Dissertations / Theses: 'Matériaux carbonés structurés'

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Vidal, Mathieu. "Préparation, activation et caractérisation de nanomatériaux carbonés : étude de leur réactivité chimique et du magnétisme." Electronic Thesis or Diss., Université de Toulouse (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024TLSEP149.

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Abstract:

Ces travaux de recherche se concentrent sur la préparation et la caractérisation de 4 matériaux carbonés, à savoir des nanotubes de carbone (CNTs), du graphène à quelques couches (Few Layer Graphene, FLG), des nanofibres de carbone (CNF) et un matériau fibreux (FM) exhibant différents ratios de plan basaux et prismatiques. L’objectif est de créer des centres réactifs sur ces matériaux et d’étudier leurs propriétés magnétiques et chimiques. Le chapitre 1 correspond à une étude bibliographique sur le sujet, sur les différents types de défauts existants dans les matériaux carbonés ainsi que leur ingénierie et leurs propriétés. Dans le chapitre 2, nous avons étudié l’effet d’un recuit à 2800 °C, principalement effectué pour éliminer toute traces d’impuretés métalliques dans ces matériaux, sur les propriétés structurelles, texturales, chimiques et magnétiques de ces 4 matériaux carbonés. Nous avons démontré que le recuit forme des boucles dans ces matériaux qui rend difficile l’interprétation de certains résultats. L’élimination des groupes oxygénés de surface et de groupes -CH aliphatiques crée de nombreux sites actifs qui se réarrangent pour gagner en stabilité. Le chapitre 3 détaille l’effet d’une oxydation à chaud sur les 4 matériaux recuits ainsi que de leur activation sous atmosphère inerte à 400 °C sur leurs propriétés structurelles, texturales, chimiques et magnétiques. Il a été démontré par RPE et VSM que le nombre de spins diminue après l’activation. Néanmoins, des expériences par RPE pulsée montre que de nouveaux centres paramagnétiques apparaissent sur les matériaux présentant une surface prismatique élevée. Les matériaux ont ensuite été testé en catalyse hétérogène dans la réaction de déshydrogénation oxydante de l’indoline. Une baisse d’activité catalytique est observée après l’activation à 400 °C, cohérente avec une chute du nombre de spins. Cette baisse d’activité reste en accord avec la quantité d’oxygène présente à la surface des différents matériaux carbonés. Bien qu’aucune corrélation nette n’ait été trouvé sur l’ensemble des matériaux, deux groupes distincts se forme ; les matériaux exhibant une surface majoritairement prismatique et ceux avec une surface majoritairement basale. Dans le chapitre 4, il est détaillé la préparation de catalyseurs supportés à atomes uniques de rhodium sur les 4 supports carbonés (1% Rh/Carbone). Une étude poussée couplant des mesures EXAFS et de la modélisation nous a permis de mieux comprendre les interactions des atomes de rhodium avec les différents types de surfaces présentes dans les matériaux carbonés. Ces catalyseurs supportés ont par ailleurs été testé en catalyse hétérogène dans l’hydrogénation du phénylacétylène et l’hydroformylation du 1-octène et du styrène. Une surface basale est plus stabilisante mais il y est plus difficile d’obtenir uniquement des atomes isolés, contrairement à une surface prismatique où il est plus aisé d’obtenir des atomes isolés mais qui est moins stabilisante. Nos résultats mettent en évidence qu’il est important d’utiliser plusieurs techniques d’analyses complémentaires pour bien caractériser ces matériaux. Ainsi, si aucun cluster n’est détecté par EXAFS et XPS , leur présence a été mise en évidence par imagerie TEM et catalyse
This research focuses on the preparation and characterization of four carbon-based materials, namely carbon nanotubes (CNTs), few-layer graphene (FLG), carbon nanofibers (CNF), and a fibrous material (FM) exhibiting different ratios of basal and prismatic planes. The goal is to create reactive centers on these materials and study their magnetic and chemical properties. Chapter 1 corresponds to a literature review on the subject, covering the different types of defects in carbon materials, their engineering, and their properties. In Chapter 2, we studied the effect of annealing at 2800°C, primarily carried out to eliminate any traces of metallic impurities in these materials, on the structural, textural, chemical, and magnetic properties of these four carbon materials. We demonstrated that annealing forms loops in these materials, which complicates the interpretation of certain results. The removal of surface oxygenated groups and aliphatic -CH groups creates numerous active sites that rearrange to gain stability. Chapter 3 details the effect of high-temperature oxidation on the four annealed materials, as well as their activation under an inert atmosphere at 400°C, on their structural, textural, chemical, and magnetic properties. It was demonstrated by EPR and VSM that the number of spins decreases after activation. Nevertheless, pulsed EPR experiments show that new paramagnetic centers appear on materials with a high prismatic surface. The materials were then tested in heterogeneous catalysis for the oxidative dehydrogenation reaction of indoline. A decrease in catalytic activity was observed after activation at 400°C, consistent with a reduction in the number of spins. This decrease in activity is in line with the amount of oxygen present on the surface of the different carbon materials. Although no clear correlation was found across all materials, two distinct groups emerged: materials exhibiting a predominantly prismatic surface and those with a predominantly basal surface. In Chapter 4, the preparation of single-atom rhodium-supported catalysts on the four carbon supports (1% Rh/Carbon) is detailed. A thorough study combining EXAFS measurements and modeling allowed us to better understand the interactions of rhodium atoms with the different types of surfaces present in the carbon materials. Additionally, these supported catalysts were tested in heterogeneous catalysis in the hydrogenation of phenylacetylene and the hydroformylation of 1-octene and styrene. A basal surface is more stabilizing, but it is more challenging to obtain only isolated atoms, unlike a prismatic surface, where it is easier to achieve isolated atoms but is less stabilizing. Our results highlight the importance of using several complementary analytical techniques to accurately characterize these materials. Thus, even if no clusters were detected by EXAFS and XPS, their presence was revealed by TEM imaging and catalysis

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Laffont, Lydia. "Structure et propriétés physiques de matériaux polyaromatiques par MET, EELS, et RX." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30129.

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Shao, Ying. "Utilisation de matériaux lignocellulosiques et d'impression 3D pour élaborer des structures contuctrices." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI106/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour l’objectif d’élaborer, à partir de technologie additive 3D (extrusion de gel), des structures conductrices (électriquement) et résistantes (mécaniquement) en utilisant exclusivement des matériaux lignocellulosiques. Les matériaux sélectionnés sont des microfibrilles de cellulose (MFC), du lignosulfonate de sodium (LS ou NaLS) et de la cellulose en poudre (CP). Ces trois constituants peuvent être utilisés pour élaborer des hydrogels aqueux compatibles avec l’impression 3D (extrusion). De plus, ce procédé d’impression permet la mise en forme avec une excellente définition de structures à base de précurseurs de carbone dont les géométries peuvent être adaptées aux différentes techniques de caractérisation selectionnées
In the present work, electrically conductive and mechanically resistant carbon structures were elaborated by 3D printing and subsequent pyrolysis using microfibrillated cellulose/lignosulfonate/cellulose powder (labeled as MFC/LS/CP) blends. The processability of MFC/LS/CP slurries by 3D printing was examined by rheological tests in both steady flow and thixotropic modes. The printed MFC/LS/CP pastes were self-standing, provided a high printing definition and were proved to be morphologically stable to air drying and the subsequent pyrolysis. Pyrolysis at a slow rate (0.2°C/min) to a final temperature in the range of 400-1200°C was used to manufacture MFC/LS/CP carbons. The TGA/DTG was applied to monitor the thermal degradation of MFC/LS/CP materials in blends as well as in a separated form. The resulting carbons were further characterized in terms of morphology, microstructure and physical properties (such as density, electrical conductivity and mechanical strength). At 900°C, MFC/LS/CP carbons displayed a high electrical conductivity of 47.8 S/cm together with a low density of 0.74 g/cm3 as well as an important porosity of 0.58. They also achieved an elastic modulus maximum of 6.62 GPa. Such interesting electrical and mechanical properties would lead to a promising application of MFC/LS/CP- derived biocarbons in energy storage devices as electrode materials in close future

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Rubrice, Kevin. "Matériaux composites commandables pour applications hyperfréquences dans les structures navales." Thesis, Rennes 1, 2016. http://www.theses.fr/2016REN1S127.

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Abstract:

Les matériaux composites prennent une place de plus en plus importante dans la conception et la fabrication des moyens de transport et notamment dans le domaine naval où ils sont particulièrement privilégiés. En effet, ces matériaux sont utilisés pour leur légèreté, insensibilité à la corrosion et leurs caractéristiques mécaniques. Dans le domaine militaire, où l'optimisation des moyens de communication et de protection électromagnétique est primordiale, le développement de matériaux composites dotés de propriétés de reconfigurabilité sous commande(s) externe(s), présente un atout opérationnel majeur pour les parois structurales exploitant ces matériaux. Afin d'explorer cette voie, DCNS et l'Institut d’Électronique et de Télécommunications de Rennes (IETR, UMR-6164) se sont associés. Les travaux de thèse engagés ont pour objectif d'étudier et de développer des matériaux composites présentant des fonctions de reconfigurabilité applicables aux systèmes navals tels que les radômes, les antennes et exploitables pour répondre aux problématiques de furtivité (SER). Une première étude a permis d'explorer les matériaux à base de carbone, présentant une potentielle agilité de leurs caractéristiques diélectriques sous actuateur électrique. Ces matériaux présentent également un fort pouvoir absorbant électromagnétique, tributaire des propriétés diélectriques, elles-mêmes potentiellement reconfigurables. La seconde étude engagée a étudié l'impact des matériaux ferroélectriques, c'est-à-dire des matériaux reconfigurables sous champ électrique, lorsqu'ils sont intégrés comme charge dans une résine d'imprégnation. Ce nouveau matériau composite présente alors une reconfigurabilité de ses caractéristiques diélectriques, rendant commandable en fréquence sa structure hôte. Une troisième étude, exploitant aussi le matériau ferroélectrique a permis l'obtention d'une reconfigurabilité des caractéristiques de réflectivité de panneaux composites grâce au développement de surfaces sélectives en fréquence reconfigurables. De nouvelles propriétés ont ainsi été mises en évidence en hyperfréquences. Enfin, les matériaux d'âmes et spécifiquement les nids d'abeilles diélectriques ont fait l'étude d'une fonctionnalisation pour des applications DC et hyperfréquences
Composite materials are used for their lightness, high resistance to corrosion and high mechanical properties over large application areas, such as naval, ground and aerial. Collaboration between DCNS group and the Institute of Electronics and Telecommunications of Rennes (IETR, UMR-6164) has been initiated to develop smart composite materials with tunable properties at microwaves. Three different routes have been investigated during the thesis work. The first one is based on carbon composite material, its electromagnetic absorbing ability and its potential dielectric tunability. For this, we develop composite materials loaded with various carbon particles (carbon nanotube, graphene, black carbon). Next, to elaborate smart composite materials, a ferroelectric material has been used as filler. The dielectric characteristics of such materials can be tuned under external biasing for example. Thus we develop an active composite material under various external actuators for naval application, and especially for new reconfigurable frequency selective surface (RFSS). Finally dielectric honeycomb materials have been specifically elaborated and studied to develop smart properties for DC and microwave applications. During this work, three different prototypes improving composite materials in naval area have been performed: reconfigurable radome, RCS reduction, and antenna isolation

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Bertran, Xavier. "Comportement en milieu oxydant d’un composite carbone/carbone pour applications structurales entre 150 et 400°c dans l’aéronautique civile." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14922/document.

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Abstract:

L’utilisation d’un composite Carbone/Carbone 2D est envisagée pour des pièces de structure, travaillant entre 150 et 400°C, dans l’aéronautique civile. Dans ce domaine de température, la durabilité de ces matériaux n’est pas connue car ils n’ont jamais été développés pour de telles applications. Une première approche a permis de corréler la réactivité chimique des constituants élémentaires (fibres et matrices) à leur état d’organisation structurale. Les vieillissements réalisés sur matériau composite ont ensuite mis en évidence qu’un faible taux d’oxydation pouvait conduire à un abaissement significatif des propriétés mécaniques résiduelles. Les fissures et les décohésions consécutives au procédé d’élaboration conduisent à une oxydation préférentielle du composé le plus réactif et à la ruine prématurée du composite par délaminage. L'évolution des propriétés de ce matériau sur de longues durées est finalement discutée afin d’évaluer sa capacité à remplacer les matériaux métalliques dans des pièces aéronautiques
A 2D Carbon/Carbon composite is envisaged for structural parts, operating between 150 and 400°C, in civil aircraft. In this temperature range, the durability of these materials remains unknown because they have never been developed for this kind of applications. A first approach allowed us to correlate the chemical reactivity of the elemental constituents (fiber and matrix) to their structural organization. Then, thermal ageing tests performed on the composite material have demonstrated that a low rate of oxidation could be responsible to a significant reduction of residual mechanical properties. Cracks and fiber/matrix debonding resulting to the elaboration process create an extended pathway to a preferential oxidation of the most reactive compound. This latter is followed by a premature failure by delamination. The reduction of the material properties over long periods is finally discussed in order to evaluate its ability to replace metallic materials in aircraft structural parts

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Kaplan, Benjamin. "Synthèse, structure et propriétés électrochimiques de matériaux d'électrodes pour accumulateurs lithium-ion." Paris 6, 2002. http://www.theses.fr/2002PA066195.

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Delas, Jean-Marc. "Méthode d'évaluation de l'amortissement structural intrinsèque d'un matériau composite carbone-époxy." Bordeaux 1, 1989. http://www.theses.fr/1989BOR10622.

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Abstract:

L'application de sollicitations cycliques, meme a bas niveau, dans certaines directions des materiaux composites conduit a une valeur non negligeable de la partie complexe des rigidites dynamiques et cree une distribution de sources a l'interieur du materiau. En fonction des parametres geometriques, des proprietes thermiques du materiau, des conditions globales d'echange et du type de sollicitation, cette densite de sources conduit a un champ de temperature. Si localement le couplage thermomecanique est faible alors les conditions de fonctionnement sont stables. Sinon on aboutit en certains points a des fusions de la resine donc a la ruine de la structure. L'etude de la stabilite thermique d'une structure composite repose en fait sur la connaissance des caracteristiques dynamiques intrinseques du materiau de base (monoplis). Ces caracteristiques sont obtenues a partir de la mesure de la capacite d'amortissement specifique de plusieurs stratifies en traction-compression. Differentes methodes experimentales ont ete elaborees pour mettre en evidence le comportement dissipatif de plusieurs empilements en fonction du niveau de contrainte et de temperature. Grace a une methode energetique, les courbes experimentales permettent d'acceder aux mecanismes elementaires d'amortissement. Un calcul previsionnel permet alors de suivre l'evolution de la capacite d'amortissement des structures composites et d'etudier leur stabilite thermique en appliquant une methode iterative a l'equation de la chaleur

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Sun, Zhen Kun. "Rational design of mesoporous materials with Core/shell structures with applications for sustainability." Doctoral thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26106.

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Abstract:

Les matériaux mésoporeux sont devenus des nanomatériaux d’une grande importance, et le contrôle des structures des matériaux mésoporeux est essentiel pour une variété d'applications pratiques. Les matériaux «cœur/coquille» structurés sont un type de matériaux hybrides qui non seulement possèdent les propriétés des composants individuels, mais présentent également de effets synergiques entre le «cœur» et la «coquille». La conception de matériaux mésoporeux et «cœur/coquille» structurés pour les appliquer avec succès dans la pratique devrait être une force de progrès importante pour le développement continu. Cette thèse se concentre principalement sur deux aspects: (1) une conception de matériaux mésoporeux «cœur/coquille» structurés en vue de résoudre les problèmes de synthèse, qui entravent leurs nouvelles applications et (2) l'application de matériaux mésoporeux dans la capture du CO2 cyclique pour améliorer la durabilité des sorbants de CO2 en prenant avantage du concept de «cœur/coquille». Visant le cyclage de l’hydroxyde de calcium, une technologie attrayante pour la capture du CO2 à grande échelle, nous avons établi un nouveau mésoporeux «cœur/coquille» structuré à base de CaO qui présentait une grande stabilité et d'excellentes performances de résistance à l’attrition, attribuées aux avantages des matériaux mésoporeux et à la configuration de «cœur/coquille». Notre procédé de fabrication peut être facilement réalisé à grande échelle et répond aux exigences de la circulation entre des réacteurs en lit fluidisé. Les nanoparticules métalliques ont normalement tendance à se coaguler ensemble dans des réactions catalytiques, et sont difficiles à séparer. Par conséquent, nous avons démontré une synthèse de microsphères Fe3O4@C-Pd@mSiO2 à composants multiples et polyvalentes avec une structure «cœur/coquille» bien définie et des nanoparticules catalytiques de Pd confinées, et ayant des canaux mésoporeux ordonnés et facilement accessibles. Récemment, des méthodes diverses ont été proposées pour fabriquer un revêtement de matériaux mésoporeux sur un cœur par un processus de «soft-templating». Cependant, les diamètres des mésopores générés sont généralement très faibles (< 3 nm), ce qui peut limiter leurs nouvelles applications. Ici, nous avons réalisé la synthèse de microsphères «cœur/coquille» structurées superparamagnétiques possédant une coquille externe de silice mésoporeuse ordonnée à larges pores (4,5 nm), en adoptant un copolymère tribloc comme agent tensioactif directeur de structure.
Mesoporous materials, especially ordered ones have become ones of great importance nanomaterials, which possess regular, uniform and interpenetrating mesopores in nanoscale. Morphology and texture controls towards mesoporous materials are critical for a variety of practical applications, the ultimate goal of which are the realization of their functional design. Core/shell composite materials are a type of functional hybrid materials which not only possess the properties of the individual components, but also exhibit some new or synergistic effects between the core and the shell. The design of mesoporous materials with unique core/shell configuration and multifunctions to make them successfully applied in practice, should be an important driving force for the continuous development of current material science. This thesis mainly focuses on two aspects: (1) careful design of core/shell structured mesoporous materials in order to solve the problem and difficulty in synthesis, which hinders their further applications and (2) application of mesoporous materials in cyclic CO2 capture to enhance the durability of CO2 sorbents by taking advantage of the core/shell concept. Aiming at the calcium looping cycle, an attractive technology for large-scale CO2 capture, we have prepared novel mesoporous core/shell structured CaO-based sorbents which exhibit highly stable cyclability and excellent attrition-resistance performances, attributed to advantages of both mesoporous materials and unique core/shell configuration. Our fabrication method could easily be realized in large-scale and meet the requirements of circulating fluidized bed reactors. Owing to their high surface energies, metallic nanoparticles normally tend to aggregate together during catalytic reactions, and their separation from a complex heterogeneous system is another obstacle. In this regards, we have demonstrated a facile and versatile synthesis of multicomponent and multifunctional microspheres Fe3O4@C-Pd@mSiO2 with well-defined core/shell structures, confined catalytic Pd nanoparticles and accessible ordered mesopore channels. Recently, various methods have been proposed for coating mesoporous shells on cores by soft-templating process. However, the generated mesopores are usually very small (< 3 nm), which may limit their further applications. In this work, we have accomplished the synthesis of superparamagnetic core/shell structured microspheres possessing an outer shell of ordered mesoporous silica with large pores (4.5 nm) by adopting triblock-copolymer Pluronic P123 as soft-template.

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Sow, Amadou Oumar. "Etude sous pression des nanotubes de carbone et des matériaux supraconducteurs à base de fer." Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENY004.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous avons étudié les effets de la pression sur propriétés de transport électrique I- des nanotubes de carbone double-parois (DWCNTs), et II- des matériaux supraconducteurs à base de fer. I- Les réseaux désordonnés de DWCNTs affichent, à basses températures, un comportement de la conductance G en loi de puissances, caractéristique du liquide de Fermi (LF). La pression décale l'apparition du régime linéaire au-delà de la température ambiante. Ceci s'explique par la rigidification sous pression des modes de torsion, responsables de la diffuion électronique et du régime linéaire. II- Nous avons étudié les supraconducteurs à base de fer. Notre étude sur La FeAsO1-xFx a été la première à corréler les variations structurales avec les propriétés supraconductrices sous pression. L'analyse a révéle des points communs avec des résultats établis pour les cuprates (compressibilité) et les supraconducteurs conventionnels. Nous avons montré dans SrFeAsF et CaFeAsF la coexistence entre une onde de densité de spin (SDW) et la supraconductivité. L'apparition de l'état supraconducteur à P ≥2GPa serait la conséquence d'un dopage aux trous, suite à un transfert de charge inter-couches dû à l'application de la pression. Ce dopage affecte donc moins le SDW que le dopage aux électrons. Ensuite, nous avons étudié le Sr4V2O6FeAs2. Son énorme bloc pérovskite joue un rôle très important, d'une part en préservant les valeurs idéales des angles tétraédriques jusqu'à ~10GPa, et d'autre par en s'opposant à toute transition structurale du type tétraédrique vers orthorhombique, empêchant le développement de la SDW et permettant au composé d'exhiber de la supraconductivité à la pression ambiante. Nous avons montré que la température critique TC est maximale lorsque les angles tétraédriques ont leurs valeurs idéales. Notre dernière étude a porté sur le FeSe. Par nos mesures de transport et structurales sous pression, nous avons découvert une nouvelle phase orthorohombique haute pression avecune TC~35K, la plus haure mesurée à ce jour dans ce système
In this thesis, we have studied pressure effects on the electrical and structural properties of I- double wall carbon nanotubes (DWCNTs), ans II- iron-based superconductors. I- DWNCTs networkks exhibit, at low temperatures, a power law behavior of the conductance G, a signature of Luttinger liquid (LL). At high temperatures, G is linear, signalizing a crossover to a Fermi liquid (FL) state. The apparition of the linear behavior is shifted over room temperature by the application of a pressure. That is explained by the freeze of twist modes, responsible for the electron scattering and the high temperature linear behavior. II- We have studied newiron-based superconductors. On LaFeAsO1-xFx, our study was the first to investigate correllations between structural and superconducting properties under pressure. The analysis pointed out similarities with cuprates (compressibility) and conventional ssuperconductors. We showed in SrFeAsF and CaFeAsF the coexistence state between a spin density wave (SDW) and superconductivity. The appearance at P≥2GPa of the superconducting state is attributed to hole doping, following a interlayers charge transfer due to the pressure. Thus, this doping is less destructive for the SDW than the electron one. We then studied Sr4V2O6FeAs2. Its large perovskite layer has an important task, on one hand by maintaining the initial perfect values of the tetragonal angles until ~10GPa, on the other hand by rejecting any structural "tetragonal to orthorhombic" transition-type, preventing the SDW development and then allowing the compound to exhibit superconductivity at zero-pressure. We showed that the critical temperature TC is the highest when tetragonal angles have their perfect values. Our last study was focused on Fe Se. After analysing the structural and transport data, we discovered a new high pressure orthorhombic phase with TC~35K, the highest measured to date in this system

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

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Abstract:

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

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Guillaud, Nicolas. "Tolérance aux dommages générés par impact de structures composites épaisses. Application aux réservoirs composites hyperbares." Thesis, Paris, ENSAM, 2015. http://www.theses.fr/2015ENAM0040/document.

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Abstract:

Cette thèse s'est déroulée dans le cadre du projet TOLEDO (Tolérance aux dommages par impact des réservoirs hyperbares) piloté par Air Liquide en partenariat avec le CEA Le Ripault et l'institut PPRIME.L'hydrogène est stocké au sein de réservoirs de type IV à une pression de service de 700 bar.Ces structures composites présentent comme particularités d'être épaisses (> 30 mm), d'avoir une forte courbure et d'être préchargées en pression lors d'un éventuel impact.Notre travail a montré que ces particularités modifient le type, la quantité et la localisation des différents endommagements couramment observés (rupture de fibres, délaminage et fissuration matricielle).Les endommagements ont pu être quantifiés par le biais de méthodes simples et originales.L'influence des particularités sur le comportement à l'impact a pu être déterminée par l'utilisation de deux dispositifs expérimentaux conçus et réalisés au cours de cette thèse.Le premier permet de précontraindre en tension uniaxiale des plaques composites épaisses.Le second permet de précharger en état de membrane un tube composite ce qui a permis de montrer que le cas d'impact le plus critique vis-à-vis des réservoirs est lorsque ces derniers sont vides.Cette étude a permis de mettre en évidence la criticité des ruptures de fibres sur les pertes de performance au sein des réservoirs hyperbares.Un modèle numérique prenant en compte la dispersion des contraintes à rupture et des différents types d'endommagements a été développé.Il permet d'introduire un endommagement initial et a confirmé certains résultats expérimentaux
This thesis took place within the framework of the project TOLEDO (Tolerance in the damage by impact of the hyperbaric reservoirs) managed by Air Liquide in partnership with the CEA Le Ripault and PPRIME institute.The hydrogen is stored within the type IV vessel at a servive pressure of 700 bar.These composite structures present as peculiarities to be thick (> 30 mm), to have a strong curvature and to be precharged in pressure during a possible impact.Our work showed that these peculiarities modify the type, the quantity and the localization of the various usually observed damages (fiber breakage, délamination and matrix cracking).The damages were able to be quantified by means of simple and original methods.The influence of the peculiarities on the behavior in the impact was able to be determined by the use of two experimental devices designed and realized during this thesis.The first one allows to preload a thick composite plates in uniaxial tension thick composite plates.The second allows to preload in state of membrane a composite pipe and allowed to show that the most critical impact towards reservoirs is when they are empty.This study allowed to highlight the criticality of the fiber breakage on the loss of performance within the hyperbaric reservoirs.A digital model taking into account the dispersal of the failure stress and various types of damages was developed.It also allows to introduce an initial damage and confirm some experimental results

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Zhelyazov, Todor. "Renforcement des structures en béton armé par collage de matériaux composites. Comportement des structures sollicitées à la flexion." Reims, 2008. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000987.pdf.

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Dans ce mémoire nous présentons une étude théorique et expérimentale du comportement mécanique d’une poutre en béton armé, renforcée par collage de matériaux composites. Nos travaux de recherche sont focalisés sur le renforcement de structures sollicitées à la flexion par collage de matériaux composites en fibres de Carbone (CFRP). Dans la partie expérimentale de notre étude le comportement mécanique de la poutre en béton armé renforcée est obtenu dans un essai classique de flexion quatre points. La nécessité de renforcement en CFRP est créée artificiellement par la mise en place d’une quantité insuffisante de renforcement intérieur en acier. La réponse globale de la structure renforcée est obtenue dans des courbes Charge-Flèche pour les différents taux de renforcement extérieur et à travers l’observation du comportement de la zone comprimée. La réponse locale de la structure est étudiée dans la zone de l’interface béton- matériau composite pour mieux comprendre les mécanismes de rupture qui ont lieu dans le joint adhésif. L’évolution locale des déformations et le comportement local à la rupture sont étudiés pas la mise en place de jauges de déformation. Des capteurs de déplacement sont installés le long du joint adhésif pour détecter l’apparition d’une discontinuité éventuelle à l’interface béton-matériau composite
In this work we present a theoretical and experimental study of the mechanical behavior of a reinforced concrete beam strengthened by composite material. Our research work is focused on the flexural beam strengthening by externally bonded Fiber Reinforced Polymers (CFRP). In the experimental part of our study, the mechanical behavior of the reinforced concrete beam is investigated in a classical four point bending test. The need of external flexural reinforcement is artificially created by the insufficient amount of flexural steel reinforcement. The global response of the reinforced structure is obtained in Load- Deflection curves for the different amounts of FRP and trough observation of the compression zone behavior. The local response of the structure is studied in the zone of the concrete- CFRP interface in order to achieve a better understanding of the failure mechanisms which take place in the adhesive joint. The local strain evolution and the local failure behavior in the reinforced concrete beam are investigated using a strain gauge technique. LVDT are installed along the adhesive joint in order to capture an eventual discontinuity on the concrete- composite interface

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Baux, Anthony. "Synthèse de matériaux alvéolaires base carbures par transformation d'architectures carbonées ou céramiques par RCVD/CVD : application aux récepteurs solaires volumiques." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0193/document.

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L’objectif était de concevoir et réaliser des architectures alvéolaires performantes pour les récepteurs solaires volumétriques des futures centrales thermodynamiques. Trois stratégies différentes sont envisagées pour l’ébauche des préformes carbones ou céramiques : (i) la synthèse de matériaux biomorphiques issus de la découpe de balsa, (ii) l’élaboration de structures céramiques par projection de liant et (iii) la réplication de structures polymères réalisées par impression 3D, à l’aide d’une résine précurseur de carbone ou céramique. Dans tous les cas, les préformes crues sont converties par pyrolyse en C ou SiC et une étape d’infiltration/revêtement de SiC par CVD (Chemical Vapor Deposition) achève la fabrication des structures céramiques. Une étape intermédiaire de RCVD (Reactive CVD) a été mise en œuvre au cours de la première voie, afin de convertir la structure carbonée microporeuse en TiC. La composition, la microstructure et l’architecture poreuse des structures céramiques ont tout d’abord été caractérisées. Les caractéristiques des matériaux les plus pertinentes, compte tenu de l’application en tant qu’absorbeur solaire, ont ensuite été examinées. Les propriétés thermomécaniques et la résistance à l’oxydation ont ainsi été caractérisées en priorité. La perméabilité et les propriétés thermo-radiatives, qui sont également deux facteurs importants pour l’application, ont également été considérées
The aim is to design and create efficient cellular architectures for volumetric solar receivers used in the future thermodynamic power plants. Three strategies are considered for the creation of ceramic or carbon preforms: (i) the synthesis of biomorphic materials resulting from the cutting of balsa, (ii) the elaboration of ceramic structures by binder jetting and (iii) the replication of polymer structures made by 3D printing, using a carbon or ceramic precursor resin. In all cases, the green preforms are converted by pyrolysis to C or SiC and an infiltration step / SiC coating by CVD (Chemical Vapor Deposition) completes the manufacture of ceramic structures. An intermediate stage of RCVD (Reactive CVD) was implemented during the first strategy, in order to convert the microporous carbonaceous structure into TiC. The composition, the microstructure and the porous architecture of the ceramic structures were first characterized. The characteristics of the most relevant materials, considering the application as a solar receiver, were then examined. The thermomechanical properties and the oxidation resistance have thus been characterized in priority. Permeability and thermo-radiative properties, which are also two important factors for application, were also considered

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Fahsi, Karim. "Différentes stratégies d’auto-assemblage de dérivés diacétyléniques porteurs d’hétérocycles azotés aromatiques : application à la synthèse de matériaux." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20128/document.

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Abstract:

Les polydiacétylènes sont des polymères π-conjugués, obtenus par polymérisation topochimique à l'état solide de motifs diacétyléniques, sous l'effet d'un stimulus thermique ou photochimique. Depuis leur découverte en 1969 par Wegner, les polydiacétylènes ont fait l'objet de nombreux travaux de recherche. Ces travaux ont consisté tout d'abord à élucider le mécanisme de polymérisation, puis à étudier les diverses propriétés photophysiques, optiques, et électroniques des polymères. Néanmoins, la plupart des diacétylènes étudiés ne possédaient pas de substituants susceptibles d'être modifiés chimiquement. Le premier chapitre de cette thèse décrit la synthèse de nouvelles molécules diacétyléniques symétriques comportant des groupements azoles, et l'étude de leur polymérisation à l'état solide. La modification de l'organisation des motifs diacétyléniques.par interaction avec des molécules capables de former des liaisons hydrogène, et l'incorporation de ces motifs dans des matériaux hybrides organiques-inorganiques de type,. MOF ont également été examinées.Dans le deuxième chapitre, nous nous sommes intéressés aux composés diacétyléniques dicationiques fonctionnalisés par des groupements triéthylammoniums, imidazoliums et benzimidazoliums. La synthèse de ces composés, leur caractérisation spectroscopique, et cristallographique, ainsi que l'étude de leur réactivité thermique et photochimique ont été réalisées.Dans le troisième chapitre, nous proposons une méthode directe de préparation de carbone dopé à l'azote par pyrolyse des molécules diacétyléniques neutres, ainsi que la synthèse de carbone mésoporeux en présence d'un sel métallique. Un autre aspect de ce chapitre est l'optimisation des teneurs en azote en utilisant comme précurseurs les composés diacétyléniques dicationiques, associés à des anions riches en azote, notamment l'anion dicyanamide [dca] et tricyanométhide [tcm]
Diacetylenes (DA) are unusual molecules owing to their ability to polymerize in the solid state. Such a polymerization is triggered off thermally or photochemicaly, and leads to the formation of enyne structures. Since their discovery in 1969 by Wegner, polydiacetylenes (PDA) have been the focus of much attention. Initially, many studies were devoted to elucidating the mechanism of polymerization, then assessment of the diverse photophysical, optical, and electronic properties of the polymers became the main goal. Yet, the vast majority of the DA that were studied did not possess substituents that could be modified chemicallyThe first chapter describes the synthesis of new symmetrical diacetylenic molecules functionalized with azole substituents and the study of the polymerization of these compounds in the solid state. Then, we present the modification of the organization of these diacetylenes by the interaction with molecules capable of forming hydrogen bonds, and the use of these molecules as ligands for the synthesis of Metal Organic Frameworks (MOF).The second chapter is devoted to the synthesis, characterization and crystallographic study of ionic diacetylenic compounds bearing triethylammonium, imidazolium and benzimidazolium groups. The photochemical and thermal behaviors of these DA have been tested.In the third chapter, we propose a straightforward route to N-doped graphitic carbon by direct pyrolysis of neutral diacetylenic precursors, and investigate the possibility of forming porous materials by adding a metal salt as a catalyst. Furthermore, another aspect of this chapter was to optimize the nitrogen content of these materials by using dicationic DA with N-rich anions, e.g. dicyanamide [dca] and tricyanomethide [tcm]

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Rousseau, Guillaume. "Elaboration de voies innovantes pour la protection contre l’oxydation de matériaux composites carbone/carbone utilisés en aéronautique." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2021. http://www.theses.fr/2021LILUR035.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse ont été menés en collaboration entre l’UCCS et l’entreprise Safran Landing Systems (Safran LS) et ont porté sur l’élaboration d’une nouvelle voie de protection anti-oxydation (PAO) pour des matériaux composites carbone/carbone (C/C) commercialisés comme composants de freins d’avion. Le principe de cette PAO innovante est basé sur une barrière de diffusion amorphe silicatée dite interne car appliquée sous la surface du composite C/C, combinée à une phase aluminophosphate qui joue un rôle piège pour les catalyseurs d’oxydation. Cette PAO est formée par l’imprégnation des porosités du composite C/C par un mélange de précurseurs liquide, suivi d’un traitement thermique. Plusieurs voies d’imprégnation du composite C/C ont été explorées : (i) une imprégnation séquentielle du composite C/C avec une première couche d’aluminophosphate et une deuxième couche de phase vitreuse (ou inversement) ou (ii) une imprégnation simultanée du matériau avec un mélange combinant les précurseurs des deux phases. Dans un premier temps, une étude des évolutions chimiques (par RMN, micro-tomographie X synchrotron et DRX) et morphologiques (par MEBE-HT) à haute température de l’aluminophosphate a été effectuée. Cette étude a permis de comprendre l’origine de la perte d’efficacité de l’aluminophosphate après un flash thermique à 1200 °C. Puis, pour les deux voies d’imprégnation que nous avons développées, des tests de performance des PAO ont été menées en condition industrielle et des caractérisations (par RMN, MEBE-HT, analyses thermiques ATD, ATG, HSM) ont permis de relier ces performances à la structure chimique des PAO. Nous avons montré que certaines formulations de PAO séquentielles permettent d’améliorer les performances anti-oxydation en comparaison aux performances d’une PAO industrielle basée seulement sur de l’aluminophosphate
This work has been developed as part of a collaboration between the UCCS laboratory and the Safran Landing Systems (Safran LS) company. The aim of this work was to elaborate a new anti-oxidation protection (AOP) for carbon/carbon (C/C) composites marketed as airplane brakes components. The principle of this innovative AOP is based on a so-called internal silicate vitreous diffusion barrier because it is applied under the surface of the C/C composite, combined with an aluminophosphate phase which has a trapping role for the oxidation catalysts. This PAO is formed by impregnating the porosities of the C/C composite with a liquid mixture of precursors, followed by a heat treatment. Several ways of impregnating the C/C composite have been explored: (i) a sequential impregnation of the C/C composite with a first layer of aluminophosphate and a second layer of vitreous phase (or vice versa) or (ii) a simultaneous impregnation of the material with a mixture combining the precursors of the two phases. First, a study of the chemical (by NMR, X-ray micro-tomography synchrotron and XRD) and morphological (by MEBE-HT) evolutions at high temperature of the aluminophosphate was carried out. This study allowed to understand the origin of the loss of efficiency of the aluminophosphate based AOP after a thermal flash at 1200 °C. Then, for the two impregnation routes that we have developed, AOP performance tests were carried out in industrial conditions and characterizations (by NMR, MEBE-HT, thermal analyzes ATD, ATG, HSM) made it possible to link these performances to the chemical structure of the AOP. We have shown that some sequential AOP formulations improve anti-oxidation performance compared to the performance of an industrial AOP based only on aluminophosphate

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Prill, Torben. "Caractérisation et modélisation de structures carbonées nanoporeuses." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0073/document.

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Abstract:

L'objectif de la thèse présentée ici est l'optimisation de matériaux carbonésnanoporeux au moyen de la “conception de matériaux virtuels”. En ce qui concerne cette échelle de travail (~ 10nm), la Nanotomographie FIB-SEM est la seule technique d'imagerie donnant accès à une information sur la géométrie tridimensionnelle. Cependant, pour l'optimisation du comportement, l'espace des pores doit être reconstruit à partir des données tirées des images obtenues. Jusqu'à présent ce problème n'était pas résolu. Pour pouvoir le maîtriser, on a développé une simulation d'images FIB-SEM. Les images FIB-SEM simulées peuvent être utilisées pour la vérification et la validation des algorithmes de segmentation. En utilisant les données d'image simulées, un nouvel algorithme pour la reconstruction de l'espace des pores à partir des données FIB-SEM a été développé.Deux études de cas avec des carbones nanoporeux utilisés pour le stockage d'énergie sont présentées, en utilisant les nouvelles techniques pour la caractérisation et l'optimisation des électrodes Li-ion de type EDLC'S (« electric double-layer capacitors », soit supercondensateurs). L'espace des pores reconstruit est modélisé géométriquement à l'aide de la géométrie stochastique. Enfin, on a simulé les propriétés électriques des matériaux enutilisant des structures modélisées et simulées
The aim of the work presented here is to optimize nanoporous carbon materials by means of 'virtual material design'. On this length scale (~ 10nm) Focused Ion Beam – Scanning Electron Microscopy Nanotomography (FIB-SEM) is the only imaging technique providing three dimensional geometric information. Yet, for the optimization, the pore space of the materials must be reconstructed from the resulting image data, which was a generally unsolved problem so far.To overcome this problem, a simulation method for FIB-SEM images was developed. The resulting synthetic FIB-SEM images could then be used to test and validate segmentation algorithms. Using simulated image data, a new algorithm for the morphological segmentation of the highly porous structures from FIB-SEM data was developed, enabling the reconstruction of the three dimensional pore space from FIB-SEM images.Two case studies with nanoporous carbons used for energy storage are presented, using the new techniques for the characterization and optimization of electrodes of Li-ion batteries and electric double layer capacitors (EDLC's), respectively. The reconstructed pore space is modeled geometrically by means of stochastic geometry. Finally, the electrical properties of the materials were simulated using both imaged real and modeled structures

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Beaulieu, Cyril. "De la mesure des sollicitations extérieures réelles à la simulation et l'optimisation de structures stratifiées en matériaux composites : réalisation d'une pédale dynamométrique." Besançon, 2004. http://www.theses.fr/2004BESA2051.

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Bouillonnec, Jonathan. "Elaboration et étude des propriétés mécaniques et thermiques de matériaux constitués de nanotubes de carbone verticalement alignés." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30228/document.

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Abstract:

Les tapis de nanotubes de carbone verticalement alignés sont des candidats potentiels pour des applications telles que les interconnexions ou les matériaux d'interface thermique. Ce travail de recherche porte sur la synthèse de tapis de nanotubes de carbone alignés selon le procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) d'aérosols liquides, sur l'élaboration de nanocomposites constitués de différentes nuances de matrices époxy infiltrées au sein de ces tapis, ainsi que sur l'étude des propriétés mécaniques et thermiques longitudinales et transverses des tapis secs eux-mêmes et des nanocomposites 1D formés. Les conditions de synthèse permettent notamment de faire varier les caractéristiques des tapis telles que leur épaisseur, leur masse volumique, le diamètre externe moyen des nanotubes de carbone (NTC), l'espace intertube et la teneur volumique en NTC, alors que leur structure cristalline peut être modifiée par le biais d'un traitement thermique à haute température. L'objectif principal de ce travail consiste à démontrer et quantifier l'effet de certaines caractéristiques des tapis de nanotubes de carbone sur les propriétés mécaniques et thermiques des différents types de tapis et matériaux composites obtenus. Les deux méthodes d'imprégnation mises en oeuvre, voie liquide et infusion, conduisent à des tapis de NTC alignés denses avec un alignement des NTC conservé et une répartition homogène des NTC au sein du système époxy. La fraction volumique en NTC s'avère être le paramètre-clé permettant d'exacerber, dans la direction longitudinale aux NTC, les propriétés mécaniques et thermiques des nanocomposites. Par ailleurs, les tapis de NTC et les nanocomposites voient leurs propriétés de conduction thermique longitudinale nettement exacerbées lorsque les NTC présentent une amélioration de leur structure cristalline. L'augmentation significative des performances apportées par les tapis de NTC verticalement alignés au sein de ces matériaux nanocomposites anisotropes par rapport aux matrices organiques non chargées est prometteuse et ouvre des pistes de réflexion visant à répondre aux nouvelles exigences de multifonctionnalité des secteurs de l'aéronautique et de l'aérospatial
Vertically aligned carbon nanotube carpets are potential candidates for applications such as interconnections or thermal interface materials (TIMs). This research work deals with the synthesis of aligned carbon nanotube carpets from the aerosol assisted chemical vapour deposition (CVD) technique, with the elaboration of nanocomposites made of different grades of epoxy matrix infiltrated within these carpets, as well as the study of both longitudinal and transverse mechanical and thermal properties of dry carpets themselves and 1D-nanocomposites separately. The synthesis conditions notably enable to vary characteristics of the differents carpets such as their thickness, their density, the mean external diameter of the carbon nanotubes (CNT), the intertube space and the CNT volume fraction, whereas their crystalline structure can be modified with a high temperature thermal treatment. The main goal of this work is to prove and quantify the effect of some of the characteristics of the carbon nanotubes carpets on both mechanical and thermal properties of the different kinds of CNT carpets and resulting composite materials. The two impregnation methods used, liquid way and infusion, lead to dense CNT carpets with a preserved alignment of the CNT and an homogeneous distribution of these latest within the epoxy system. The CNT volume content is evidenced as the key-parameter exacerbating the mechanical and thermal properties mainly in the longitudinal direction compared with the alignment axis of the CNTs. Moreover the mechanical and thermal conduction properties of the CNT carpets and the 1D-nanocomposites are clearly increased when the crystalline structure of the CNT is improved. The significant increasing of the properties brought by the vertically aligned CNT within these anisotropic 1D-nanocomposites compared with the only organic matrixes is promising and opens new pathways aiming to meet the latest specifications related to multifunctionnality in fields such as aeronautics and aerospace

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Nguyen, Thanh Hai. "Contribution à l'étude du comportement thermomécanique à très haute température des matériaux composites pour la réparation et/ou le renforcement des structures de Génie Civil." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10244/document.

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Abstract:

Dans le domaine du renforcement et/ou de la réparation des structures en béton armé par des matériaux composites à l'aide de la méthode du collage extérieur au moyen d'un adhésif époxy, une des préoccupations de la communauté scientifique est l'intégrité structurelle de ce système dans le cas d'incendie dans lequel la haute température est une caractéristique essentielle et peut atteindre jusqu'à 1200°C. Ce travail de recherche est axé sur le comportement thermomécanique à très haute température des matériaux composites [un composite à base de polymère carbone/ époxy (Carbon Fiber Reinforced Polymer- CFRP), un composite textile/ mortier cimentaire (Textile Reinforced Concrete- TRC) et un adhésif à base d'époxy]. L'évolution des propriétés mécaniques et d'autres aspects mécaniques de ces matériaux composites avec la température a été caractérisée. Une nouvelle procédure expérimentale concernant la mesure de la déformation de l'éprouvette à l'aide du capteur laser est développée et validée. Une étude numérique et expérimentale a été réalisée dans le but de déterminer principalement la température à la rupture des joints « composite/ adhésif/ composite » sous les sollicitations mécaniques et thermiques. L'efficacité de la protection thermique de deux isolants [PROMASPRAY®T (produit commercial de la société PROMAT] et Isolant A (produit développé par le LGCIE site Tusset) a aussi été étudiée dans cette thèse. Enfin, une approche numérique, à l'aide du logiciel ANSYS, est utilisée afin de déterminer, de façon préliminaire et approximative, à l'échelle matériau, les propriétés thermiques des matériaux (composite textile/ mortier cimentaire -TRC et Isolant A)
In the area of the strengthening and/or the reparation of reinforced concrete structures with composites by means of the external bonding method using an epoxy adhesive, one of the preoccupation of the scientific community is the structural integrity of this system in the event of fire in which the high temperature is the essential feature et can reach up to 1200°C. This research focuses on the thermo-mechanical behavior of composite materials [carbon/epoxy adhesive composite (or carbon fiber reinforced polymer (CFRP), textile/cementitious mortar composite (or textile reinforced concrete (TRC)] and an epoxy-based adhesive. The evolution of mechanical properties and other mechanical aspects of these materials with the temperature has been characterized. A new experimental procedure concerning the measurement of sample strain by the laser sensor is developed and validated. An experimental and numerical study has been realized in order to mainly determine the temperature at the failure of "composite/adhesive/composite" joints under thermal and mechanical loadings. The effectiveness of the thermal protection of two insulators [PROMASPRAY®T (a commercial product of the PROMAT company and the insulator A (product developed by the LGCIE site Tuset)] has also been investigated in this PhD thesis. Finally, a numerical approach, using ANSYS software, is used to determine, in the preliminary and approximate way, at material scale, thermal properties of the materials [the textile reinforced concrete (TRC) and the insulator A]

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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.

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Abstract:

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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Mouney, Catherine. "Contribution à l'étude de la structure des matériaux composites polymère-fibres courtes de carbone et des mécanismes de conduction." Bordeaux 1, 1987. http://www.theses.fr/1987BOR10626.

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Bassery, Josserand. "Prise en compte du vieillissement et de la fatigue dans le dimensionnement de structures en matériaux composites." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00609158.

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Abstract:

L'objectif principal de cette étude est de prédire l'initiation du délaminage en fatigue dans un matériau composite en carbone/polysulfure de phénylène (PPS). Dans le domaine des transports comme l'aéronautique ou l'aérospatiale, de nombreuses applications sont réalisées en matériaux composites en raison de leur rapport résistance/masse volumique élevé. Les matrices thermoplastiques telles que le PPS témoignent d'un certain nombre d'avantages, tels que le recyclage, quand on les compare aux classiques résines thermodurcissables comme l'époxy. En effet, ce matériau peut présenter un taux de cristallinité et une température de transition vitreuse élevés et ainsi avoir de très bonnes propriétés thermomécaniques. Néanmoins avant de réaliser des pièces structurelles en composites thermoplastiques, une connaissance précise et globale du comportement mécanique est nécessaire aussi bien en statique, qu'en fatigue couplé au vieillissement. Plus particulièrement, au cours des essais de fatigue, lorsque le délaminage, défini comme le décollement entre couches adjacentes se produit, très souvent cela signifie une ruine rapide et totale de la structure. Ainsi, afin d'établir un critère capable de prévoir l'amorçage du délaminage, des essais de fatigue à différents niveaux de contraintes et des essais Arcan-Mines ont été réalisés. Cette étude présente une procédure d'évaluation de la résistance d'interfaces des matériaux composites soumis à des chargements cycliques. Enfin, nous proposons un critère fiable d'initiation au délaminage et sa validation pour le matériau étudié.

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Rajpurohit, Ashok. "Development of advanced carbon/glass fibre based hybrid composites." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM020.

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Abstract:

Les composites hybrides offrent un moyen efficace d'améliorer les propriétés mécaniques des matériaux composites. Cette thèse vise à comprendre le comportement mécanique et l'effet synergique offerts par de tels composites hybrides sous plusieurs conditions de chargement. L'accent est mis, non seulement sur la caractérisation mécanique, mais également sur le développement et l'optimisation de nouvelles générations de renforts hybrides, permettant ainsi une hybridation aussi bien au niveau des nappes, qu’au niveau des mèches et des fibres. Dans ce travail, les fibres de carbone et de verre sont choisies comme les deux types de renforts pour les composites hybrides. Les propriétés de ces fibres unitaires sont d'abord caractérisées pour étudier l'impact des procédés textiles. De nouveaux renforts unidirectionnels ont été fabriqués après avoir optimisé les procédés, tels que la technologie UD cousu et l'étalement des fibres. Les composites ont été fabriqués via RTM basse pression en utilisant une résine époxy. Les caractéristiques en raideur et en résistance des composites de référence, des hybrides inter-plis, intra-plis et fibre à fibre ont ensuite été caractérisées dans des conditions de charge quasi-statique en traction, compression et flexion. L'effet d’hybridation (synergique) a été évalué pour ces composites en comparant les propriétés du composite hybride avec un composite de référence en carbone. Afin de comprendre le comportement à rupture de ces composites dans différentes conditions de charge, une étude de fractographie a été réalisée. Les hybrides inter-plis font apparaître une légère augmentation de la déformation à rupture en traction mais présentent une synergie négative pour toutes les autres conditions. Les hybrides intra-plis montrent eux, un effet synergique pour les résistances à la traction et à la compression, sans réduire leur déformation à rupture. Un composite hybride fibre à fibre réalisé par étalement montre une performance mécanique supérieure par rapport à d'autres hybrides. Les résultats présentés révèlent les avantages potentiels de l'hybridation à différents niveaux et dispersions. Les résultats ouvrent une voie pour les futurs travaux sur les composites hybrides et leurs procédés
Hybrid composites offer an effective way of enhancing mechanical properties of composite materials. This thesis aims to understand the mechanical behaviour and synergistic effect offered by such hybrid composites in several loading conditions. The focus not only lies on mechanical characterisation but also on development and optimization of new generation of hybrid reinforcements thus allowing hybridization both at ply levels and at tow and fibre levels. In this work, carbon and glass fibres are chosen as the two types of reinforcements for hybrid composites. Single fibre properties of these fibres were first characterised to study the effect of textile processes. Novel unidirectional reinforcements have been fabricated after optimising the processes such as unidirectional stitching and spreading technology. Composites were manufactured via low pressure RTM process using an epoxy resin. Stiffness and failure characteristics of reference, interply, intraply and intermingled hybrid composites were then characterised in quasi-static tensile, compression and flexural loading conditions. The hybrid (synergistic) effect were evaluated for these composites by comparing the hybrid composite properties with a carbon reference composite. To understand the failure behaviour under different loading conditions, a fractography study was conducted. Interply hybrids slightly increase the failure strain in tension but demonstrate negative synergy in all other properties. On the other hand, intraply hybrids show a synergistic effect in both tensile and compressive strengths, while not reducing the failure strain. A spread tape intermingled hybrid composite demonstrates a superior mechanical performance when compared to other hybrids. The presented results reveal the potential benefits of hybridisation at different levels and dispersions. The results provide a driving force for future work on hybrid composites and their processing

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Verok, Krisztian. "Renforcement des structures en bêton armé à l'aide de matereiux composites : étude de frettage et applications." Marne-la-vallée, ENPC, 2005. http://www.theses.fr/2005ENPC0023.

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Abstract:

Ce travail concerne l'utilisation en génie civil de tissus de carbone et de lamelles, constitués de résine époxy renforcée par des fibres de carbone. Le renforcement par composites à base de fibres de carbone présente de nombreux avantages, l'utilisation de ces matériaux dans le domaine de génie civil s'est alors développée peu à peu. (. . . ) Un des objectifs de cette étude a été de créer un modèle de frettage, à partir d'une série d'essais réalisée sur des éprouvettes cylindriques de béton âgé de quelques mois, et qualifié de "jeune âge".

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Valette, Amélie. "Relations structures/propriétés des résines époxydes pour la fabrication par pultrusion de composites carbone-polyépoxyde." Thesis, Bordeaux, 2020. http://www.theses.fr/2020BORD0083.

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Abstract:

L’objectif de ce travail de thèse consiste à identifier une ou plusieurs matrices époxydes répondant aux exigences industrielles issues de l’application des câbles électriques et compatibles avec le procédé de pultrusion. Les conditions de fonctionnement de ces câbles sont des températures de l’ordre de 150°C avec des pics d’activités compris entre 180°C et 200°C. Une amélioration des performances thermiques des matrices époxydes, telles qu’une température de transition vitreuse supérieure à 230°C, est nécessaire afin que les composites soient stable thermiquement (perte de masse inférieure à 5%) après un vieillissement dans l’air d’un an à 180°C dans une étuve. La compréhension du point de vue chimique du vieillissement thermique de ces matrices est important afin d’anticiper les profils de dégradation des composites obtenus. Un monomère trifonctionnel est associé avec différents systèmes catalytiques, afin d’étudier l’influence de leur nature sur les propriétés des matrices époxydes. Ces amorceurs sont principalement des amines tertiaires de deux types, des bicycliques telles que les guanidines ou les amidines, et des imidazoles masqués ou non. Les matrices issues de ces différentes combinaisons sont caractérisées au moyen d’analyses thermiques, thermomécaniques et rhéologiques. Les systèmes remplissant les conditions du cahier des charges sont vieillis dans une étuve pendant 120 jours à 200°C, dans le but de simuler un an à 180°C. Des composites en fibres de carbone sont produits grâce aux matrices époxydes retenues au moyen du procédé de pultrusion. Ces dernières sont constituées d’un monomère époxyde trifonctionnel, d’un co-monomère anhydride catalysés par une amidine ou un imidazolium. Ces amorceurs confèrent aux matériaux finaux les performances répondant aux exigences industrielles. Enfin, une corrélation est réalisée entre la structure chimique des amorceurs et les propriétés finales des matrices époxydes et des composites
The objectives of this thesis is to obtain one or several epoxy resins meeting the industrial requirements imposed by the application of electrical cables and compatible with the pultrusion process. The operating conditions of theses cables are temperatures equal to 150°C with peaks of activity between 180°C and 200°C. An improvement of thermal performances of epoxy resins, such as glass transition temperature greater than 230°C, is necessary so that composites are thermally stable (weight loss lower 5%) after aging in the air during one year at 180°C in an oven. The chemical understanding of the thermal aging of these matrixes is important in order to anticipate the degradation profiles of the composites obtained. One trifunctional monomer is associate with different catalytic systems in order to study the influence of their nature on properties of epoxy resins. These catalysts are mainly tertiary amines of two types bicyclics such as guanidines or amidines ad masked or unmasked imidazoles. Epoxy resins resulting from these different combinations are characterized by thermal, thermomechanical and rheological analyses. Systems meeting the requirements of the specifications are aging in an oven during 120 days at 200°C, with the aim of simulating one year at 180°C. Carbon fibers composites are produce using epoxy resins retained by the pultrusion process. These consist of a trifunctional epoxy monomer, an anhydride hardener catalysed by amidine or imidazolium. Theses catalysts provide the final material the performances meeting industrials requirements. Finally, a correlation is realized between the chemical structure of catalysts and the final properties of epoxy resins and composites

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Bruner, Yann. "Comportement probabiliste des structures composites en présence de gradients de sollicitation." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1052.

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Abstract:

Nous proposons un modèle pour prédire l'endommagement dans une structure considérant des défauts microscopiques. Dans ce travail, il est appliqué aux composites stratifiés en fibre de carbone et de résine époxy (T300/914). La population de défauts est déterminée expérimentalement à l'échelle du pli qui est l'unité de base du stratifié. Dans ce modèle, chaque défaut entraînant la création d'une fissure dans un élément de volume est contenu dans un volume appelé Volume Elémentaire Statistique (VES). La nature probabiliste du défaut est décrite par une variable aléatoire "sigma"[VES]eR, qui est sa résistance à la rupture, de probabilité de rupture Pr=f("sigma"[VES]eR). La taille du VES et la probabilité de rupture sont des propriétés intrinsèques du matériau déduites expérimentalement grâce à des tests de multifissuration. Le modèle est implanté dans un calcul numérique. Nous superposons au maillage d'éléments finis un maillage statistique composé de VES associé chacun à une probabilité de rupture. Le critère de rupture et la chute de rigidité sont appliqués au VES. Le modèle d'endommagement montre que c'est une bonne méthode de prédiction de la fissuration transverse pour n'importe quel pli désorienté du stratifié. La souplesse de ce modèle tient au critère multiaxial que nous définissons pendant les tests de multifissuration. L'approche statistique-reproduit l'apparition non périodique de la fissuration aussi bien pour des éprouvettes présentant ou non un gradient de contraintes. La possibilité d'effectuer des dizaines de réalisations en simulation numérique, met en évidence, en effectuant la moyenne des résuItats, I'influence de forts gradients sur l'endommagement, invisible sur quelques éprouvettes expérimentales. Le calcul pour différentes réalisations conduit aussi à une dispersion des résultats inaccessible à un modèle déterministe. Ainsi, il est possible de comprendre l'origine des variations des résultats expérimentaux de la loi de comportement pour chaque stratifié.

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El, Hage Christiane. "Modélisation du comportement élastique endommageable de matériaux composites à renfort tridimensionnel." Compiègne, 2006. http://www.theses.fr/2006COMP1642.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la modélisation du comportement élastique endommageable de matériaux composites à renfort 3D. L'étude s'articule autour de 3 points essentiels: la compréhension du processus d'endommagement, la modélisation analytique et l'étude d'optimisation des architectures des renforts. Les architectures carbones étudiées sont issues d'un tissage orthogonal 3D et de 5 tissages interlock. Ils sont soumis respectivement à une sollicitation de compression et de traction uniaxiale. La corrélation des signaux d'EA aux observations microscopiques permet de faire ressortir l'effet de l'architecture sur les phénomènes d'endommagements. Le comportement élastique endommageable jusqu'à la rupture est décrit à partir d'une dualité entre un modèle analytique d'homogénéisation et le critère 3D de Tsai-Wu, couplé à des critères d'endommagement. Ce modèle prend en compte la particularité géométrique des architectures des renforts. La partie optimisation est dédiée à la minimisation des VER
This thesis is dedicated to the modelling of the elastic damage behaviour composite material 3D reinforced. The study is articulated around three essential points: the comprehension of the damage process, analytical modelling and the optimization of architectures of the reinforcements. The studies of carbon architectures are resulting from an orthogonal weaving 3D and 5 Interlock. They are subjected respectively to compression and uniaxial tension tests. The correlation between signals of acoustic emission and the microscopic observations makes it possible to emphasize the effect of architecture on the phenomena of damages. The elastic damage behaviour until the rupture is described with a duality between an analytical model of homogenization and the criterion 3D of Tsai-Wu, coupled to damage criteria. This model takes into account the geometrical characteristic of architectures of the reinforcements. The optimization part is dedicated to minimization of the REV

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Silva, Sâmala Glícia Carneiro. "Caracterização físico-hídrica e fracionamento físico da matéria orgânica em solo com horizonte antrópico." Universidade de São Paulo, 2016. http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11140/tde-28092016-155747/.

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Abstract:

Nos últimos anos o interesse pelo estudo da Terra Preta de Índio (TPI) tem aumentado em razão das suas características únicas em relação aos solos normalmente encontrados na região, como sua maior fertilidade natural. Diversos estudos relatam que a presença do chamado carbono pirogênico na composição das TPIs é a responsável por esta superioridade, entretanto ainda não se sabe se este afeta as propriedades físicas dos solos de TPI. Esta pesquisa tem como objetivo comparar o comportamento de propriedades físico-hídricas de solos antrópicos (Terra Preta de Índio) com um solo adjacente por meio da determinação de suas propriedades físicas, e verificar a distribuição do carbono pirogênico entre os diferentes compartimentos da matéria orgânica em solos de TPI e adjacentes. Para este estudo foram coletadas amostras indeformadas em anéis volumétricos e blocos em uma área de TPI e adjacente. As áreas estão localizadas na Floresta Nacional de Caxiuanã, estado do Pará. As propriedades físicas analisadas foram textura, porosidade total, macro e microporosidade, curva de retenção da água no solo, condutividade hidráulica saturada, permeabilidade do solo ao ar e estabilidade de agregados. Para verificar o comportamento da matéria orgânica foi realizado o fracionamento físico, onde foram analisados a distribuição do carbono total e pirogênico nas diferentes frações da matéria orgânica. Verificou-se diferença nas duas áreas quanto às propriedades físicas porosidade total, macro e microporosidade, condutividade hidráulica do solo (Ksat), permeabilidade do solo ao ar (Ka), e retenção de água no solo, entretanto não foi possível verificar diferenças na estabilidade de agregados entre as duas áreas. A distribuição da matéria orgânica nas diferentes frações do solo foi distinta nas duas áreas, onde verificou-se que na área de TPI o C no solo foi predominante na fração macroagregados, enquanto que na área adjacente o carbono se localizou em maior quantidade na fração microagregados. Os valores de carbono pirogênico foram maiores na área de TPI do que na área adjacente, demostrando que a matéria orgânica das TPIs apresenta uma composição diferenciada, modificando o comportamento das propriedades físicas dos solos.
In recent years the interest in the study of Terra Preta de Indio or Amazonian Dark Earths (TPI) has increased, especially because of its unique characteristics when related to typical soils of the region, as its higher natural fertility. Several studies have reported that the presence of so-called pyrogenic carbon in its composition is responsible for this superiority, however it is not known if it affects the physical properties of TPI soils. This research aims to compare the behavior of physical and hydraulic properties of anthropic soils (Terra Preta de Indio) to an adjacent soil by determining its physical properties, and evaluating the distribution of the pyrogenic carbon between the different compartments of organic matter for both soils. For this study, undisturbed soil samples were collected in volumetric cylinders and blocks from a TPI and adjacent area. The areas are located in Caxiuanã National Forest, state of Pará, Brazil. The analyzed physical properties were texture, porosity, macro and microporosity, soil water retention curve, soil saturated hydraulic conductivity, soil permeability to air and aggregate stability. A physical fractionation was performed to verify the behavior of organic matter, which analyzed the distribution of the total and pyrogenic carbon in the different fractions of organic matter. There were difference in the two areas regarding the physical properties as total porosity, macro and microporosity, soil hydraulic conductivity (Ksat), air permeability to soil (Ka), and soil water retention, however it was not possible to see differences in stability aggregates between the two areas. The distribution of organic matter in different soil fractions was different in the two areas, where it was found that in the TPI area, soil carbon was prevalent in the macroaggregates fraction, while the adjacent area had larger amounts in the microaggregates fraction. The values for pyrogenic carbon were higher in the TPI area, showing that the organic matter of TPIs has a different composition which modifies the behavior of physical properties in the soil.

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Alarie, Nicolas. "Conception d’un fuselage en composites pour le Symphony SA-160." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2013. http://hdl.handle.net/11143/7724.

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Abstract:

Le SA-160 est un avion monomoteur biplace dont le fuselage est constitué d’un châssis en tubulure d’acier recouvert d’une peau en composites non structurale. Quoi que robuste et fiable, cet assemblage est coûteux à fabriquer et pèse près de 180 lbs (80 kg). Aviatech Services Techniques (AST) désire réduire le poids de la structure de l’appareil ainsi que son coût de fabrication en retirant l’arrière du châssis d’acier pesant à lui seul près de 40 lbs. La conception de la peau en composites a donc été revue dans le cadre de cette recherche, afin qu’elle puisse assurer un rôle structural pouvant compenser le retrait de l’arrière de la structure d’acier. Mis à part les modifications apportées au châssis, les nouvelles caractéristiques géométriques du fuselage sont les suivantes : - Ajout d’un plancher permettant de déposer et fixer les bagages; - Intégration du stabilisateur vertical au fuselage; - Ajout de cloisons internes augmentant la raideur globale du fuselage; - Points de fixation des mécanismes et surfaces de contrôle préservés. La fabrication de la peau de ce nouveau fuselage se fera par infusion au moyen de renforts en fibres de carbone et de verre ainsi qu’une résine d’époxyde pour l’infusion. Les propriétés structurales de ces matériaux ont été caractérisées et ont servi à faire la conception du fuselage au moyen de simulations par éléments finis. Selon ces simulations, le concept final peut résister aux cas de chargement statiques ultimes prescrits par Transport Canada, sans rupture et sans subir de flambage, et ce avec une rigidité similaire à celle du précédent fuselage. Le poids projeté du concept final est 151 lbs ce qui constitue une réduction de 26 lbs en incluant l’économie engendrée par l’intégration du stabilisateur vertical. La nouvelle structure permet donc de réaliser un gain intéressant avec une réduction de poids de 15% par rapport à la structure originale. Cette économie de poids permettra l’augmentation de la charge utile comme de l’essence, des bagages ou d’autres équipements. Une économie substantielle devrait être réalisée lors de la fabrication du châssis puisque le nombre de pièces soudées sera grandement réduit. La fabrication de la peau pourra être faite dans les anciens moules réutilisés mais nécessitera l’utilisation de matériaux avancés plus onéreux tels la fibre de carbone. De plus, la résine thermodurcissable choisie requiert une cuisson de 16 heures à 80°C ce qui augmentera la cadence de production par rapport à la cuisson à température ambiante. Ce procédé nécessitera toutefois l’acquisition d’un four de dimensions imposantes pour réaliser cette cuisson. Ce mémoire présente la démarche ayant mené à l’obtention du nouveau concept de fuselage pour le SA-160. Les résultats de cette recherche permettront à Aviatech d’effectuer a fabrication et la certification de cette nouvelle structure en vue de sa mise en production.

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Bobin, Alexey. "Methane reforming by carbon dioxide over metal supported on nanocrystalline mixed oxides : mechanism and transient kinetics for relating catalysts structure and performance." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10164/document.

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Abstract:

L'énergie de liaison, la mobilité et la réactivité de l'oxygène dans des matériaux nanocristallins de type cérine-zircone dopée aux terres rares (La, Gd, Pr, Sm) supportant des métaux (Pt, Ni, Ru) ont été étudiées par échange isotopique en réacteurs statiques et traversés (18O2 and C18O2), DTP d'O2, RTP d'H2 et CH4, microcalorimétrie pulsée et réacteur TAP. La mobilité d'oxygène de coeur apparait comme contrôlée par le réarrangement des sphères de coordination des cations Ce et Zr et par des chemins préférentiels le long de chaines Pr3+/Pr4+. En surface et subsurface, ce contrôle se ferait par des interactions fortes métal/support avec l'incorporation de cations métalliques. Cette mobilité de l'oxygène limiterait le vieillissement et le frittage en conditions réalistes de reformage par le gaz carbonique. Des études cinétiques non stationnaires et par marquage isotopique ont permis de proposer un mécanisme bi-fonctionnel fondé sur des étapes rédox indépendantes pour l'activation du méthane et du dioxyde de carbone. L'étape limitante serait l'activation du méthane tandis que l'activation du gaz carbonique s'opérerait plus rapidement sur des sites réduits du support, générant de l'oxygène diffusant aisément vers l'interface métal/support (enthalpie de désorption 600-650 kJ/mol) pour oxyder les fragments du méthane en CO et H2. Dans les meilleures formulations catalytiques, des agrégats Ni-Ru faciliteraient l'activation du CO2 dans son état de transition, en marge de carbonates stables qui restent "spectateurs" de la réaction. Pour le Pt/PrCeZrO, il existerait une autre voie d'activation de carbonates faiblement adsorbés sur des ions Pt+ stabilisés par des cations Pr4+. Cette spécificité confère à cette formulation des perspectives très intéressantes en reformage à sec, notamment sur des supports structurés de type alumine corindon, bien adaptés à des réacteurs compacts à temps courts pour des ressources en gaz dispersées et de capacité limitée
Oxygen bonding strength, mobility and reactivity in nanocrystalline Ln-doped ceria-zirconia (Ln=La, Gd, Pr, Sm) with supported Pt, Ni, Ru were studied by state-of-the-art techniques such as isotopic exchange in static and flow reactors with 18O2 and C18O2, O2 TPD, H2 and CH4 TPR, pulse microcalorimetry and TAP reactor. Bulk oxygen mobility is found controlled by a rearrangement of Ce and Zr cations coordination sphere with doping as well as by fast oxygen migration along Pr3+/Pr4+ cationic chains. Surface and near-surface oxygen mobility appears controlled by a strong metal-support interaction with incorporation of metallic ions into surface layers and domain boundaries. In realistic feeds, the catalytic activity in dry reforming of methane correlates with oxygen mobility, required to prevent coking and metal sintering.Transient kinetic studies (non steady-state and SSITKA) allowed us to propose a bi-functional reaction mechanism corresponding to independent redox steps of CH4 and CO2 activation. The rate- limiting step is shown to be the irreversible activation of CH4 on metal sites, while CO2 dissociation on reduced sites of oxide supports proceeds much faster (being reversible for the steady-state surface) followed by a fast oxygen transfer along the surface/domain boundaries to metal sites where CH4 molecules are transformed to CO and H2. The CH4 selective conversion into syngas would involve strongly bound bridging oxygen species with heat of desorption ::600-650 kJ/mol O2. For optimized formulations, Ni+Ru clusters could be involved in CO2 activation via facilitating C-O bond breaking in the transition state, thus increasing the rate constant of the surface reoxidation by CO2, while strongly bound carbonates behave as spectators. For Pt/PrCeZrO, an additional fast route to syngas would occur on Pt ions with participation of weakly bound carbonates stabilized by neighboring Pr4+ ions. Such specificity makes this system highly promising for methane oxi-dry reforming, especially on structured corundum supports for short contact time compact reactors, well adapted to stranded and limited gas resources

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Delarue, Arnaud. "Prévision du comportement éléctromagnétique de matériaux composites à partir de leur mode d'élaboration et de leur morphologie." Paris, ENMP, 2001. http://www.theses.fr/2001ENMP1047.

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Abstract:

Prévoir le comportement électromagnétique de matériaux composites à partir de leur morphologie peut être effectué en deux étapes : la description du matériau, sa caractérisation, sa modélisation dans le but de simuler sa microstructure d'une part, et mise en œuvre d'un code de prévision du comportement d'autre part. Dans un premier temps, un nanomatériau composite résine / noir de carbone, élaboré par EADS pour des applications Aérospatiale, est observé par microscopie électronique en transmission, caractérisé par des mesures morphologiques, modélisé et simulé par des modèles de structures aléatoires. Un autre composite à base d'inclusions de Silice ou Zircone-Silice noyées dans une matrice d'Aluminium ou PMMA est caractérisé par un arsenal d'outils morphologiques. Outre la caractérisation, ces outils permettent de comprendre l'influence des modes d'élaboration sur la morphologie. Par ailleurs une méthode originale de simulation de structures hétérogènes et anisotropes à base de sphères dures est présenté. A partir des simulations de microstructure réalisées, un code de calcul d'homogénélsation reposant sur l'itération de fonctions de Green dans l'espace de Fourier à été développé. Ce code nous a permis de mettre en évidence une anomalie de comportement diélectrique concernant la résine des nanocomposites. Cette anomalie à été vérifiée par des spectres de perte d'énergie d'électrons (EELS) et le résultat confirmé par analyse d'images en haute résolution.

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Abreu, Caroline. "Conception et optimisation de piles enzymatiques glucose-O2 pour la gestion de puissance." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSEC052/document.

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Abstract:

Ce mémoire est consacré à l’optimisation de la connexion enzymatique pour l’oxydation du glucose et la réduction du dioxygène dans une matrice de nanotubes de carbone (CNTs) sous forme de compression dans les biopiles à glucose, et à l’assemblage de biopiles dans un système à flux. Dans un premier temps, le transfert électronique indirect de la glucose oxydase (GOx) et de la glucose déshydrogénase FAD-dépendante (FADGDH) est optimisé dans une matrice nanostructurée de CNTs contenant différents médiateurs rédox. Ces bioanodes ont pu être combinées avec des biocathodes similaires à bases d’enzymes à cuivre, la laccase (Lac) et la bilirubine oxydase (BOD). La biopile GOx-NQ/Lac présente une puissance de l’ordre de 150 µW sous 150 mmol.L-1 de glucose et la biopile GOx-NQ/BOD orientée par la PP IX, quant à elle, possède une puissance de l’ordre de 0,5 mW sous 5 mmol.L-1 de glucose. Cette biopile présente une très bonne alternative à l’implantable ou à l’alimentation d’un appareil électronique à faible demande énergétique. La partie suivante concerne l’élaboration d’un design de biopile à flux optimisant la diffusion du substrat à l’intérieur de la bioélectrode. De ce fait, plusieurs systèmes de biopiles GOx-NQ/BOD à flux de substrat ont été étudiés. La configuration de flux traversant a permis d’obtenir une puissance de l’ordre de 1 mW sous 5 mmol.L-1 de glucose et oxygène dissous. La possibilité d’utiliser cette pile en décharge continue ou en cycle de charge/décharge a été étudiée. Ce système de biopile à flux de glucose a permis également d’associer plusieurs biopiles en série ou en parallèle. Ainsi, l’alimentation d’un minuteur et d’un test d’ovulation a pu être réalisée à l’aide de biopiles associées en série. D’autre part, l’utilisation d’un circuit de gestion de l’énergie a permis d’alimenter un capteur de température en stockant l’énergie produite par deux biopiles connectées en série. Cette partie se consacre également à une biopile basée sur l’association de la HRP à la cathode et la GOx-NQ à l’anode. Ce système est très intéressant puisque grâce à la maitrise du sens du flux de notre substrat, le peroxyde d’hydrogène formé par l’anode peut être alors consommé par la cathode. Cette pile s’est montrée parfaitement opérationnelle en condition physiologique et a abouti à l’obtention de puissances de l’ordre de 0,8 mW
This work is devoted to the optimization of the enzymatic connection for the oxidation of glucose and the reduction of dioxygen in a matrix of carbon nanotubes (CNTs) in the form of compression in glucose biofuel cells, and the assembly of biofuel cells in a flow system.First, mediated electron transfer of glucose oxidase (GOx) and FAD-dependent glucose dehydrogenase (FADGDH) is optimized in a nanostructured CNTs matrix containing different redox mediators. These bioanodes could be combined with similar biocathodes with copper enzyme bases, laccase (Lac) and bilirubin oxidase (BOD). The GOx-NQ/Lac biofuel cell has a power of the order of 150 μW under 150 mmol L-1 of glucose and the biofuel cell GOx-NQ/BOD oriented by the PP IX, order of 0.5 mW under 5 mmol L-1 of glucose. This biofuel cell presents a very good alternative to the implantable or to the supply of an electronic device with low energy demand.The next part concerns the development of a biofuel cell design with flux optimizing the diffusion of the substrate inside the bioelectrode. As a result, several GOx-NQ/BOD flow systems have been studied. The flow-through configuration made it possible to obtain a power of the order of 1 mW under 5 mmol L-1 of glucose and dissolved oxygen. The possibility of using this battery in continuous discharge or in charge/discharge cycle has been studied. This biofuel cell system with a glucose flow has also made it possible to associate several biofuel cells in series or in parallel. Thus, the power supply of a timer and an ovulation test could be realised using associated biofuel cells in series. The use of an energy management circuit made it possible to supply a temperature sensor by storing the energy produced by two biofuel cells connected in series.Moreover, this part is about another biofuel cell based on the association of HRP with the cathode and the GOx-NQ at the anode. This system is very interesting because, thanks to the control of the flow direction of our substrate, the hydrogen peroxide formed by the anode can then be consumed by the cathode. This stack was perfectly operational in physiological condition and led to the achievement of powers of the order of 0.8 mW

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Muller, Laura. "Estimation accélérée des performances en fatigue de matériaux et structures composites thermoplastiques par le suivi de leur auto-échauffement." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2019. http://www.theses.fr/2019ECDN0035/document.

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Abstract:

Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la fatigue des matériaux composites. Elle consiste à estimer les performances en fatigue d’un matériau composite thermoplastique tissé, en fibres de carbone et matrice PA66, par des essais d’auto-échauffement. Suite à une caractérisation de l’endommagement du matériau sous chargement monotone par un suivi acoustique, thermique et optique, une campagne d’essais de fatigue est réalisée sur deux configurations du matériau, à 0° et à 45°. Plusieurs méthodes de modélisation de la courbe S-N sont proposées, afin de déterminer la limite de fatigue du matériau. Il est montré que l’estimation de cette limite et de son intervalle de confiance est rendue difficile par la forte dispersion des données expérimentales. Des essais d’auto-échauffement sont alors réalisés, consistant à appliquer un chargement de fatigue sur un nombre de cycles limité, en incrémentant la contrainte maximale appliquée palier après palier. Des outils de traitement du signal sont développés afin de déterminer une contrainte seuil et son intervalle de confiance à partir de laquelle l’échauffement s’accélère. Cependant, cette contrainte seuil reste conservative par rapport à la limite de fatigue.Une autre approche est alors développée, consistant à suivre les amplitudes du signal thermique. De nouveaux outils de traitement du signal sont développés, dans le but de réaliser des cartographies de l’éprouvette à partir des amplitudes des harmoniques. Il est alors montré qu’il est possible d’obtenir les mêmes courbes que les courbes d’auto-échauffement en réalisant un suivi des amplitudes des harmoniques, et ce pour une centaine de cycles seulement. Un nouveau protocole d’essai d’auto-échauffement est alors mis en place, fondé sur une centaine de paliers de quelques centaines de cycles seulement, permettant d’aboutir à un suivi des harmoniques avec des courbes finales quasi-continues en un minimum de temps
This thesis is part of the study on the fatigue of composite materials. It consists in estimating the fatigue performance of a thermoplastic composite woven material, made of carbon fibres and PA66 matrix, by self-heating tests. Following a characterization of the damage to the material under monotonous loading by acoustic, thermal and optical monitoring, a fatigue test campaign is carried out on two material configurations, at 0° and 45°. Several methods for modelling the S-N curve are proposed to determine the fatigue limit of the material. It is shown that the estimation of this limit and its confidence interval is complicated by the large dispersion of experimental data. Self-heating tests are then carried out, consisting of applying a fatigue load over a limited number of cycles, increasing the maximum stress applied step by step. Signal processing tools are developed to determine a threshold stress and its confidence interval at which the heating accelerates. However, this threshold stress remains conservative in comparison to the fatigue limit. Another approach is then developed, consisting in monitoring the amplitudes of the thermal signal. New signal processing tools are being developed to map the specimen from the harmonic amplitudes. It is then shown that it is possible to obtain the same curves as the selfheating curves by monitoring the amplitudes of the harmonics, and this for only a hundred cycles. A new self-heating test protocol is then implemented, based on a hundred steps of only a few hundred cycles, allowing harmonics to be monitored with almost continuous final curves in a minimum of time

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Fan, Benhui. "Propriétés diélectriques des composites à matrice PVDF comportant des renforts hybrides nano/micro-échelles (nanotubes de carbone et BaTiO₃)." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC005/document.

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Abstract:

La dispersion des nanotubes de carbone (NTC) dans le polyfluorure de vinylidène (PVDF) est un grand défi pour avoir de meilleures propriétés diélectriques. Les hybrides, titanate de baryum (BT)-NTC, ayant une structure particulière sont révélés être efficaces pour l'amélioration de la dispersion de NTC dans la matrice de polymère et la réduction du seuil de percolation du matériau composite. Cette thèse vise à atteindre une haute performance diélectrique du composite via la conception de charges ayant une structure favorable ainsi que l'étude exhaustive de l'interaction entre les NTC et la matrice de polymère semi-cristallin.Dans le chapitre 1, un bref revu de l'état de l'art sur le contexte général des matériaux diélectrique est introduite ainsi les progrès récents dans ce domaine sont présentés pour mieux comprendre les composites et leurs application.Dans le chapitre 2, nous préparons deux types d'hybrides avec deux structures différentes. Les premiers hybrides sont préparés par un dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Les BT forment le noyau de ces hybrides et les NTC croient dessus (H-NTC-BT). Les deuxième hybrides sont préparées par réaction hydrothermale où NTC sont revêtus par les BT (H-BT-NTC). Par la suite, nous préparons des composites avec une matrice de PVDF renforcés par les deux types d'hybrides déjà synthétisés cela en coulant la solution puis par extrusion-injection. En outre, les méthodes de caractérisation de la morphologie, des propriétés thermiques, diélectriques et la cristallisation sont également introduites dans ce chapitre.Dans le chapitre 3, les comportements diélectriques de H-NTC-BT/PVDF sont étudiés en détails. Une augmentation dramatique de la permittivité diélectrique est observée après le traitement thermique. Ce changement peut être dû à la réorganisation du réseau conducteur de NTC et la recristallisation de PVDF. Par la modélisation et la caractérisation expérimentale, Nous déduisons que cette augmentation significative de la permittivité diélectrique après le traitement thermique est dû au rétrécissement de la distance de NTC dans des couches amorphes voisine de PVDF d'un côte et au polymorphe β à l'interface NTC-PVDF d'un autre.Dans le chapitre 4, la dispersion des NTC dans la matrice du composite PVDF est étudiée par la conception de différentes structures. Tout d'abord, une comparaison du seuil de percolation de H-NTC-BT/PVDF calculé et celui déterminé expérimentalement est menée pour mieux comprendre la morphologie de H-NTC-BT. Ensuite, deux comparaisons sont menées:- La première compare les facteurs de transformation de la dispersion des NTC dans les composites H-NTC-BT/PVDF et NTC/PVDF cela en mesurant de la conductivité AC dans les différentes couches de ces composites.- La deuxième compare trois types de composites de PVDF renforcés par des hybrides ayant la même fraction volumique de NTC et BT mais des structures différentes. L'effet de ces différentes structures de ces hybrides est étudié en comparant leurs propriétés diélectriques.Pour finir une conclusion générale est présentée dans le chapitre 5 ainsi les perspectives prévues pour les travaux futurs
The dispersibility of carbon nanotube (CNT) in polyvinylidene fluoride (PVDF) is always a big challenge for the high dielectric property. Barium titanate (BT)-CNT hybrids with the special structure are proved to be effective for improving the dispersion of CNT in the polymer matrix and reduce the percolation threshold of the composite. This thesis aims to achieve high dielectric performance of composites via designing fillers with the favorable structure as well as comprehensively study the interaction between CNT and semi-crystalline polymer matrix.In chapter 1, we provide a general introduction about dielectric material's background knowledge. Meanwhile the development including recent breakthroughs and their applications for the dielectric field are also provided in this chapter.In chapter 2, we prepare two hybrids with different structures. The first hybrids are prepared by chemical vapor deposition (CVD) method. It is with the structure of BT as a core and CNTs growing outsides (H-CNT-BT). The second hybrids are prepared by hydrothermal reaction where BT particles coats outside CNT (H-BT-CNT). Meanwhile, we fabricate hybrids reinforced PVDF matrix composites by solution casting plus extrusion-injection way. Additionally, methods for characterization involving morphology, thermal and dielectric properties as well as crystallization are also introduced in this chapter.In chapter 3, the dielectric behaviors of H-CNT-BT/PVDF are studied concretely. A dramatic increment on dielectric permittivity is observed after the thermal treatment. This change may result from the reformation of CNT's conductive network and the behavior of PVDF's re-crystallization. By modeling work and experimental characterization, the shrinkage of the neighboring CNT's distance in PVDF's amorphous layers and the induced β polymorph at the CNT-PVDF interface may cause the significant increment in dielectric permittivity after the thermal treatment.In chapter 4, the CNT's dispersibility in PVDF matrix composites is studied by designing different structures. Firstly, a comparison between calculated and experimental percolation threshold of H-CNT-BT/PVDF is conducted for studying the morphology parameters of H-CNT-BT. Afterwards, two comparisons are conducted: one is between H-CNT-BT/PVDF and CNT/PVDF. The processing factors for the CNT's dispersibility are discussed via measuring the different layer's AC conductivity. The other is among three hybrids reinforced PVDF composites. The hybrids structure's effect the CNT's dispersibility is discussed via comparing the dielectric property of the composites with the same volume fraction of CNT and BT but different structures.In chapter 5, a general conclusion is formed according to the works and the perspective is provided for the improvement of the future work

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Dufour, Clément. "Conception et optimisation des structures tissées interlock pour optimisation de la mise en forme 3D de renforts fibreux de matériaux composites." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10052/document.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce manuscrit sont issus de la collaboration entre les partenaires du projet MAPICC3D intitulé : "One-shot Manufacturing on large scale of 3D up graded panels and stiffeners for lightweight thermoplastic textile composite structures". MAPICC3D est un projet de recherches financé par le programme Européen de recherche et d’innovation "FP7". L’objectif du programme de recherches MAPICC3D est de développer des matériaux et procédés permettant de produire des pièces composites thermoplastiques en réduisant les coûts de fabrication jusqu’à 25% par rapport à l’état de l’art et en augmentant les cadences de fabrication jusqu’à 30%. Dans le cadre du projet MAPICC3D, les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour objectif de mieux comprendre le comportement des tissus 3D interlocks chaines lors des étapes de mise en forme et de consolidation de pièces en matériaux composites renforcés de structures tissées 3D interlock chaine. La compréhension des phénomènes rencontrés lors de ces étapes permet ensuite d’optimiser les structures au niveau local et global dans le but de répondre aux différentes problématiques de mise en forme rencontrées, permettant ainsi des améliorations de la qualité des pièces composites finales développées pour les applications AUTO-MAPICC, TRUCK-MAPICC, RAIL-MAPICC et AERO-MAPICC, et donc de leur tenue mécanique
The work presented in this manuscript results from collaboration between the partners of project MAPICC3D entitled: "One-shot Manufacturing on large scale of 3D up graded panels and stiffeners for lightweight thermoplastic textile composite structures". MAPICC3D is a research project financed by the European research and innovation program "FP7". The objective of the project MAPICC3D is to develop materials and processes making it possible to produce thermoplastic composite parts by reducing the manufacturing costs up to 25% compared to the state of the art and by increasing the production rates up to 30%. In the framework of the project MAPICC3D, the work presented in this manuscript aim to better understand the behaviour of 3D warp interlock fabrics to forming and consolidation processes of fibre-reinforced composite material parts made of 3D warp interlock structures. The comprehension of the phenomena met at these steps then makes it possible to optimize the structures at the local and global level with an aim of answering the various problems of forming met, thus allowing improvements of the quality of the final composite parts developed for AUTO-MAPICC, TRUCK-MAPICC, RAIL-MAPICC and AERO-MAPICC applications, and thus of their mechanical behaviour

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Gauthier, Louis. "Modelling of High Velocity Impact on Composite Materials for Airframe Structures Application." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27449/27449.pdf.

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Abstract:

Cette thèse présente un nouveau modèle de comportement pour les composites stratifiés à renforts tissés et aborde certaines lacunes identifiées dans les lois de comportement s’appliquant aux composites. Cette nouvelle loi de comportement combine la facilité d’utilisation du modèle Matzenmiller-Lubliner-Taylor (MLT) avec la robustesse du modèle de fissuration de Ba˘zant. Une interpolation des propriétés des matériaux est utilisée pour permettre l’évaluation de paramètres à haute vitesse de chargement. La nouvelle loi de comportement est employée en combinaison avec une approche de coques empilées pour permettre la simulation de l’endommagement par délamination. Cette loi de comportement pour stratifiés et le type de discrétisation utilisé permettent la simulation d’impacts à haute vitesse menant à la perforation de la cible. Afin de valider la nouvelle loi de comportement, une série de tests d’impact est effectuée sur trois différents matériaux composites tissés. Un projectile allongé est utilisé afin d’enregistrer la décélération du projectile lors de l’impact. Les cibles composites sont ensuite inspectées par ultrasons pour quantifier l’endom- magement par délamination produit lors de l’impact. Des sections transversales des points d’impact sont inspectées visuellement afin de quantifier les types de rupture dans le stratifié. Des simulations numériques sont ensuite effectuées à l’aide de trois différents types de loi de comportement et différentesméthodes de discrétisation. Le résultat de ces simulations numériques est comparé auxmesures expérimentales. La nou- velle loi de comportement permet une estimation adéquate de l’endommagement des stratifiés et de l’étendue de la délamination ainsi qu’une réduction importante de la sensibilité de la réponse à la taille dumaillage. Certains thèmes nécessitant une recherche plus approfondie sont identifiés dans le but de faciliter la simula- tion d’impacts sur des structures composites en milieu industriel.
This thesis presents a new lamina material model that addresses shortfalls identified in advanced material models for use in composite impact predictions. The new model combines the ease of use of the Matzenmiller-Lubliner-Taylor model with the robustness of the Ba˘zant crack band method. A material model inter- polation scheme is also presented to allow for the simulation of high strain rate loading events with the new lamina material model. The proposed lamina model is implemented in a commercial Finite Element Method (FEM) code and used in combination with a stack shell approach using cohesive zone elements to predict delamination damage. The proposed material model and chosen discretization enable for the prediction of high velocity through thickness impacts, which lead to the perforation of the targets. To validate the newmaterialmodel, experimental tests are performed on three woven composite materials. These tests consist in perpendicular impacts on Car- bon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) panels using an elongated aluminium im- pactor. The elongated projectile is required to record the projectiles’ deceleration histories during the impact event. Postmortem inspections of the panels are also undertaken to quantify the damage sustained by the CFRP targets. Projected delamination areas are quantified through C-Scan inspection of the targets, fol- lowed by visual inspection of the impact sites’ cross sections. Numerical simulations are next carried out using different in-plane and out- of-plane discretization approaches. Three material formulations are also investi- gated: brittle, the proposed model and the proposed model with high strain rate parameters. The results of these simulations are compared to the results obtained experimentally. The new model is found to predict reasonably well the damage encountered in the experimental test and to greatly diminish the mesh size sen- sitivity of the FEM approach. Areas requiring further attention are identified to further move composite material failure prediction from laboratory to industrial applications.

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Cheng, Xi. "Nouvelles approches pour la caractérisation d'électrodes poreuses pour la réduction de O2: des structures modèles à base de platine aux structures exemptes de métaux nobles." Phd thesis, Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01022758.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement de nouvelles approches de caractérisation d'électrodes poreuses dédiées à la réduction de O2. Elles sont établies grâce à l'élaboration de structures poreuses modèles formées par combinaison contrôlée d'électrocatalyseurs de platine greffées d'une composante organique et de nanotubes de carbone. Deux nouvelles méthodes de caractérisation sont établies : d'une part, une méthode alternative à l'utilisation d'électrodes tournantes pour la détermination de la sélectivité de la réduction de O2 et d'autre part, la détermination d'une aire spécifique d'électrode poreuse nommée S-AO2 directement reliée à la réduction de l'oxygène et qui peut être exprimée en m2/g de catalyseur, en cm2/cm3 de couche active ou en cm2/cm3/g de catalyseur. Une détermination de ce paramètre est établie sur des structures poreuses exemptes de platine, réalisée à partir de nanotubes azotés, pour lesquels une étude des sites actifs en réduction de O2 est également présentée.

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Tamiatto, Cyril. "Conception et analyse du comportement d'un composite à capteur intégré en fibres de carbone pour la détection in-situ des endommagements d'une structure verre-résine." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-419.pdf.

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Abstract:

L'objet du programme de recherche est le developpement d'un materiau composite verre/resine instrumente avec un capteur integre capable de detecter les endommagements in-situ de la structure. Le capteur retenu est une meche de carbone dont on etudie l'augmentation de la resistance electrique, provoquee par l'elongation, puis les ruptures des differentes fibres de carbone. Une premiere etude de base effectuee sur eprouvettes en traction a montre que les meches de carbone peuvent etre utilisees comme capteur d'endommagement, sous reserve que leurs caracteristiques soient adaptees a la deformation critique d'endommagement de la structure a controler. L'analyse a ensuite ete etendue a d'autres modes de sollicitations mecaniques (flexion, delaminage, chargement repete progressif, fatigue dynamique). Les sollicitations dynamiques ont en particulier mis en evidence l'existence d'une resistance electrique residuelle du capteur apres suppression de la contrainte. Le capteur resistif developpe ne se comporte donc pas comme un simple capteur de deformation instantanee, mais peut memoriser, via sa resistance residuelle, les eventuels endommagements du materiau hote. Dans le cas de chargement en traction, les reponses electriques des capteurs ont pu etre modelisees par des lois statistiques de weibull ou sigmoidales, qui prennent en compte la distribution de ruptures des differentes fibres de carbone.

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Mohammadhosseini, Ali. "A search for optimal structure of carbon-based porous adsorbents for hydrogen storage : numerical modeling approach." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4736.

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Abstract:

Le but principal de cette étude était la recherche de structures optimales de charbons activés capables d"atteindre l'objectif de stockage d'hydrogène fixé par le département de l"énergie américain (DOE) pour les applications mobiles en utilisant l"adsorption physique à la température ambiante et aux pressions en-dessous de120 bars. L'hydrogène est destiné à être stocké dans une cuve rempliée d"adsorbants et doit être utilisé dans les véhicules alimentés principalement par des piles à combustible. Les adsorbants à base de carbone connus ont une capacité de stockage faible. Par conséquent, dans ce travail, j'ai défini les paramètres responsables de l'insuffisance de capacité de stockage de ces matériaux. Une attention particulière a été accordée à la géométrie locale des pores des adsorbants. J'ai étudié la structure locale des pores des adsorbants à base de carbone et je présente le principe de la conception d"architectures tridimensionnelles de nouvelles structures de carbone ainsi que la capacité d'adsorption de l'hydrogène par ces structures, lesquelles constituent une classe prometteuse de matériaux pour le stockage d'hydrogène et qui n'ont pas été étudiées jusqu'ici. Hormis la maximisation de la densité de l'hydrogène absorbée par cette famille de structures, mon but était de caractériser l'adsorption dans cette nouvelle catégorie d'adsorbants. Cela permet d"apporter des informations quant à la méthodologie à utiliser pour ajuster les propriétés physiques de ces matériaux afin d'optimiser leurs propriétés de stockage. Les résultats obtenus semblent montrer que cet objectif est atteint et confirment que mon approche constitue une bonne base pour de futures recherches
The main goal of research presented in this thesis has been a search for optimal carbon-based porous structure capable to achieve the hydrogen storage capacity defined by US Department of Energy (DOE) for mobile applications at room temperature by adsorption at medium-level pressures below 120 bars. The hydrogen is assumed to be stored in a tank filled with adsorbents to be used in transport application, mainly fuel-cell driven vehicles. The known carbon-based adsorbents have low storage capacity. Therefore in this work, I have defined the basic parameters which are responsible for the capacity deficiency of such materials. Special attention has been paid to local pore geometry of adsorbents. I have investigated the pore local structure of carbon-based adsorbents and I present the basis of design and hydrogen adsorption capacity in three-dimensional architecture of new carbon frameworks, a promising class of potential hydrogen storage materials that have not been studied so far. Apart from maximizing the density of hydrogen taken up by this family of structures, I have aimed at characterization of this new category of adsorbents. This is hoped to lead to a guidance how their physical properties can be designed, or `tuned', to optimize their storage properties, and the obtained results seem to achieve this aim and thus provide a good basis for future research

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Liu, Yu. "Réacteurs microstructurés pour les applications catalytiques." Strasbourg, 2011. https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2011/LIU_Yu_2011.pdf.

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Abstract:

Les systèmes microstructurés présentent de nombreux avantages dans les domaines chimiques: la synthèse chimique, l'étude sur la cinétique, la recherche et développement ainsi que les nouvelles générations des catalyseurs. Nos recherches tendent à porter sur des améliorations éventuelles de microréacteurs structurés par de divers matériaux carbonés pour les procédés chimiques. La présente étude porte sur l'utilisation d'un catalyseur structuré à base de mousse alvéolaire de SiC décorée avec des cristaux de H-ZSM-5 pour la réaction de déshydratation du méthanol pour former le diméthyl éther (DME). Les résultats obtenus indiquent que le catalyseur structuré H-ZSM5/SiC mousse présente une activité en déshydratation élevée, par rapport à des catalyseurs zéolithiques en configuration « wall-coated » et en lit fixe empilé, et ce pour des temps de contact relativement faibles. La réaction de synthèse de Fischer-Tropsch a été testée dans le réacteur microstructuré (PSR) garni avec des mousses alvéolaires à base de SiC à basse pression (10 bars). Le remplissage du réacteur avec la mousse de SiC améliore le régime isotherme, particulièrement présence de la cire que produit la réaction. Une activité spécifique de 0,7 gHC. Gcatalyseur. H-1 avec une sélectivité en C5+ de 95 % ont été obtenues dans le réacteur PSR à 220 °C et une vitesse spatiale de 3800 h-1. L'augmentation de l'activité spécifique en fonction de la vitesse spatiale a été attribuée à une meilleure évacuation des hydrocarbures liquides sur la surface du catalyseur réduisant ainsi l'épaisseur du film liquide et donnant une meilleure accessibilité des réactifs aux sites actifs
Microstructured systems have many advantages in several chemical fields: in chemical synthesis, in kinetics and in the research and development of new generation catalysts. Our research tends to focus on the improvements of micro reactors with the diver se carbon materials for the chemical processes. This study focuses on the use of a structured catalyst based on SiC foam decorated with active phase HZSM-5 for dehydration of methanol to dimethyl ether (DME). The results indicate that the structured catalyst H-ZSM5/SiC foam has a high dehydration activity compared to those in wall-coated configuration and in tubular fixed-bed, for a relatively low contact times. The Fischer-Tropsch synthesis has been tested in the microstructured reactor (PSR) filled with SiC foam at low pressure (10 bar). The reactor structured with SiC foam ensures the isothermal condition, particularly at the presence of the wax production by the reaction. A specific activity of 0. 7 gHC. Gcatalyseur. H-1 with a selectivity of 95 % for C5+ were obtained in the PSR reactor at 220 °C with a space velocity of 3800 h-1. The increase in specific activity as function of space velocity was attributed to a better evacuation of liquid hydrocarbons on the catalyst surface therefore reducing the thickness of the liquid film leads better accessibility for reactants to active sites

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Chlela, Robert. "Durabilité d'un système composite biosourcé (matrice époxy-fibres de lin) pour applications de renforcement structural : approches expérimentale et fiabiliste." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2076.

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Abstract:

En France, le patrimoine bâti des ouvrages d’art et bâtiments est vaste et vieillissant. Des rapports récents établis par des experts dressent un constat alarmant de la situation et pointent la nécessité d’augmenter significativement les moyens alloués à la réhabilitation de ce patrimoine. Dans ce contexte, le renforcement structural par collage externe de matériaux composites s’est imposé depuis une vingtaine d’années comme une solution de choix pour la remise à niveau des ouvrages et l’extension de leur durée de vie. Cette thèse, financée par l'ANR, vise, en premier lieu à développer un système de renforcement composite inédit à empreinte environnementale réduite, et d’autre part, à construire d’une démarche fiabiliste permettant d’estimer la durée de vie des systèmes de renforcement et leur probabilité de défaillance à tout instant. Dans le présent manuscrit, les principales phases de développement du système bio-sourcé sont tout d’abord rappelées. On y rappelle notamment que la matrice époxy bio-sourcée a été formulée sur la base d’un cahier des charges établi à partir des caractéristiques de la matrice associée au procédé de renforcement Foreva® TFC, ainsi que les critères ayant guidé le choix du tissu de renforcement unidirectionnel en fibres de lin. Une seconde partie du manuscrit présente l’ensemble des résultats expérimentaux obtenus dans le cadre de la campagne de durabilité sur le système de renforcement bio-sourcé. Cette campagne s’appuie sur un plan d’expériences optimisé par la matrice de Hoke. Des plaques de composite stratifié ainsi que des dallettes de béton renforcées par ce composite ont ainsi été soumis à des vieillissements accélérés en conditions hygrothermiques ainsi qu’à un vieillissement naturel. Dans une première étape, les résultats de différentes caractérisations physico-chimiques réalisées sur le composite bio-sourcé à différentes échéances de vieillissement, mettent en évidence l’importance respective et les effets parfois antagonistes des mécanismes d’évolution microstructurale et des phénomènes de dégradation dans les différentes conditions de vieillissement. Dans une seconde étape, les évolutions des principaux indicateurs des performances mécaniques du composite et de l’interface béton-composite dans les différents milieux de vieillissement sont présentées et interprétées à la lumière des caractérisations physico-chimiques précédentes. Dans une troisième étape, des éléments de comparaison sont apportés entre le système composite bio-sourcé et un système traditionnel à fibres de carbone. La dernière partie du manuscrit est consacrée à la mise en œuvre de la démarche fiabiliste à partir de la base de données expérimentale collectée précédemment pour le système bio-sourcé. Une analyse statistique par la méthode ANOVA (analyse de la variance) est d’abord réalisée sur l’ensemble des données expérimentales. Deux modèles de dégradation ont ensuite été élaborés en vue de décrire l’évolution des indicateurs de performance dans le temps pour toute condition de vieillissement hygrothermique : un modèle analytique incluant de manière explicite les effets quadratiques et le couplage entre la température et l’humidité relative, et un modèle physique basé sur la loi d’Eyring. L’étape suivante a ensuite consisté à utiliser ces modèles pour estimer des durées de vie du système de renforcement bio-sourcé dans les conditions de vieillissement accéléré. Des critères de fin de vie du système ont été définis à partir des recommandations de dimensionnement proposées notamment par les guides ACI et AFGC. En vue d’évaluer la durée de vie en condition de service, une procédure spécifique a ensuite été proposée pour appliquer le modèle analytique dans le cas du vieillissement naturel. Enfin, une probabilisation du modèle analytique est réalisée de manière à déterminer la probabilité de défaillance du système de renforcement bio-sourcé à tout instant de sa durée de vie
In France, the built heritage of civil engineering and building structures is vast and ageing. Recent reports prepared by experts highlight this alarming situation and point out the need to significantly increase the resources allocated to the rehabilitation of this heritage. In this context, structural reinforcement by externally bonded composites has become an attractive solution for the rehabilitation of structures and the extension of their lifespan. This thesis, funded by the French Research Agency (ANR), aims to develop a new composite reinforcement system with a reduced environmental footprint, on one hand, and to build an original reliability approach to estimate the lifetime of reinforcement systems and their failure probability at any time, on the other hand. In this manuscript, the main phases of development of the bio-based system are first recalled. In particular, it is recalled that the formulation of the bio-sourced epoxy matrix was based upon the specifications and characteristics of the Foreva® TFC matrix, and the criteria that guided the choice of the unidirectional flax fibre reinforcement fabric are also presented. The second part of the manuscript presents all the experimental results obtained within the framework of the durability study on the bio-based strengthening system. This test campaign relies on a Design of Experiment optimized by Hoke’s matrix. Laminated composite plates and concrete slabs reinforced with these composites were subjected to accelerated ageing under hygrothermal conditions, and to natural ageing on an outdoor exposure site in Lyon as well, for a total duration of 24 months. In a first step, the results of various physico-chemical characterizations that were periodically conducted on the bio-based composites, highlighted the relative contributions of mechanisms involved in microstructural evolutions and degradation phenomena of both the polymer matrix and fiber/matrix interfaces. In a second step, the changes in the main performance indicators related to the composite and the concrete-composite interface subjected to the various ageing environments, are presented and interpreted in the light of the previous physico-chemical characterizations. In a third step, a comparison is made between the bio-based composite system and a traditional carbon fibre strengthening system. The last part of the manuscript is devoted to the implementation of the reliability approach, relying on the experimental database previously collected for the bio-based system. A statistical analysis by the ANOVA method is first carried out on all experimental data. Two degradation models were then developed to describe the evolutions of performance indicators over time for any hygrothermal ageing condition: an analytical model with explicit terms related to quadratic effects and coupling between temperature and relative humidity, and a physical model based on Eyring's law.In a next step, these models were used to estimate the lifetime of the bio-based strengthening system under accelerated ageing conditions. End-of-life criteria were first defined based on specifications proposed by different design guidelines, in particular by ACI and AFGC reports.In order to evaluate the lifetime under actual service conditions, a specific procedure was then proposed to apply the analytical model in the case of natural ageing. Finally, a probabilization of the analytical model is carried out in order to determine the probability of failure of the bio-based strengthening system at any time during its lifetime

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Bouchikhi, Aurélie. "Contribution à la formulation d’un béton végétal structurel à base cimentaire incorporant des co-produits / déchets de bois." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2019. http://www.theses.fr/2019MTLD0009.

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Abstract:

Le bâtiment est un secteur particulièrement émissif en gaz à effet de serre. Pour tenter de réduire l’impact des matériaux sur l’environnement, de nombreuses recherches visent à étudier différentes alternatives pour limiter l’épuisement des ressources, la consommation d’énergie et le rejet de composés polluants. Dans ce contexte, les bétons biosourcés se positionnent comme une alternative sérieuse au béton traditionnel, avec une empreinte carbone plus faible.Cette thèse industrielle, portée par l’entreprise ALKERN, leader en France et en Belgique de produits préfabriqués en béton, a pour objectif de contribuer à la formulation d’un béton végétal incorporant des co-produits / déchets de bois structurel à impact environnemental plus faible que le Naturbloc®, un bloc actuellement sur le marché. Ce dernier produit est constitué de granulats de bois minéralisé puis introduit dans une matrice cimentaire.Ce travail s’articule en trois volets. Les bois témoin (non traité) et de référence (minéralisé) ont d’abord été caractérisés. Dans un second temps, des traitements alternatifs à la minéralisation du bois ont été testés et caractérisés, notamment au regard de leur reprise en eau et leur aptitude à relarguer ou contenir les extractibles présents dans les végétaux. Leur compatibilité avec une matrice cimentaire a également été évaluée. Il a ainsi pu être mis en évidence que la nature du substrat influence les résultats et l’interaction des granulats avec la pâte cimentaire.Enfin, le bois traité a été introduit dans la matrice cimentaire témoin et dans une matrice alternative à plus faible impact environnemental. Cette dernière a été obtenue soit par un changement de liant, soit par une adjuvantation spécifique du béton. L’ensemble des résultats montrent qu’il existe un lien direct entre les propriétés physico-chimiques des granulats et les performances mécaniques obtenues pour le béton
The construction industry produces a high amount of greenhouse gases. In order to reduce the impact of materials on the environment, a lot of researches are focused on the study of different alternatives to limit the exhaustion of resources, the energy consumption and the rejection of polluting compounds. In this context, bio-based concrete seem to be a serious alternative to traditional concrete, with a lower carbon footprint.The aim of this industrial thesis, supported by the company ALKERN, leader in France and in Belgium for precast concrete products, is to contribute to the formulation of structural green concrete incorporating co-products / wood waste with an environmental impact lower than the Naturbloc®, a block already available on the market. This last product is made of wood aggregates mineralized and then introduced in a cementitious matrix.This work is divided into three parts. Firstly, the control wood (untreated) and reference wood (mineralized) were characterized. Then, alternative treatments to replace cement coating of wood were tested and characterized, especially in terms of water uptake and ability to leach or hold the extractives present in vegetables back. Their compatibility with a cementitious matrix was also evaluated. The study highlights the fact that the nature of the substrate has an influence on the results and on the interaction between aggregates and cementitious paste.Finally, treated wood was introduced into a cementitious matrix and in an alternative matrix with a lower environmental impact. The latter was obtained either by change of the binder or by use of additives in bio-based concrete. All the results show the existence of a direct link between physico-chemical properties of aggregates and mechanical performances of concrete

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Gratton, Michel. "Comportement d'un composite 3D carb/carb : méso-modélisation pour la prévision de la réponse sous choc." Cachan, Ecole normale supérieure, 1998. http://www.theses.fr/1998DENS0004.

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Abstract:

Ce travail, mené en collaboration avec l'aérospatiale Les Mureaux et le centre d'études de Gramat, concerne la modélisation de matériaux composites tridirectionnels carbone/carbone sous sollicitations fortement dynamiques. Pour ce type de sollicitations, la notion de matériau homogène équivalent est inadaptée. L'objet de ce travail est de tester l'aptitude d'une modélisation a l'échelle des constituants mésoscopique (torons de fibres et blocs de matrice), a reproduire la réponse du matériau sous choc. Le matériau est tout d'abord identifie a l'échelle de ses méso-constituants. A cette fin, divers essais quasi-statiques sont réalisés et une modélisation sans effet de vitesse du comportement des constituants est alors proposée. Elle prend en compte des mécanismes d'endommagement, de compaction et d'anélasticité. Une technique de changement d'échelle, basée sur les développements asymptotiques adaptée aux matériaux périodiques, est utilisée. Associée à une analyse de sensibilité et à une hiérarchisation des mécanismes non-linéaires, elle permet de déterminer les paramètres locaux du modèle a partir des réponses globales du matériau. Afin de tester le méso-modèle ainsi identifie, une partie des informations est exploitée dans un logiciel de dynamique simplifie. Ce dernier permet de simuler les essais d'impact plaque/plaque suivant une direction de torons. Des essais de compression dynamique et des essais d'écaillage (réalisés par le ceg) sont ainsi bien reproduits. Les simulations montrent des modes distincts de propagation d'ondes dans les torons et dans la matrice ainsi que des phénomènes de transferts de charges. Des essais i pulsionnels, mal reproduits par simulation, ouvrent de nombreuses perspectives, notamment sur la nécessite de compléter la modélisation du comportement des méso-constituants par une sensibilité a la vitesse de déformation.

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Zobelli, Alberto. "Electron beam generation and structure of defects in carbon and boron nitride nanotubes." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2007. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1197988167199-13274.

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Abstract:

The nature and role of defects is of primary importance to understand the physical properties of C and BN single walled nanotubes. Transmission electron microscopy (TEM) is a well known powerful tool to study the structure of defects in materials. However, in the case of SWNTs, the electron irradiation of the TEM may knock out atoms. This effect may alter the native structure of the tube, and has also been proposed as a potential tool for nanoengineering of nanotubular structures. Here we develop a theoretical description of the irradiation mechanism. First, the anisotropy of the emission energy threshold is obtained via density functional based calculations. Then, we numerically derive the total Mott cross section for different emission sites of carbon and boron nitride nanotubes with different chiralities. Using a dedicated STEM microscope with experimental conditions optimised on the basis of derived cross-sections, we are able to control the generation of defects in nanotubular systems. Either point or line defects can be obtained with a spatial resolution of a few nanometers. The structure, energetics and electronics of point and line defects in BN systems have been investigated. Stability of mono- and di- vacancy defects in hexagonal boron nitride layers is investigated, and their activation energies and reaction paths for diffusion have been derived using the nudged elastic band method (NEB) combined with density functional based techniques. We demonstrate that the appearance of extended linear defects under electron irradiation is more favorable than a random distribution of point defects and this is due to the existence of preferential sites for atom emission in the presence of pre-existing defects, rather than thermal vacancy nucleation and migration.

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Maddi, Chiranjeevi. "Laser technologies for the development of carbon materials for environmental analytical microsystems." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSES014/document.

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Abstract:

Technologies laser pour l’élaboration de matériaux carbonés pour microsystèmes analytiques environnementaux. Pas de résumé en français fourni
Amorphous carbon nitride (a-CzN) material has attractor much attention in research and development. Recently, it has become a more promising electrode material than conventional carbon based electrodes in electrochemical and biosensor applications. Nitrogen containing amorphous carbon (a-C:N) thin films have been synthesized by femtosecond pulsed laser deposition (fs-PLD) coupled with plasma assistance through Direct Current (DC) bias power supply. During the deposition process, various nitrogen pressures (0 to 50 Pa) and DC bias (0 to -350 V) were used in order to explore a wide range of nitrogen content into the film. The structure and chemical composition of the films have been studied by using Multi-wavelength (MW) Roman spectroscopy, electron energy-loss spectroscopy (EELS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and high-resolution transmission electron microscopy (HRTBM). The surface morphology has been studied by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM). Increasing the nitrogen pressure or adding a DC bias induced an increase of the N content, up to 28 at.%. Nitrogen content increase induces a higher sp2 character of the film. However DC bias has been found to increase the film structmal disorder, which was detrimental to the electrochemical properties. Indeed the electrochemical measurern-ts, investigated by cyclic voltammetry (CV), demonstrated that the a-CzNfilms show better electron transfer kinetics, reversibility and excellent reproducibility than the pure a-C films. Electrochemical grafting from diazoniurn salts was successfully achieved on this film, with a surface coverage of covalently bonded molecules close to the dense packed monolayer of ferrocene

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Wauthier, Aurélie. "Observation expérimentale et prévision des paramètres de la déformation déterminants pour la genèse des textures cristallographiques lors de la recristallisation des tôles minces d'aciers à basse teneur en carbone." Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00915754.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de comprendre et modéliser, sur des bases physiques, les phénomènes métallurgiques et mécaniques induisant des changements de textures cristallographiques. Des caractérisations microscopiques et texturales sont menées sur un acier sans interstitiel (IF pour Interstitial Free) au cours de son procédé d'élaboration : à l'état de tôle à chaud, puis de tôle à froid et enfin après recristallisation. Parallèlement à cette analyse expérimentale, un couplage de modèles de prévision des textures de déformation et de recristallisation est mené. Cela concerne principalement la prévision des paramètres de la déformation déterminants pour la genèse des textures de recristallisation. La caractérisation des hétérogénéités de déformation tout comme la modélisation a été réalisée à différentes échelles. Les paramètres extraits de la caractérisation expérimentale, notamment grâce aux analyses EBSD (au MEB et au MET), ont permis d'estimer la fragmentation qui a lieu pour certaines orientations cristallographiques. Ces résultats s'accordent avec l'estimation de l'énergie stockée par DRX avec, en moyenne deux fois plus d'énergie dans les grains de la fibre γ après de fortes réductions mais peu de différences avant. Une hiérarchie de la fragmentation F est proposée telle que F{100}<110> < F{112}<110> < F{111}<110> < F{111}<112> < F{554}<225> . Des comparaisons expérience-modèles ont complété ces analyses. La fragmentation de la fibre γ s'explique par un nombre de murs créés au cours de la déformation plus important que pour α. D'autre part les axes de désorientations de ces deux fibres sont différents, une rotation autour d'un axe DL pour la fibre α, et DN pour la fibre γ.

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Chen, Jianjun. "Catalyse d’hydrotraitement : effet de la pression de sulfuration et d’agent chélatant sur la morphologie et la réactivité des phase sulfures." Caen, 2014. http://www.theses.fr/2014CAEN2033.

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Abstract:

L’influence d’additifs et des conditions de sulfuration sur la morphologie des phases sulfures de catalyseurs d’hydrotraitement a été étudiée. La distinction entre les deux types de bord exposés par les feuillets de MoS2 a été réalisée par adsorption de monoxyde de carbone suivie par spectroscopie Infrarouge (IR/CO). Il a été montré que l’ajout d’acide citrique, au cours de l’imprégnation, permettait de modifier la morphologie des feuillets de MoS2. Ainsi, en absence d’agent chélatant, les feuillets sont de morphologie triangulaire et exposent principalement un seul type de bords dit de type M. L’ajout d’agent chélatant conduit à une morphologie hexagonale exposant des bords à la fois de type M et de type S. Nos travaux ont alors permis de montrer que les deux types de bord présentaient des réactivité différentes vis-à-vis de la formation de lacune, de l’adsorption du thiophène et de l’hydrodésulfuration du thiophène. L’extension de l’étude a montré que les paramètres de préparation comme la température ou la pression de sulfuration et la teneur en Mo permettaient également de modifier la morphologie des feuillets des catalyseurs non promus. Ces premiers résultats sur des catalyseurs MoS2 supportés viennent valider les études et calculs sur des catalyseurs modèles. Ensuite, la méthode d’ajout du cobalt par le Co(CO)3NO a été utilisée pour promouvoir les feuillets de MoS2 de géométrie connue. L’effet de la géométrie initiale sur le taux de promotion et la répartition du Co entre les différents bords ont été suivis par IR/CO. Finalement, une dernière partie de l’étude concerne l’effet de la pression de sulfuration sur l’activité des catalyseurs
The influence of additives and the conditions of sulphidation on the morphology of the sulphide phases of catalysts of hydrotreating was studied. The distinction between the two types of edge exposed by the MoS2 slabs was carried out by adsorption of carbon monoxide followed by infrared spectroscopy (IR/CO). It was shown that the addition of citric acid, during the impregnation, allows to modify the morphology of the MoS2 slabs. Thus, in absence of chelating agent, the slabs are of triangular morphology and expose mainly only one type of edge known as of M type. The addition of chelating agent led to a hexagonal morphology exposing both type M and type S edges. Our work then made it possible to show that the two types of edge have different reactivity with respect to the formation of vacancy, the adsorption of thiophene and the hydrodesulfurization of thiophene. The extension of the study showed that the parameters of preparation like the temperature or the pressure of sulphidation and the Mo content also allow to modify the morphology of the slabs of not promoted catalysts. These first results on supported MoS2 catalysts come to validate the studies and calculations on model catalysts. Then, the method of addition of cobalt by Co(CO)3NO was used to promote the slabs of MoS2 of known geometry. The effect of the initial geometry on the rate of promotion and the distribution of Co between the two edges were followed by IR/CO. Finally, the last part of the study relates to the effect of the pressure of sulphidation on the activity of catalysts

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Kergosien, Nina. "Etude de l'intégration de transducteurs piézoélectriques à coeur de matériaux composite de type aéronautique pour le contrôle santé intégré par ondes de Lamb." Electronic Thesis or Diss., Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2024. http://www.theses.fr/2024ECDL0008.

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Abstract:

Des systèmes CSI sont actuellement à l'étude pour vérifier l'intégrité des matériaux composites des aéronefs. Ils permettent d’optimiser la maintenance, en donnant la possibilité de suivre l’état des structures en temps réel ou de contrôler ponctuellement des pièces difficiles d’accès par les méthodes de CND courantes. Les matériaux composites offrent la possibilité d’intégrer un système CSI directement à cœur du matériau. De cette façon, l’instrumentation est protégée de l’environnement et les problématiques de collage en surface sont résolues. L'objectif de cette thèse est de déterminer les effets de l'intégration de transducteurs ultrasonores piézoélectriques à cœur d'un composite PRFC stratifié de type aéronautique sur leur comportement en émission et en réception afin de montrer les avantages et inconvénients d'une telle intégration à cœur pour le monitoring de ces structures par ondes de Lamb. Les transducteurs PZT minces se sont révélés être les transducteurs les plus adaptés à l'intégration, car ils supportent les conditions d'élaboration d'un composite de structures aéronautiques élaboré en autoclave (7 bar et 180°C) et sont capables d'émettre et de recevoir des ondes guidées se propageant dans les plaques. La méthode d'intégration a été adaptée pour préserver l'intégrité des PZT et optimiser leur capacité d'émission d'ondes dans un composite. A cette occasion, la capacité des mesures d'impédance électromécanique à vérifier rapidement l'efficacité de la mise en œuvre de l'intégration a été validée. La caractérisation du champ d'onde qA0 a été réalisée expérimentalement, grâce aux déplacements hors plan mesurées avec un vibromètre laser suite à l'excitation de disques PZT intégrés à des fréquences comprises entre 30 et 200 kHzLa capacité du PZT intégré à détecter un défaut simulé de type aimant est aussi étudiée en essai d'émission-réception et est comparé avec le comportement de PZT couplés en surface de composite. Une étude par modélisation fréquentielle multiphysique a ensuite été réalisée afin de mettre en évidence les phénomènes physiques mis en jeu par l'intégration d'un PZT à cœur de composite. Ainsi, la direction des plis en contact du PZT intégré, la profondeur d'intégration et le couplage du PZT au composite influent sur le mécanisme de transduction ultrasonore. De plus, les contraintes induites par l'actionneur PZT ne permettent pas d'être simplifiées sous forme d'un modèle de type pin-force habituellement utilisé comme chargement d'un PZT en surface de matériau isotrope. En effet, les contraintes induites localement par l'excitation du PZT intégré ne sont pas radiales et dépendent de l'électrode du PZT considérée ainsi que des fréquences de génération d'ondes
SHM systems are currently being developed to check the integrity of aircraft composite materials. These systems will help optimize maintenance by enabling real-time monitoring of structural condition, or spot-checking of parts that are difficult to access using conventional NDT methods. Composite materials offer the possibility of integrating a SHM system directly into the material. In this way, the instrumentation is protected from the environment and surface bonding issues are resolved. The aim of this thesis is to determine the effects of integrating piezoelectric transducers into the core of an aeronautical laminated CFRP composite on their Lamb-wave emission and reception abilities, in order to demonstrate the advantages and disadvantages for the design of a defect detection SHM system. Thin PZT transducers proved to be the most suitable ones for integration, as they can withstand the processing conditions of an autoclave-processed composite (7 bar and 180°C). They are also capable of transmitting and receiving guided waves, which are propagating in the plates. Moreover, the integration method was adapted to preserve the integrity of the PZTs and to optimize their ability to transmit waves in a composite. In order to assess the effectiveness of the integration, electromechanical impedance measurements were made a fast checking process. Characterization of qA0 mode wavefield transmitted by embedded PZT was carried out experimentally. Surface-bonded and embedded PZT were excited at frequencies between 30 and 200 kHz, while out-of-plane displacements were measured with a laser vibrometer. The ability of the embedded PZT to detect a simulated magnet-type defect are also studied in pitch-catch tests, and compared with the behavior of surface-bonded PZT to the composite surface. A dynamic finite element modelling study was then conducted to highlight the physical phenomena induced by the integration of a PZT in the composite core. The direction of the plies in contact with the embedded PZT, the depth of integration and the coupling of the PZT with the composite are influencing the ultrasonic transduction mechanism. Furthermore, it appears that the stresses induced by the PZT actuator cannot be simplified by the pin-force model usually used to load a PZT on an isotropic material surface in flaw detection models. These stresses are not radially oriented and depend on the PZT electrode considered, as well as on the wave generation frequencies

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Maruzhenko, Oleksii. "Structure, thermal and electrical properties of nanocomposites with hybrid fillers." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSEI131.

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Isolante. On a étudié les processus de formation d'une structure ségrégée, qui conduisait à la formation d'une distribution ordonnée de particules dans une matrice polymère. Il est montré que dans le système ségrégé, la valeur du seuil de percolation φc est d'un ordre de grandeur inférieur à celui d'un composite présentant une distribution aléatoire des charge (2,95% vol. pour le composite ségrégé contre 24,8% vol. pour le composite à distribution aléatoire). Le seuil de percolation dans le cas d'un mélange de charges est très inférieur à la valeur calculée à l'aide de la règle des mélanges. Il est montré que les résultats expérimentaux de conductivité thermique ne révèlent pas de comportement de percolation et peuvent être décrits de façon satisfaisante par le modèle de Lichtenecker. La valeur du paramètre λf traduisant la conductivité thermique de la charge en tenant compte de l’interface charge/matrice est de 4,4 fois plus élevé pour les systèmes ségrégés que pour un composite à distribution aléatoire de particules. Il est montré que dans les systèmes ségrégés, les paramètres de blindage sont considérablement augmentés en raison de l'absorption provoquée par la réflexion interne sur les parois conductrices du réseau de charges conductrices. Il est établi que les charges de carbone constituent la base la plus efficace, ce qui garantit une absorption élevée des rayonnements électromagnétiques (REM) aux faibles concentrations. Il est avéré que le plus grand effet de blindage est observé pour un mélange de charges hybrides GNP/CNT (nanoplaques en graphite / nanotubes de carbone). L'effet de synergie s'explique par la meilleure interaction du REM avec le réseau hybride ramifiée formés par les charges, ce qui entraîne une absorption accrue du REM. Les systèmes à structure ségrégée à base d'élastomères présentent un effet piézorésistif prononcé avec une relation linéaire de déformation / modification de l'intensité du courant. L'étude de l'effet piézorésistif dans une large gamme de température (-40 / +50°С) a montré la stabilité des caractéristiques principales et la possibilité d'utiliser le composite dans une large gamme de températures
The thesis determines the principles of the conductive phase structure formation in polymer composites containing conductive fillers, which will be different types of carbon fillers. The processes of segregated structure formation in which the particles of the filler are localized on the surfaces of polymer grains is studied. It is shown that the value of the percolation threshold φc for the segregated system is one order lower than in the composite with a random distribution of the filler 2.95 vol.% and 24.8 vol.%, respectively. The hybrid filler shows percolation threshold, much lower than the value calculated using the mixing rule. Experimental results of thermal conductivity for systems filled with anthracite, graphene and hybrid filler Gr/A do not reveal percolation behaviour and can be well described by the Lichtenecker model. It is shown that λf for segregated systems is 4.4 times higher than for a composite with a random distribution of filler particles. It is shown that in segregated systems the shielding parameters are significantly increased due to the absorption caused by the internal reflection on the conductive walls of the filler framework. Carbon fillers create the most effective basis that ensures a high absorption rate of EMI at low concentrations. It was found that the greatest shielding effect in the interaction of a composite with electromagnetic radiation was observed for the hybrid filler GNP/CNT (graphite nanoplatelets/carbon nanotubes). The synergistic effect is explained not by their higher electrical conductivity, but by the better interaction of the EMI with the developed hybrid framework of the filler, which causes increased absorption of the EMI. Systems with a segregated structure based on elastomer (ground rubber) with a polymer-adhesive and hybrid electroconductive nano-fillers exhibit a significant piezoresistive effect. The cyclic studies of electric response, depending on the applied external load, showed a linear relationship between composite deformation and current changes through the sample and demonstrate stable long-term stability. The study of the piezoresistive effect in a wide temperature range (-40 ÷ +50°C) showed the stability of the main characteristics and the possibility of exploiting the composite in a wide temperature range

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Moreira, Edvan. "Encapsulamento de [beta]-caroteno em nanotubos de carbono utilizando modelagem molecular." Universidade Federal do Maranhão, 2008. http://tedebc.ufma.br:8080/jspui/handle/tede/1583.

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Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-06T19:33:29Z No. of bitstreams: 1 EdvanMoreira.pdf: 4583939 bytes, checksum: 5ab3a481fd56c037eec7e3edec77e8b9 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-06-06T19:33:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdvanMoreira.pdf: 4583939 bytes, checksum: 5ab3a481fd56c037eec7e3edec77e8b9 (MD5) Previous issue date: 2008-03-31
Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA)
From its discovery, the nanotubes of carbon are seen as material’s highly promising for a lot of applications. The combination of nanotubes of carbon with other molecules is the most general form of modifying their properties. New methods to control and to tune these properties are necessary for the developing of their potentials applications. The functionalization has been proposed as one of the processes capable to modify the optical properties of the nanotubes of carbon, through chemical reaction ”it is arrested”another molecule in the surface of the nanotube. However, another more elegant form of functionalization is through the encapsulation of molecules inside the nanotube. Recently, the encapsulation of the molecule of the beta-carotene experimentally in nanotubes of carbon was accomplished and changes were verified in the absorption spectrum. In this work we performed simulations of molecular dynamics using field of similar universal force to test the encapsulation of the beta-carotene, and calculations of Electronic Structure to verify charge transference. The obtained results of the molecular dynamics confirm that the encapsulation of the -carotene happens in the three cases studied experimentally by Yanagi and collaborators.
Desde sua descoberta, os nanotubos de carbono são vistos como um material altamente promissor para muitas aplicações. A combinação de nanotubos de carbono com outra molécula é a forma mais geral de se modificar suas propriedades. Novos métodos para controlar e sintonizar estas propriedades são necessários afim de se desenvolver suas potenciais aplicações. A funcionalização tem sido proposta como um dos processos capaz de se modificar as propriedades ópticas dos nanotubos de carbono, através de reação química ”prende-se”a outra molécula na superfície do nanotubo. Entretanto, uma outra forma mais elegante de funcionalização se dá através do encapsulamento de moléculas no interior do nanotubo. Recentemente, foi realizado experimentalmente o encapsulamento da molécula do beta-caroteno em nanotubos de carbono e foram constatadas mudanças no espectro de absorção. Neste trabalho realizamos simulações de dinâmica molecular usando campo de força universal afim de verificar se o encapsulamento do beta-caroteno ocorre, e cálculos de Estrutura Eletrônica para verificar se há ou não transferências de carga no sistema. Os resultados obtidos da dinâmica molecular confirmam que o encapsulamento do beta-caroteno ocorre nos 3 casos reportados experimentalmente por Yanagi e colaboradores.

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Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux carbonés structurés'

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