/document.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est d'élaborer une membrane thermosensible permettant une perméabilité à la vapeur d'eau contrôlée pour améliorer le confort et la sécurité des sapeurs-pompiers. Plusieurs membranes à base de polyuréthane segmenté ont été synthétisées. L'influence du type de polyol utilisé et sa longueur, et de la quantité de segments rigides a été étudiée. Deux types de mécanisme apparaissent selon la structure chimique du polymère, i.e. une modification en masse et une modification de surface. Celles-ci changent les propriétés de diffusion de l'humidité à travers la membrane. Ces membranes ont ensuite été complexées sur un textile pour renforcer la tenue mécanique, en vue de la confection de la couche entre le sous-vêtement et la veste des sapeurs-pompiers. Ce procédé modifie peu les propriétés des membranes et les produits obtenus semblent présenter une perméabilité à la vapeur d'eau contrôlée en fonction de la températureThis study aims at developing a thermosensitive membrane allowing the water vapor to cross with a function of the temperature to enhance the comfort and the safety of firefighters. Membranes with different chemical structure were synthesized from segmented polyurethane. The influence of the polyol type and its length, and the hard segment content was studied. Two kinds of mechanisms were identified depending on the chemical structure as a bulk modification and a surface modification, that change moisture management properties. Afterwards, membranes were pressed on a textile for higher mechanical properties. The purpose of the final product is to be made inside the firefighter’s personal protective equipment, between the underwear and the jacket. The systems membrane-textile keep the properties of the membrane and present controlled water vapor permeability with the function of the temperature
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Della, Schiava Nellie. "Development of electrostrictive P(VDF-TrFE-CTFE) terpolymer for medical applications." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI112.
Full textAbstract:
Au XXIe siècle, les maladies cardiovasculaires sont devenues une cause majeure de mortalité, la première au monde, la deuxième en France après les cancers. En effet, les facteurs de risque cardiovasculaires ont augmenté de façon significative au cours des dernières décennies et ce phénomène se poursuit aujourd'hui. Ces facteurs sont responsables du développement de l’athérosclérose et mènent à des syndromes coronariens aigus, des crises cardiaques, des accidents cérébrovasculaires, des insuffisances rénales mais également à des maladies artérielles périphériques et à des anévrysmes artériels. Le traitement de première ligne de l'athérosclérose, indépendamment du territoire artériel concerné, est le traitement médical. Mais, si malgré le meilleur traitement médical, les symptômes sont importants pour les patients, le traitement interventionnel peut être considéré. Pour les anévrismes et pour la maladie artérielle périphérique, la chirurgie vasculaire est possible. La chirurgie vasculaire peut être divisée en deux catégories : la chirurgie ouverte conventionnelle et les techniques endovasculaires. Au cours des dix dernières années, les techniques endovasculaires sont devenues le traitement de première ligne pour la plupart de ces lésions artérielles. Elles sont devenues le traitement de première ligne, car elles permettent une réduction considérable de la morbi-mortalité chirurgicale et une grande réduction des coûts de santéIn the 21st century, cardiovascular diseases became a major cause of mortality, the first in the entire world, the second in France after cancers. Indeed, cardiovascular risk factors have been increasing significantly over the past decades and this phenomenon is ongoing today. These factors cause atherosclerosis and lead to coronary acute syndrome, heart attacks, cerebrovascular accident, renal insufficiency but also to peripheral arterial disease (PAOD) and arterial aneurysms. First line treatment of atherosclerosis, regardless of arterial territory concerned, is medical treatment. But, if despite best medical treatment, symptoms are important for patients, interventional treatment may be considered. For aneurysms and for PAOD, vascular surgery is possible. Vascular surgery can be divided into two categories: conventional open repair (COR) and endovascular techniques (ET). During the last ten years, ET became the first line treatment for most arterial injuries. ET has become the first line treatment because it allows a considerable reduction in surgical morbi-mortality and a great reduction in health costs
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Afzal, Muhammad Ali. "Development of a coaxial composite fiber." Thesis, Mulhouse, 2016. http://www.theses.fr/2016MULH0599/document.
Full textAbstract:
Les filaments composites cœur/peau ont été développés dans le but de proposer des capteurs et de effecteurs textiles pour des applications « smart textiles ». Le filage des filaments a été effectué avec une technique de type extrudeuse à piston. Le travail a porté sur la modification d’une machine de filage par fusion, de la caractérisation de polymères, de la caractérisation des filaments développés et de l’optimisation des techniques d’obtention des filaments. La conception du procédé ainsi que son optimisation ont été effectués avec du PET. La modification de la machine a consisté à concevoir les filières, modifier le piston et à introduire un canal d’alimentation sous forme de tube en inox pour sécuriser le passage du filament métallique d’âme dans le four. Ainsi, 10 filières différentes et trois pistons ont été conçus en se fondant sur les règles industrielles puis leurs performances ont été optimisées. Les polymères ont été caractérisés par DSC, par rhéologie et par techniques analytiques. Ces résultats ont montré la forte influence de la température en particulier une forte réduction de la cristallinité du filament composite. L’optimisation des paramètres d’extrusion a pris en compte la vitesse du piston, la vitesse de bobinage, les modifications de la machine dont le nombre de trous des filières, la position du tube dans la filière, les dimensions internes du tube, le diamètre de sortie de la filière. Il a été montré que la conception de la filière a une influence significative sur la forme des filaments obtenus ainsi que sur la concentricité de l’âme. Les propriétés physiques, morphologiques, tribologiques et mécaniques des filaments ont été mesurés. Ainsi, les filaments ont des diamètres compris entre 350 et 500 µm et peuvent être de formes elliptique, triangulaire, rectangulaire ou circulaire et les meilleures propriétés mécaniques sont obtenues avec les filaments le plus réguliers tandis que les filaments irréguliers présentent un coefficient de frottement plus important. Les résultats concernant la rigidité en flexion se sont avérés peu fiables. A partir des paramètres optimisés, un filament composite de polymère ferroélectrique (PVDF 70%-TrFE 30%) avec une âme cuivre a été filé et a montré de parfaites caractéristiques de forme et de concentricité. Ce filament composite peut maintenant être utilisé pour développer des capteurs et des effecteurs, des transmetteurs de signaux, des boucliers électromagnétiques et de l’électronique intégrable dans les vêtementsA coaxial composite fiber has been developed for the intended application in textile based sensors, actuators and eletric signal transmissions in wearable textile products. The work focuses on melt extrusion machine modification, characterization of polymers, characterization of developed filaments and optimization techniques for obtaining required results. Melt extrusion machine has been used having piston based mechanism. The process design and optimization was done using polyester polymer. The machine modification includes design of spinnert, piston end modification and introduction of separate feeding channel for core filament in the oven. A number of 10 spinnerets designs were developed according to industrial die design rules and optimized for their performance. The piston end designs developed were 3 in number. A stainless steel tube has been introduced into the oven for a separate secure passage of core filament. The polymer characterization was done by thermal, rheological and analytical techniques. The obtained results exhibited thermal attibutes of the polymer and showed reduction in degree of crystallanity in composite filament. The optimization of extrusion parameters including piston speed, winding speed ; and modifications in machine which includes design parameters of number of holes, tube position, tube internal diameter and spinneret exit diameter were done. It was observed that design parameters have significant effect on cross-sectional shape, eccentricity of core and morphology of filament. The characterization of composite filament has been carried out by physical, morphological, mechanical, tribology and bending techniques. The composite filaments developed were in range of 350-500 µm diameter. The filaments developed have elliptical, triangular, rectangular and circular shapes. The regular filaments showed higher tenacity and breaking strength than irregular shaped filaments. The frictional coefficient values were found higher for irregular shapes. Bending stiffness results obtained were not reliable for irregular cross-sectional shapes. The optimized parameters wers used to develop composite filament using ferroelectric polymer (PVDF-TrFE) having 70 :30 ratio copolymer. The developed filament was very regular in shape with good eccentricity of core. The developed Cu/PVDF-TrFE core/sheath filament can be used for development of sensors and actuators. The Cu/Polyester core/sheath filament can be used for electrical signal transmission lines in wearable electronic textiles and for development of electromagnetic shielding effectiveness fabrics
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Aubry, Carole. "Développement et mise en oeuvre de structures textiles multifonctionnelles contenant des nanotubes de carbone : application aux capteurs chimiques pour la détection de solvants." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10153/document.
Full textAbstract:
Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet européen Inteltex dont l’objectif est l’élaboration de nouvelles structures textiles pour la détection de solvants. L’utilisation de CPC (Composite Polymère Conducteur), composé d’une matrice polymère isolante et de charges conductrices d’électricité, permet de détecter la présence de solvant du polymère par son gonflement entraînant une déconnexion du réseau conducteur et une chute de la conductivité électrique. L’utilisation de nanotubes de carbone (NTC) en tant que charge conductrice, permet d’incorporer une faible quantité de charges pour une conductivité électrique recommandée pour la détection (10-3 S/m). Les matrices polymères, sensibles aux solvants et possédant un caractère filable, sont le polycarbonate (PC), le polylactide (PLA) et le polyéthylène téréphtalate (PET). Le seuil de percolation des NTC dans les monofilaments issus de l’extrusion de 1,5 mm de diamètre est déterminé entre 1,5 et 2 % en masse. La transformation de ces composites en fil multifilamentaire par filage en voie fondue montre une chute de la conductivité des filaments avec l’étirage. Un filament de PLA contenant au moins 4 % de NTC et de diamètre minimal de 80 µm permet de conserver les propriétés électriques. Le filage de cette fibre nécessite l’introduction d’un plastifiant afin d’améliorer la filabilité du mélange. Les propriétés électriques, thermiques, mécaniques, morphologiques et la fluidité des filaments sont étudiées en fonction du procédé de transformation et de leur composition. Des filaments proches du seuil de percolation et incorporés dans une structure tissée, montrent une sensibilité à l’humidité, à l’éthanol et au toluèneThis work is performed through the European project Inteltex. The aim is to develop new textile structures for the solvent detection. The use of CPC (Conductive Polymer Composite) composed of an insulating polymer matrix and conductive fillers, allows to detect the solvent presence by the swelling of the polymer that induces the conductive network deconnexion and the decrease of the electrical conductivity. The use of carbon nanotubes (CNT) as conductive fillers is a biggest advantage because only a low content is necessary to achieve the appropriate electrical conductivity for sensing (10-3 S/m). The different sensitive and spinnable matrices are polycarbonate (PC), polylactide (PLA) and polyethylene terephthalate (PET). The percolation threshold of CNT in 1.5 mm diameter monofilament, produced by extrusion, is determined between 1.5 and 2 wt.% of CNT. The elaboration of multifilament yarns by melt spinning process show a decrease of the conductivity with the drawing effect. In order to maintain the electrical properties, PLA fibers containing at least 4 % of CNT and having a minimum diameter of 80 µm have to be produced. In this way it is necessary to introduce a plasticizer to improve the composites spinnability. The electrical, thermal, mechanical, morphological properties and fluidity of filaments were studied depending on the processing conditions and their composition. Composite fibers, close the percolation threshold, show sensitivity to humidity, ethanol and toluene
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Tamara, Erceg. "Strukturiranje polimernih mreža na osnovu akrilamida i akrilne kiseline." Phd thesis, Univerzitet u Novom Sadu, Tehnološki fakultet Novi Sad, 2019. https://www.cris.uns.ac.rs/record.jsf?recordId=111003&source=NDLTD&language=en.
Full textAbstract:
U ovom radu sintetisani su hidrogelovi na osnovu akrilamida i akrilne kiseline, radikalnom polimerizacijom, primenom konvencionalne i mikrotalasne metode sinteze. Varirani su početni odnosi monomera i udeo umreživača, u cilju ispitivanja uticaja sastava reakcione smeše na svojstva dobijenih hidrogelova. Optimizovani su uslovi sinteze u mikrotalasnom polju kao brže, jednostavnije i ekonomičnije metode. U cilju uspostavljanja korelacije između mehanizma sinteze, strukture i svojstava dobijenih hidrogelova, primenom relevantnih metoda karakterizacije, upoređena su apsorpciona, reološka, toplotna i strukturna svojstva hidrogelova dobijenih dvema metodama. Ustanovljeno je da se mikrotalasnom metodom sinteze na brži i jednostavniji način uz smanjen utrošak vremena i energije dobijaju hidrogelovi konkurentni onima koji se dobijaju konvencionalnim zagrevanjem u vodenom rastvoru. Drugi deo doktorata obuhvata sintezu hidrofilnih polimernih mreža na osnovu natrijum karboksimetilceluloze (NaCMC) i karboksilnih kiselina, od kojih je jedna serija sintetisana prožimanjem linearnim kopolimerima akrilamida i akrilne kiseline u cilju povećanja potencijala primene u floku-lacione svrhe. Rezultati ispitivanja svojstava bubrenja, strukturnih toplotnih i flokulacionih svojstava pokazali su međusobno slaganje. Dobijeni rezultati pokazali su da od primenjenih karboksilnih kiselina, linunska kiselina u udelu od 15% u odnosu na masu NaCMC daje hidrogelove najboljih svojstava. Kombinacijom ove mreže sa kopolimerom akrilamida i akrilne kiseline u masenom odnosu 10/90, stvara se teorijska platforma za dobijanja flokulanta koji bi mogao da pokaže visoku efikasnost u prečišćavanju vode u kojoj dominiraju pozitivno naelektrisane čestice, pravilnim izborom parametara flokulacije.In this paper, hydrogels based on acrylamide and acrylic acid were synthesized using conventional and microwave synthetic methods via free-radical polymerization. The initial monomers ratio and amount of crosslinking agent were varied in order to investigate the effect of the composition of the reaction mixture on the properties of the obtained hydrogels. The conditions of synthesis in the microwave field as faster simpler and more economical method have been optimized. In order to establish a correlation between the mechanism of synthesis, structure and properties of the obtained hydrogels using the relevant methods of characterization, the absorption, rheological, thermal and structural properties of the hydrogels obtained by the two methods were compared. It has been found that the microwave synthesis is a faster and simpler method, which enables reduced consumption of time and energy and produces hydrogels competitive to those ones obtained by conventional heating in aqueous solution. The second part of the thesis includes the synthesis of hydrophilic polymer networks based on sodium carboxymethylcellulose (NaCMC) and carboxylic acids, whereby one series is synthesized by interpenetration of the network using the linear acrylamide and acrylic acid copolymers in order to increase the potential application of hydrogels for flocculation purposes. The results of measurements of swelling, structural, thermal and flocculation properites have shown mutual agreement. The obtained results have shown that among applied carboxylic acids, citric acid in the amount of 15% per mass of NaCMC, has given the hydrogels with the best properties. The Combination of this network with a copolymer of acrylamide and acrylic acid in a mass ratio of 10/90 has created a theoretical platform for the production of flocculant which could show high efficacy in purifying of water dominated by positively charged particles.
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Fisher, Omar Zaire 1979. "Novel pH-responsive microgels and nanogels as intelligent polymer therapeutics." 2008. http://hdl.handle.net/2152/17850.
Full textAbstract:
Disease processes that are currently among the leading causes of death now require much more than just a stethoscope for diagnosis and a pill for treatment. The next generation of therapeutics needs to possess a degree of intelligence; the ability to sense and respond to their environment. Biomedical hydrogels have the ability to sense and respond to external stimulus and with the advent of nanotechnology; these polymers can be fabricated on the same size scale as cellular and sub-cellular processes. Throughout the body gradients in pH are used at the cellular level to regulate processes such nutrient transport and to fight infection. Sites of damage or disease within the body are associated with both a change in pH and abnormal nanoporous vasculature. pH-Responsive microgels and nanogels are small enough to access these locations within the body, sense the change in environment, and locally release a therapeutic agent In this work heterogeneous, photoinitiated free radical polymerizations were developed to synthesize novel pH-responsive microgels and nanogels that could be loaded with macromolecular therapeutics and could respond to either a basic or acidic change in pH. A novel photo-dispersion polymerization scheme was developed to synthesize poly(ethylene glycol) grafted poly(methacrylic acid) (P(MAA-g-PEG)) polycomplexation gels for oral protein delivery. These ranged in size from 100- 300 nm in diameter and could swell up to a 17-fold increase in volume, in response to a rise in pH. This property allowed them to protect insulin at low pH and release the protein at neutral pH. In this way the carriers could be used to transport proteins through the stomach to the small intestine for absorption. A novel photo-emulsion polymerization scheme was developed to synthesize poly(ethylene glycol) grafted poly[2-(diethylamino)ethyl methacrylate] nanogels, between 70-150 nm in diameter. These could swell up to a 22-fold increase in volume, in response to a drop in pH. These nanostructures were able to successfully target clathrin-dependent endocytosis and deliver macromolecules to the cytosol.text
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Rungroungdouyboon, Bunyong. "An investigation of initial polymer sheet heating processes during intelligent thermoforming /." Diss., 2003. http://gateway.proquest.com/openurl?url_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:dissertation&res_dat=xri:pqdiss&rft_dat=xri:pqdiss:3117175.
Full text
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Shofner, Justin Patrick 1983. "Oral delivery of protein-transporter bioconjugates using intelligent complexation hydrogels." 2008. http://hdl.handle.net/2152/18125.
Full textAbstract:
Several polymer systems including P(MAA-g-EG) and P(MAA-co-NVP) with crosslinking agents TEGDMA and PEGDMA1000, monomer-to-solvent ratios of 67:33, 60:40, and 50:50, and particle sizes of <75 microns, 90-150 microns, and 150-212 microns were synthesized for use with protein-transporter conjugates. All synthesized systems were characterized by SEM which demonstrated the visual size, surface features, and surface textures of the polymer microparticles. Insulin-transferrin and calcitonin-transferrin conjugates were successfully synthesized using the protein crosslinker SPDP, binding the two proteins with a disulfide bond. The multi-step conjugation reactions used to create the conjugates were analyzed by the use of UV spectroscopy and HPLC to ensure the quality of the final products. In both conjugation reactions, the final product yield was found to be over 70%. The in vitro loading and release characteristics for insulin-transferrin and calcitonin-transferrin were separately investigated. By testing loading and release using a number of different polymer systems with different synthesis parameters, it was possible to optimize the hydrogel carriers for use with each of the conjugates independently. Upon optimization, the ideal system for use with insulin-transferrin and calcitonin-transferrin was found to be P(MAA-g-EG) microparticles of <75 microns formed using a PEGDMA1000 crosslinker and a 50:50 monomer-to-solvent ratio for both conjugates through separate optimization processes. This optimized polymer carrier was found to release upwards of 50% of loaded insulin-transferrin conjugate and near 90% of loaded calcitonin-transferrin conjugate. The insulin-transferrin conjugate was further evaluated through the use of cellular and animal models. Using cellular models, the insulin-transferrin conjugate was shown to increase transport relative to insulin by a factor of 7, achieving an apparent permeability of 37 x 10⁹ cm/s. Also, in the presence of polymer microparticles, the insulin-transferrin conjugate increased transport by a factor of 14 times relative to insulin, achieve an apparent permeability of 72.8 x 10⁹ cm/s. The presence of the microparticles near the cells was found to improve conjugate transport by nearly 100%. The preliminary animal studies verified the successful synthesis of the insulin-transferrin conjugate as well as demonstrated the bioactivity of the insulin portion of the molecule by achieving a drop in blood glucose level upon subcutaneous injection.text
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Rodrigues, Beatriz Vilaranda. "Desenvolvimento e caracterização de complexos polímero-lipossoma (CPLs) para sistemas inteligentes de libertação controlada." Master's thesis, 2017. http://hdl.handle.net/10316/83224.
Full textAbstract:
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaThe aim of this work was the development and characterization of Polymer-Liposome Complexes (PLC) as intelligent systems for controlled release. For the PLC formulation, it was selected polymers with the ability to react to stimuli, particularly to the pH and temperature. Due to its amphiphilic properties, Pluronic® F68 (PLU) was chosen as polymer for PLC, but also, for polyacrylic acid (PAA) and poly(dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA) anchor to liposomes. In this way, it was synthetized by ATRP the polymers PLU-PAA (PP) e PLU-PDMAEMA (PPD), to guarantee that the molecular weight and polydispersity were controlled. For the polymerizations, it was necessary to synthetize the initiator. The initiator was obtained by esterification of the PLU with 2-bromoisobutyryl bromide (2-BiB).To create the PLC, polymers were incorporated in soy lecithin liposomes in different polymer/phospholipid ratios (2,5 %, 5 %, e 10 %). Also Stearylamine (SA) and Cholesterol (CHO) were added to understand the impact of this compounds in the formulation. The PLC were characterized by their size, polydispersity, zeta potential and release profiles at 37 °C and pH 7, release at 42 °C and with different pH and encapsulation efficiency, after encapsulated with calcein.The results revealed that the PLC had an adequate size for their use in vivo, and that the smallest ones were constituted by LC and polymer. The PLC with 10 % of PP are the exception to this statement. It was demonstrated that the PLC with 10 % PLU, PP and PPD incorporated had the best calcein release profiles for pH 7 and 37 ºC. PLC with 10 % PPD had the lowest release values, compared to the ones with 2,5 % and 5 %, and lecithin liposomes. Release studies at a higher temperature (42 ºC) and with different pH, were only made to the PLC with 10 % of polymer incorporated, as these demonstrated the best results in the previous release study. Even though the PLC proven to be biocompatible, it was verified that they had a low encapsulation efficiency.So, the PLC formulated have good characteristics for their utilization in vivo, like their biocompatibility, reduced size and temperature sensitiveness. The reduced size favors the PLC stability in vivo, since smaller vesicles are less attacked from the immune system than bigger ones. In this way, they have a bigger longevity in vivo. The sensitiveness to temperature allows the release of the PLC encapsulated content with the desired conditions. Also the biocompatibility indicates that these systems do not have a toxic effect in healthy cells. In addition, it was showed their potential by the chosen polymers and the way they were synthetized.
Neste trabalho, pretendeu-se desenvolver e caracterizar Complexos Polímero-Lipossoma (CPL) para sistemas inteligentes de libertação controlada. Para tal, foram utilizados polímeros com a capacidade de reagirem ao pH e à temperatura, para a formação dos CPL. O Pluronic® F68 (PLU) foi um dos polímeros utilizados devido às suas propriedades anfifílicas. Estas propriedades permitem que este polímero seja o elemento ideal para a ancoragem dos polímeros Poli(ácido acrílico) (PAA) e Poli 2-(N,N-Dimetilamina) etilmetacrilato] PDMAEMA aos lipossomas. Assim, os polímeros PLU-PAA (PP) e PLU-PDMAEMA (PPD) foram sintetizados através de polimerizações ATRP, para garantir o controlo do peso molecular e da polidispersividade. Para as polimerizações, foi necessária a síntese do iniciador PLU-Br, a partir da esterificação do PLU com o Brometo de 2-Bromoisobutiril (2-BiB).Os polímeros foram incorporados em lipossomas de lecitina de soja (LC) com diferentes razões polímero/fosfolípidos (2,5 %, 5 %, e 10 %), para a criação dos CPL. Para além dos polímeros, também foi adicionada estearilamina (SA) e colesterol (CHO), para perceber o impacto destes compostos nas características dos CPL. Os CPL obtidos foram caracterizados a nível do tamanho, da polidispersividade, do potencial zeta e dos perfis de libertação a 37 °C e pH 7, da libertação a 42 °C e com diferentes pH e da eficiência de encapsulação, após o encapsulamento com calceína.Os resultados revelaram que os CPL possuíam um tamanho adequado para a sua utilização in vivo. Os CPL formulados por apenas LC e com os polímeros PLU, PP e PPD apresentam os tamanhos mais pequenos, à exceção dos CPL com 10% de PP. Os resultados também demonstraram que os CPL com 10 % de polímero incorporado tinham uma taxa de libertação de calceína inferior a 37 °C e a pH 7, em relação aos CPL de 2,5 % e 5 % e aos lipossomas de LC. Os CPL com 10 % de PPD são os que apresentam os valores mais baixos de libertação nestas condições. O estudo da libertação a diferentes pH e com uma temperatura mais alta (42 °C), da eficiência de encapsulação e da viabilidade celular foi efetuado com os CPL de 10 % de PLU, PP e PPD, uma vez que foram estes que mostraram os melhores resultados a pH 7 e 37 °C. Apesar dos testes demonstrarem a biocompatibilidade dos CPL, verifica-se que a eficiência de encapsulação é baixa.Portanto, os CPL formulados apresentam características ideais para a sua utilização in vivo, como a sensibilidade à temperatura, a biocompatibilidade e tamanho reduzido. O tamanho reduzido favorece a estabilidade dos CPL in vivo, uma vez que quanto menor for o tamanho destas vesículas, menor o ataque do sistema imunitário e maior será a sua longevidade. A sensibilidade à temperatura permite que o conteúdo encapsulado nos CPL seja libertado nas condições alvo desejadas. A biocompatibilidade indica que estes sistemas não apresentam efeitos tóxicos para as células saudáveis. Assim, o seu potencial reside não só nestas características, mas também pelos polímeros utilizados e pela forma como foram sintetizados.
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Owens, Donald E. 1979. "Thermally-responsive interpenetrating polymer network nanoparticles as intelligent therapeutic systems." Thesis, 2006. http://hdl.handle.net/2152/2843.
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