Dissertations / Theses: 'Matériaux hybrides composites métal'

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Cardinal, Sandrine. "Etude comparative du comportement a l'infiltration par un métal sous pression de préformes de plaquettes d'Al2O3 et de préformes hybrides fibres/plaquettes d'Al2O3 : influence de l'hybridation sur les propriétés mécaniques du composite Al/Al2O3." Lyon, INSA, 1997. http://www.theses.fr/1997ISAL0050.

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Abstract:

Ce travail de thèse nous a permis, à travers une problématique particulière, liée à la fissuration d'une préforme de plaquettes d'alumine lors de l'infiltration par forgeage liquide, d'aborder le thème général de la mécanique des milieux poreux. Nous avons montré que le comportement à rupture de type fragile de la préforme était à l'origine de sa fissuration, et pour pallier cette fragilité, des fibres ont été introduites dans la composition de la préforme. La caractérisation mécanique des préformes hybrides ainsi réalisées a montré que la présence des fibres permettait d'augmenter l'énergie de rupture du matériau. Une analyse expérimentale et théorique des mécanismes contrôlant la rupture dans ce type de matériau a été réalisée. Une bonne adéquation entre les résultats expérimentaux et les modèles développés pour les composites à matrice céramique a été obtenue. D'un point de vue pratique, les préformes hybrides élaborées présentent une bonne tenue à l'infiltration, puisqu'aucune fissuration ou déformation n'apparait lors de l'élaboration dans les conditions classiques de forgeage liquide. Enfin, nous avons montré que l'hybridation de la préforme tend, du fait de la taille importante des fibres par rapport aux plaquettes, à entrainer une diminution des propriétés mécaniques du composite. La rigidité du matériau reste cependant supérieure à celle d'un composite renforcé uniquement par des fibres
The aim of this study was to salve the problem of the failure of alumina platelets preform under high-pressure mf1ltrat1on of hqu1d metal. We treated this problem using the mechanics of porous media. It was demonstrated that the failure of the preform during infiltration is due to its brittle mechanical behavior. To prevent catastrophic failure, we mixed fibers to platelets. The mechanical characterization of such a "hybrid" preform showed that the presence of fibers increases its fracture energy. The mechanism controlling crack propagation in this material has been analyzed both experimentally and theoret1cally. The model developed to characterize the behavior of ceramic matrix composites agrees well with the experimental data. Finally, it was shown that, with such hybrid preform, neither cracking nor deformation occur During infiltration by squeeze-casting. It should be noted that the mixture of fibers and platelets decreases the final mechanical properties of the composite material. This can be explained by the large difference between the size of these two types of reinforcing particles. However, the stiffness of hybrid composite remains higher than that of a fiber reinforced composite

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Ngoufo, donkeng Noëlle Edwige. "Vieillissement de matériaux hybrides composites biosourcés/métal sous sollicitations thermiques et hydriques. Application au développement de mobiliers urbains ultra légers et durables." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2021. http://www.theses.fr/2021UBFCK019.

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Abstract:

Dans les perspectives de la ville future, le recours progressif aux véhicules autonomes semble devenir incontournable. La préparation d’un cadre adéquat pour le déploiement de cette future mobilité représente ainsi un enjeu important. Ceci nécessite de revisiter les infrastructures urbaines des villes depuis le choix du matériau jusqu’à la conception, et à proposer des solutions basées sur du mobilier urbain mobile. Face à ce défi, les solutions hybrides composites /métal présentent des caractéristiques intéressantes. Dans une logique de minimisation de l’impact environnemental, l’intégration de composites biosourcés dans de telles structures hybrides semble pertinente. L’objectif de cette thèse est ainsi de concevoir et mettre en oeuvre des matériaux hybrides innovants composites biosourcés/métal et d’évaluer leurs performances mécaniques et leur durabilité, en vue d’application pour du mobilier urbain.Deux familles de matériaux hybrides sont étudiées dans ce travail, acier/lin-époxy et acier/lin-polypropylène. Pour l’hybride acier/lin-époxy, l’influence de certains aspects tels que la méthode d’assemblage composite/métal, la stratification des couches composites, et la structuration de l’hybride sur les performances mécaniques en flexion trois points et à l’impact a été évaluée. La structuration de l’hybride apparait comme le paramètre le plus influent sur les propriétés mesurées. Les résultats montrent également que les solutions hybrides étudiées présentent des propriétés supérieures à la plupart des solutions mono-matériaux généralement utilisées pour le mobilier urbain.Des matériaux hybrides acier/lin-polypropylène et composites lin/polypropylène ont été soumis à des vieillissements hydrothermique et thermique accélérés. Le vieillissement hydrothermique entraine la chute des propriétés en flexion et à l’impact du composite, ainsi qu’une dégradation de ce dernier. Au niveau de l’hybride, une réelle chute n’a été observée qu’au niveau des propriétés en flexion. Le composite de l’hybride se dégrade également, mais le phénomène est atténué par la présence des couches métalliques. Le vieillissement thermique entraine quant à lui le jaunissement et la fragilisation du composite par thermo-oxydation. Il s’ensuit une chute non négligeable des propriétés en flexion et à l’impact du composite sur le long terme. Au niveau de l’hybride, l’interface est sévèrement affectée par le vieillissement; on assiste au délaminage du métal après moins de deux jours de vieillissement
In the perspectives of the future city, the progressive use of autonomous vehicles seems to become unavoidable. The preparation of an adequate framework for the deployment of this future mobility represents an important issue. This requires revisiting the urban infrastructures of cities from the choice of material to the design, and to propose solutions based on mobile street furniture. Faced with this challenge, hybrid materials such fibre metal laminates (FML) present interesting characteristics. FML made of plant fibre composites are of particular interest to minimize their environmental impact. Thus, the objective of this thesis is to design and manufacture plant-fibre metal laminates and assess their mechanical performance and durability in view of their use for street furniture.Two families of hybrid materials are studied, namely steel/flax-epoxy and steel/flax-polypropylene. For the steel/flax-epoxy hybrid material, the influence of some aspects such as the composite/metal assembly method, the lamination of the composite layers, and the structuring of the hybrid was evaluated on the mechanical performances using three-point bending and impact tests. The structuring of the hybrid is the most influential parameter on the measured properties. The results also show that the developed hybrid solutions have superior properties when compared to most of the mono-material solutions generally used for street furniture.Hybrid steel/flax-polypropylene and flax/polypropylene composites were subjected to accelerated hydrothermal and thermal ageing. Hydrothermal ageing leads to a drop in the flexural and impact properties of the composite, as well as a degradation of the latter. For the hybrid, a real drop was only observed in the flexural properties. The composite of the hybrid also degrades, but the phenomenon is attenuated by the presence of the metallic layers. Thermal ageing leads to yellowing and embrittlement of the composite by thermo-oxidation. This results in a significant drop in the bending properties and impact of the composite over the long term. At the hybrid level, the interface is severely affected by aging; the metal is delaminated after less than two days of aging

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Mansour, Agapy. "Étude des propriétés chimique et morphologique de composites hybrides de type (co)polymère plasma / métal." Thesis, Le Mans, 2019. http://www.theses.fr/2019LEMA1002.

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Abstract:

Les nanocomposites constitués de nanoparticules métalliques finement dispersées dans une matrice isolante suscitent un grand intérêt en raison de leurs propriétés optiques, électriques ou antibactériennes permettant une variété d'applications technologiques. Dans ce travail, nous nous intéressons aux composites hybrides à base d’ une matrice polymère élaborée par polymérisation par plasma froid (PECVD), imprégnée par la suite avec une solution de sel métallique qui est finalement réduit. Ces nanocomposites sont essentiellement étudiés pour leurs applications et peu d’ études portent sur leur structure chimique et morphologique.Dans ce travail de thèse, notre objectif est ainsi d’ étudier la dépendance des propriétés chimiques et morphologiques de tels matériaux composites vis-à-vis de la structure chimique du polymère plasma, de la nature des nanoparticules métalliques et des fonctions chimiques du polymère impliquées dans les interactions polymère / métal. La matrice sera aussi bien un polymère plasma qu’ un mélange de deux polymères plasma. L'objectif est alors de mieux comprendre la formation de ces nanocomposites, et de montrer leur intérêt dans différentes applications et notamment la détection d'ammoniac
Nanocomposites consisting of finely dispersed metal nanoparticles into insulating matrix are the focus of much attention because of their optical, electrical or antibacterial properties, allowing a variety of technological applications. In this work, we are interested in hybrid composites based on a polymer matrix synthesized by cold plasma polymerization (PECVD), subsequently impregnated with a solution of metal salt which is finally reduced. These nanocomposites are mainly studied for their applications and less focused on their chemical and morphological structure. In this work, our goal is to study the dependence of chemical and morphological properties of such composite materials on the chemical structure of the plasma polymer, the nature of the metal nanoparticles and the chemical functions of the polymer involved with the polymer / metal interactions. The matrix will be both a plasma polymer and a mixture of two plasma polymers. The objective is then to better understand the nanocomposites formation, and to show their interest in different applications particularly in the detection of ammonia gas

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Hussain, Muzzamal. "Couplage procédé / propriétés mécaniques des matériaux sandwiches Métal / Composite hybride à base de tissus en jute." Thesis, Lille, 2021. http://www.theses.fr/2021LILUI006.

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Abstract:

Dans cette étude, les propriétés mécaniques des FML renforcés de jute tissé 3D et hybrides de jute tissé 3D renforcé ont été étudiées. Le renfort tissé 3D à quatre couches a été fabriqué avec du fil de jute en utilisant quatre types de motifs imbriqués, par ex. Orthogonal Through Thickness OTT et Orthogonal Layer to Layer OLL imbriqué. La technique d'infusion sous vide a été utilisée pour la fabrication de FML avec renfort en jute tissé 3D. Après l'optimisation du renforcement tissé 3D, les FML renforcés hybrides ont été développés dans lesquels le tissu tissé OTT 3D a été pris en sandwich entre une peau tissée 2D. Quatre types de fibres différents ont été utilisés pour fabriquer une peau tissée 2D, par ex. jute, aramide, carbone et verre tandis que trois types différents de matrice ont été utilisés, par ex. époxy, PVB et PP. La presse à chaud par compression a été utilisée pour développer des FML hybrides renforcés. L'aluminium utilisé pour fabriquer tous les FML a été anodisé avant d'être utilisé pour la fabrication. Les propriétés adhésives ont été étudiées pour vérifier la qualité du traitement de surface, la liaison métal-composites et l'effet des fibres et de la matrice. Les propriétés monotones et dynamiques ont également été étudiées. Les propriétés adhésives ont été caractérisées à l'aide de tests de pelage en T et de pelage au rouleau flottant. Les propriétés monotones ont été analysées à l'aide d'essais de traction et de flexion. Les performances d'impact à faible vitesse ont été déterminées en utilisant un test d'impact à faible vitesse. Les résultats ont montré que la surface en aluminium anodisé avait une énergie libre de surface élevée, de sorte que le meilleur mouillage de l'aluminium peut être obtenu par anodisation par rapport à d'autres types de préparations de surface. Les résultats de l'analyse du collage ont montré que les propriétés de délaminage étaient principalement influencées par la nature du matériau adhésif plutôt que par le type de structures de renforcement. La nature de la matrice influence également le type de défaillance car avec l'époxy, la défaillance dominante était cohésive tandis qu'avec la matrice thermoplastique, elle s'est transformée en défaillance adhésive et intra-laminaire. La plasticité et la ductilité de la matrice ont plus influencé les propriétés finales que le type de rupture, malgré la rupture cohésive de l'époxy, la matrice thermoplastique avait plus de force de délamination. Les propriétés de traction et de flexion des FML renforcées de jute tissé OTT 3D étaient supérieures à celles des FML renforcées tissées OLL 3D en raison de la fraction de volume de métal plus élevée, ce qui était possible grâce à une construction plus serrée du tissu OTT. Les propriétés de traction et de flexion des composites hybrides renforcés et des FML ont été influencées par le type de matrice et le matériau de la peau 2D. Les propriétés globales plus élevées ont été obtenues avec une matrice époxy suivie d'une matrice PVB. Les FML à base de PVB ont montré que leurs propriétés étaient comparables à celles de l'époxy. Le test de flexion a montré que les FML hybrides à base de PP échouaient prématurément en raison d'une délamination entre la peau synthétique et l'âme tissée 3D. L'époxy et le PVB ont montré une meilleure imprégnation du renfort contrairement au PP dans lequel seul un verrouillage mécanique a été observé. Les propriétés d'impact dynamique des composites hybrides et des FML ont montré que les caractéristiques de dissipation d'énergie étaient influencées par la matrice et l'hybridation du renforcement
In current study the mechanical properties of 3D woven jute reinforced and hybrid 3D woven jute reinforced FMLs were investigated. The four-layered 3D woven reinforcement was made with jute yarn using four types of interlocking patterns e.g. Orthogonal Through Thickness OTT and Orthogonal Layer to Layer OLL interlocking. The vacuum infusion technique was used for the fabrication of FMLs made with 3D woven jute reinforcement. After the optimization of 3D woven reinforcement the hybrid reinforced FMLs were developed in which OTT 3D woven fabric was sandwiched between 2D woven skin. Four different kinds of fibres were used to make 2D woven skin e.g. jute, aramid, carbon, and glass while three different kinds of matrix were employed, e.g. epoxy, PVB and PP. The compression hot press was used to develop hybrid reinforced FMLs. Aluminium used to make all FMLs was anodized before using for fabrication. The adhesive properties were investigated to check the quality of surface treatment, metal-composites bonding and effect of fibres and matrix. Both monotonic and dynamic properties were also investigated. The adhesive properties were characterized using t-peel and floating roller peel tests. The monotonic properties were analyzed using tensile and flexural tests. The low velocity impact performance was determined using drop weight low velocity impact test. The results showed that the anodized aluminium surface had high surface free energy so the better wetting of aluminium can be achieved by anodizing as compared to other type of surface preparations. The adhesive bonding analysis results showed that the delamination properties were mainly influenced by the nature of adhesive material rather than the type of structures of reinforcement. The nature of the matrix also influences the type of failure as with the epoxy the dominant failure was cohesive while with thermoplastic matrix it changed to adhesive and intra-laminar failure. The plasticity and ductility of matrix influenced the final properties more than the type of failure, in spite of cohesive failure of epoxy the thermoplastic matrix had more delamination force. The tensile and flexural properties of OTT 3D woven jute reinforced FMLs were higher than the OLL 3D woven reinforced FMLs due to the higher metal volume fraction, this was possible due to tighter construction of OTT fabric. The tensile and flexural properties of hybrid reinforced composites and FMLs were influenced by the type of matrix and material of 2D skin. The overall higher properties were achieved with an epoxy matrix followed by PVB matrix. The PVB-based FMLs showed that their properties were comparable with the epoxy. The flexural test showed that hybrid FMLs based on PP were failed prematurely due to delamination between synthetic skin and 3D woven core. Both epoxy and PVB showed better impregnation of the reinforcement unlike PP in which only mechanical interlocking was seen. The dynamic impact properties of hybrid composites and FMLs showed that the energy dissipation characteristics were influenced by matrix and hybridization of reinforcement

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Legorreta, Garcia Felipe. "Nanocomposites nanotubes de carbone-métal-oxyde : synthèse par CCVD et frittage par SPS." Toulouse 3, 2007. http://www.theses.fr/2007TOU30117.

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Abstract:

Le premier objectif était d'étudier la préparation de poudres nanocomposites NTC-métal-ZrO2 par la méthode de synthèse in situ des nanotubes de carbone (NTC). Les conditions de synthèse par combustion conduisant à des solutions solides entre la zircone et un ou plusieurs des oxydes de fer, cobalt, molybdène ou yttrium ont été déterminées. Toutes les solutions solides obtenues se sont révélées stabilisées sous forme quadratique ou cubique, mais l'incorporation de l'yttrium a été nécessaire pour assurer une stabilité thermique convenable. Leur réduction sélective soit sous H2, soit sous H2-CH4 ou H2-C2H4, pour former respectivement des poudres métal-ZrO2 ou NTC-métal-ZrO2, a été étudiée. Le deuxième objectif était d'étudier la consolidation et la densification par frittage flash (spark-plasma-sintering) des poudres nanocomposites à matrice ZrO2 et de poudres modèles NTC biparois-Co/Mo-MgO. Les propriétés mécaniques et la conductibilité électrique des matériaux denses ont été mesurées
The first objective was to study the preparation of CNT-metal-ZrO2 nanocomposite powders by the carbon nanotubes (CNT) in situ synthesis method. The conditions for the combustion synthesis of solid solutions between zirconia and one or several oxides of iron, cobalt, molybdenum or yttrium have been established. All solid solutions were obtained in stabilised form, either tetragonal or cubic, but yttrium incorporation was necessary to ensure a suitable thermal stability. Their selective reduction in either H2, or H2-CH4 or H2-C2H4 was studied in order to form metal-ZrO2 powders or CNT-metal-ZrO2 powders, respectively. The second objective was to study the consolidation and densification by spark-plasma-sintering of the ZrO2-matrix nanocomposite powders and of double-walled CNT-Co/Mo-MgO model powders. The mechanical properties and the electrical conductibility were measured

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Agopian, Jean-Charles. "Développement, caractérisation et optimisation de matériaux composites hybrides." Electronic Thesis or Diss., Université Clermont Auvergne (2021-...), 2022. http://www.theses.fr/2022UCFAC107.

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Abstract:

Le changement climatique va exiger une industrie plus sobre, dans laquelle les matériaux “verts” peuvent jouer un rôle prépondérant. Les matériaux composites n’échappent pas à cette règle, et tout effort pour diminuer leur empreinte écologique doit être entrepris, tout en conservant des niveaux de performance et de durabilité acceptables.Le remplacement partiel de fibres de carbone par des fibres de lin est par exemple une possibilité de réduction de l’impact environnemental de ces matériaux composites. Les énergies de surface des deux fibres étant relativement différentes, les propriétés des matériaux composites issus de cette hybridation ne sont potentiellement pas optimales. De plus, les fibres végétales sont hydrophiles, ce qui pose deux problèmes : d’une part, cela les rend incompatibles avec nombre de polymères, hydrophobes. D’autre part, cela peut engendrer une réduction de la durabilité du composite, plus susceptible de se gorger en eau.Dans cette étude, un traitement par fluoration directe par du fluor moléculaire F2 a été mis en place, afin de niveler les énergies de surface des deux types de renfort et de favoriser leur interaction avec la matrice. Ces travaux se sont focalisés sur la fluoration du renfort carbone, tandis qu’une autre thèse menée en parallèle s’est focalisée sur la fluoration du lin.Dans un premier temps, un état de l’art sur la fluoration des fibres de carbone a été proposé sous la forme d’une revue de littérature. La versatilité de la liaison carbone-fluor et les conditions expérimentales permettant de jouer dessus ont été décrites en détail.Dans un deuxième temps, il a été montré par un large panel d’analyses physico-chimiques que la fluoration à température ambiante de fibres de carbone permettait de fluorer leur ensimage, et donc d’ajuster l’énergie de surface des fibres de carbone. Le même traitement a été ensuite mené sur une large gamme de températures, montrant successivement une fluoration et une hyperfluoration de l’ensimage, puis une fluoration de la fibre de carbone elle-même, avec une augmentation drastique de son hydrophobie et une diminution de sa composante polaire. Ces fibres de carbone et de lin fluorées ont ensuite été intégrées par infusion dans une matrice époxyde avec différentes séquences d’empilement. Les essais mécaniques sont peu concluants vis-à-vis d’une éventuelle amélioration de la compatibilité due à la fluoration, ce qui s’explique par l’optimisation d’interface permise par l’ensimage dans le cas de fibres non-fluorées. Les tests de vieillissement sont quant à eux prometteurs, puisque les matériaux intégrant des fibres fluorées absorbent moins d’eau que ceux renforcés de fibres non-fluorées
Climate change will require a more sober industry, in which “green” materials may play a key role. This also applies to composite materials, and every possibility to reduce their carbon footprint might be considered, while maintaining acceptable performance and durability levels.Partial replacement of carbon fibres by flax fibres is for instance a way to reduce the environmental impact of these composite materials. Surface energies of the fibres being quite different, the properties of the composite materials resulting of such a hybridisation might not be optimised. Moreover, flax fibres are hydrophilic, which rises two problems: they are poorly compatible with hydrophobic polymers, and can lead to a decrease of the durability of the composite, more susceptible to absorb water.In this study, a treatment by direct fluorination by molecular fluorine F2 has been implemented, aiming at level the surface energies of the fibres and increase their affinity with the matrix polymer. This work is mainly dedicated to the fluorination of carbon fibres, while another simultaneous doctoral project focused on flax fibre fluorination.First, a state of the art on the fluorination of carbon fibres has been realised, and published as a literature review, where the versatility of the carbon-fluorine bond and the experimental conditions leading influencing it were carefully described.It has then been shown by a wide variety of physicochemical analyses that room-temperature fluorination of carbon fibres was a way to fluorinate their sizing, and thus to tailor their surface energy. The same treatment was carried on a wide temperature scale, successively highlighting a sizing fluorination and hyperfluorination, and then a fluorination of the carbon fibre, leading to a huge increase of its hydrophobicity, and a decrease of its polar component.These fluorinated carbon and flax fibres were then integrated in an epoxy matrix by infusion process, with several stacking sequences. Mechanical tests do not show an improvement of the fibre-matrix compatibility thanks to fluorination, which might be explained by the high-quality interface allowed by sizing for the non-fluorinated fibres. Wet ageing tests are however promising, as composites made with fluorinated fibres absorb less water than composites made with non-fluorinated fibres

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Barret-Vivin, Virgile. "Revêtements hybrides pour la protection de matériaux composites." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066756.

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Abstract:

Le but de ce travail de thèse est de répondre à l'obsolescence programmé d'un film polymère fluoré utilisé dans l'industrie aéronautique et commercialisé par Dupont de Nemours : le Tedlar®. Pour ce faire nous avons étudié plusieurs matrices à réseau inorganique synthétisées par voie sol-gel et plus particulièrement une matrice silicique contenant un précurseur à longues chaînes fluorées. En ajoutant dans ces formulations des charges à la fois microniques et nanométriques, il a été possible d'obtenir des films superhydrophobes et lipophobes mis en forme par pulvérisation. Afin de répondre plus particulièrement au cahier des charges imposé, une seconde matrice hybride à composante polymère à été étudiée. Ces nouveaux films, photo-activés par l'intermédiaire de photoamorceurs de polymérisation et d'acides photogénérés, ont permis d'obtenir des propriétés mécaniques et de gonflement (caractérisées par nanoindentation et ellipsométrie) adéquates. La polymérisation des fonctions mehtacrylates a été suivie par RMN solide du carbone ainsi que par infrarouge. La condensation inorganique l'a été par RMN solide du silicium. La création d'un réseau interpénétré organique / minéral ainsi que la présence de fluor à la surface et dans le volume des films à permis l'obtention de couches ayant des propriétés barrières très intéressantes
The main purpose of this thesis was to provide an alternative to replace a fluorinated polymer film used in the aerospace industry (commercialized by Dupont de Nemours): the Tedlar®. To that end, several inorganic network based films have been studied. They have been synthesized by sol-gel chemistry. We furthermore investigated the behavior of a silica based matrix containing a perfluorinated organosilane. By adding in the mixture some nano and micro-particles, the spray-obtained films exhibit exceptional dewetting properties. In addition to their super hydrophobic behavior, those films are also lipophobic. To achieve all the specifications this project needs, a second matrix, involving an interpenetrated organic / inorganic framework, has been studied. These new films, which are UV-light initiated, showed very good properties: we characterized the mechanical ones by nano-indentation while the swelling of these coatings and their barrier properties have been examined by ellipsometry. The inorganic densification has been monitored by solid state 29Si NMR MAS and the organic polymerization by FTIR, 1H and 19F liquid RMN and 13C solid NMR. The creation of an hybrid network with fluorine at the surface and in the width of the films has permit to obtain coatings with all the requirements of our specification need

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Mahmoud, Bassam. "Modélisation d'impacts sur des stratifiés composites unidirectionnels et hybrides." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30212.

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Abstract:

Les structures aéronautiques sont aujourd’hui largement réalisées à partir de matériaux composites, permettant ainsi d’en diminuer la masse. L’impact sur structure composite est une des sources de dommage la plus courante et la plus pénalisante. L’objectif de cette thèse est de développer un modèle prédictif d’impact sur stratifiés unidirectionnels de faible épaisseur afin, dans un premier temps, de mieux comprendre les mécanismes d’endommagement mis en jeu et, dans un deuxième temps, de pouvoir proposer des pistes d’amélioration de la tenue de ces structures. La première étape de ces travaux a consisté à développer un modèle éléments finis explicite de stratifiés composite unidirectionnel, en s’appuyant sur les travaux d’impact sur pale d’hélicoptère réalisés par F. Pascal. Ainsi, un nouvel élément capable de représenter le comportement à l’impact des plis unidirectionnels a été formulé. Le comportement des paquets de fibres est représenté par des éléments barres stabilisés grâce à des éléments 2D spécifiques. La dégradation de ces éléments est pilotée par des lois d’endommagement déduites d’observations expérimentales. La stratégie de modélisation proposée a été identifiée sur la base d’essais expérimentaux pour deux matériaux : T700/M21 et HTA7/913. Les résultats donnés par le modèle ont ensuite été validés par une comparaison avec des essais d’impact à basse vitesse. Enfin, dans le but d’optimiser la tenue des stratifiés, des impacts à basse et moyenne vitesse sur des stratifiés hybrides unidirectionnels/tissus composites ont été étudiés expérimentalement et numériquement grâce à la stratégie de modélisation proposée
Today, composite materials are largely used in the manufacturing of aeronautical structures, in order to lighten their weight. Impact on composite structures is one of the most detrimental loading. The present study aims to develop a predictive modelling of impacts on thin unidirectional laminates in order to, firstly, better understand the damage mechanisms involved, and, secondly, be able to provide guidance for a strength improvement of these structures. First, an explicit finite element modelling of unidirectional laminates is developed based on the work of F Pascal dealing with impact modeling on helicopter blades. Thus, a new element that can represent the impact response of unidirectional plies is formulated. The behavior of the bundle of fibers is modeled with rod elements stabilized with specific 2D elements. The degradation is managed using damage based on experimental observations. The parameters of the proposed modelling strategy are identified on the basis of experimental tests carried out on T700/M21 and HTA7/913 composites. The results provided by the modeling are then validated by a comparison with experimental low velocity impact results. Finally, in order to improve the laminate strength, low velocity and medium velocity impacts on hybrid unidirectional/woven composite laminates are studied experimentally and with the developed modelling strategy

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Jouve, Christophe. "Etude de matériaux composites dans des structures : métal-composite-métal, métal-composite-semiconducteur : application aux capteurs en phase gazeuse." Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO10232.

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Abstract:

Les solides organiques offrent des perspectives prometteuses de materiaux pour la realisation de dispositifs electroniques. La sensibilite de ces materiaux a un environnement physico-chimique conduit a les utiliser pour l'integration de capteurs intelligents. Le travail que nous presentons concerne des structures minces de polyethylene (ldpe) dans lequel sont inclus des sels de complexes a transfert de charges (ctc). La methode d'elaboration permet de realiser des films conducteurs de quelques microns d'epaisseur dans lesquels la cristallisation des sels depend des conditions d'elaboration. Une part importante de cette etude est consacree a la correlation entre la composition des films et leurs proprietes de conduction electrique. Nous cherchons aussi, en plus de l'optimisation du procede d'elaboration, a contribuer a une meilleure comprehension des mecanismes de conduction electrique qui restent a eclaircir en ce qui concerne ces materiaux. Les mesures en continu mettent en evidence des phenomenes d'injection au-dela d'une zone ohmique a 10#3v/cm. Les mesures en alternatif (jusqu'a 1 mhz) revelent, suivant la concentration en sels de ttf-tcnq, des variations plus ou moins importantes de la conductivite autour de 100 khz. Des hypotheses concernant le comportement en frequence sont proposees. Ces resultats permettent de determiner differents parametres propres a ces structures et qui caracterisent les modes de conduction observes. Dans l'objectif de l'exploitation de ces films comme detecteur d'entite gazeuse, des essais d'absorption ont ete realises avec de l'oxygene, du dioxide d'azote, du dioxyde de carbone ainsi que sous atmosphere humide. Les premiers resultats obtenus par absorption sont tres encourageants pour la mise au point et le developpement de dispositifs capteurs utilisant ces materiaux

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Scida, Daniel. "Étude et modélisation du comportement mécanique de matériaux composites à renforts tisses hybrides et non hybrides." Compiègne, 1998. http://www.theses.fr/1998COMP1168.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'apporter une aide à la décision quant au choix d'un matériau composite à renfort tissé hybride et non hybride pour une application où les effets du vieillissement conditionnent la décision. Cet objectif nécessite à la fois une approche expérimentale et théorique. L'approche expérimentale est menée, à partir d'essais standards (traction, flexion et torsion), par une caractérisation des propriétés élastiques et ultimes de chaque constituant (résine et unidirectionnel) et de chaque composite à renfort tissé. L'identification des mécanismes d'endommagement est ensuite obtenue sur la base des essais précédents puis d'essais de délaminage (mode I, II et mixte (I+II)) par l'utilisation d'une méthodologie associant les techniques d'émissions acoustiques et de microscopie. L'analyse met en évidence l'influence du vieillissement des résines, des fibres et des interfaces sur les modes de rupture du composite pouvant ainsi être très différents avant et après vieillissement. La seconde partie est consacrée à la modélisation du comportement mécanique des composites à armure hybride ou non dans les domaines élastiques et jusqu'à rupture. A partir d'une décomposition de la cellule de base, l'application de la théorie du stratifié permet de déterminer les propriétés élastiques 3D du composite en fonction des constituants, de l'armure, du titre des mèches et des caractéristiques géométriques puis de prédire les ruptures locales et finales du composite après prise en compte des endommagements successifs des constituants (résine et mèches). Le modèle aboutit à un logiciel de calcul nommé Mesotex permettant d'analyser aisément l'influence des paramètres structuraux (titre des mèches, armure, quantité de résine et hybridation) sur les propriétés élastiques et à rupture du composite. L'étude paramétrique conduit à faciliter le choix d'un matériau et d'atteindre un compromis coût/masse/performance optimisé.

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Khalil, Chady. "Développement du procédé de soudage par impulsion magnétique pour soudage hétérogène bimétallique et pour assemblage hybride métal / composite." Thesis, Ecole centrale de Nantes, 2018. http://www.theses.fr/2018ECDN0031.

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Abstract:

La réduction des émissions CO2 et l'amélioration de la performance restent toujours les grands objectifs de l'industrie automobile. Pour atteindre ces objectif, les équipementiers automobiles cherchent toujours à alléger les structures à travers l'emploie des matériaux hétérogènes qui a évolué au cours des dernières décennies où nous trouvons aujourd'hui à la fois des aciers doux, des aciers à très hautes résistances, des alliages légers tels que les alliages d'aluminium et de magnésium ainsi que des composites à fibre de verre ou de carbone. Cette tendance pose aujourd'hui plusieurs défis concernant à la fois l'assemblage bimétallique et l'assemblage hybride métal/composite. Les difficultés de réaliser ce type d’assemblage est lié surtout à la différence des propriétés mécaniques, thermiques et chimiques des divers matéiaux. Ces différences limitent l’utilisation des techniques d’assemblage traditionnelles, c’est-à-dire l’assemblage mécanique, le soudage par fusion et le collage, et nécessitent ainsi le développement de nouvelles solutions d’assemblage. Dans ce contexte, cette étude vise à répondre aux défis des soudages hétérogènes ainsi qu' à développer deux nouvelles solutions originales d'assemblage hybride métal/composite en utilisant le procédé de soudage par impulsion magnétique
Reducing CO2 emissions and improving performance are still the main goals of the automotive industry. To achieve these objectives, automotive suppliers are still seeking to lighten the structures through the use of heterogeneous materials that have evolved in recent decades. We find today in one vehicle mild steels, very high strength steels, light alloys such as aluminum and magnesium alloys as well as fiber reinforces polymeric composites. The presence of dissimilar materials arises several challenges regarding both the heteregeneous metal assemblies and hybrid metal / composites assemblies. The differences in the mechanical, thermal and chemical properties of the various materials limit the use of traditional assembly techniques, i.e. mechanical assembly, fusion welding and adhesive bonding, and thus the development of new assembly solutions is required. In this context, this study aims to meet the challenges of heterogeneous metal welding and aims to develop two new original hybrid metal / composite assembly solutions using the magnetic pulse welding process

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Papavero, Amory. "Élaboration et caractérisation de composites hybrides thermoélectriques." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20240.

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Loste, Julien. "Elaboration de matériaux composites transparents à base de nanoparticules hybrides cœur@écorce." Thesis, Pau, 2014. http://www.theses.fr/2014PAUU3054/document.

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Abstract:

L’incorporation de particules inorganiques dans une matrice polymère confère de nouvelles propriétés au matériau ou améliore de manière significative les propriétés déjà existantes. Cependant, l’apparence visuelle perçue, telle que la transparence, peut être altérée par des phénomènes de diffusion de la lumière par les particules. Cette diffusion de la lumière est principalement conditionnée par la dimension des particules –ou agrégats de particules- et la différence d’indice de réfraction entre la matrice et les charges. Afin de traiter ces deux problèmes, l’objectif de nos travaux était de contrôler simultanément l’état de dispersion des nanoparticules inorganiques dans la matrice polymère et l’indice de réfraction des nanoparticules de façon à l’ajuster à celui de la matrice. Pour élaborer ce nouveau composite, nous avons synthétisé des nanoparticules hybrides cœur@écorce avec un cœur inorganique qui apporte les nouvelles propriétés et une écorce polymère d’épaisseur contrôlée, obtenue par polymérisation radicalaire contrôlée par voie nitroxyde amorcée à la surface des nanoparticules inorganiques. L’écorce polymère limite l’agrégation des particules et permet de modifier l’indice de réfraction moyen des nanoparticules cœur@écorce. En contrôlant l’épaisseur et la nature chimique de l’écorce polymère, nous cherchons à ajuster l’indice de réfraction des nanoparticules cœur@écorce à celui de la matrice. Les nanoparticules ont ensuite été dispersées dans une matrice de poly(méthacrylate de méthyle). Les propriétés optiques des composites ont été caractérisées par spectrogoniophotométrie, afin d’obtenir des informations sur l’intensité et la distribution angulaire de la lumière transmise par le composite. La transparence des nanocomposites a été fortement améliorée en ajustant l’indice de réfraction des nanoparticules cœur@écorce à celui de la matrice
The incorporation of inorganic particles into a polymer matrix confers new properties to the material or enhances significantly existing properties. However, the perceived visual appearance, such as loss of transparency, might be modified by the scattering of light by the particles. This light scattering is mainly due to the particle –or aggregates of particles- dimensions and the refractive index difference between matrix and fillers. In order to address both issues, the objective of the present work was to control simultaneously the dispersion state of the inorganic nanoparticles into the polymeric matrix and the refractive index of the nanoparticles to match the one of the matrix. To achieve this new composite, we designed hybrid core@shell nanoparticles with an inorganic core that brings new properties and a polymer shell of controlled thickness, obtained by surface-initiated nitroxide mediated controlled radical polymerization. The polymer shell limits the aggregation of the particles and enables us to tune the average refractive index of the hybrid core@shell particle. By controlling the thickness and the chemical nature of the polymeric shell, we targeted to match the refractive index of the hybrid core@shell particle to the one of the polymeric matrix. The nanoparticles were further dispersed into a poly(methyl methacrylate) matrix. Optical properties of composites were characterized by spectrogoniophotometry which gave us informations about the intensity and the angular distribution of the transmitted light by the nanocomposites. The transparency of the nanocomposites was strongly enhanced for core@shell particles fulfilling the refractive index matching conditions

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Thomas, Matthieu. "Propriétés thermiques de matériaux composites : caractérisation expérimentale et approche microstructurale." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2075.

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Abstract:

Les simulations thermiques sur des structures aéronautiques nécessitent de nombreux paramètres d’entrée parmi lesquels les propriétés thermo-physiques des matériaux composites. La connaissance de leurs propriétés thermiques supposées homogénéisées à l’échelle considérée (tenseur de conductivité thermique et chaleur spécifique), ainsi que les incertitudes liées à leurs estimations sont une nécessité de premier ordre. Les objectifs de la thèse reposent donc d’une part sur leurs mesures expérimentales grâce à la mise au point d’une nouvelle méthode d’identification, et d’autre part sur leurs prédictions par le développement de modèles d’homogénéisation. A l’heure actuelle, de nombreuses techniques de mesure des propriétés thermiques des matériaux composites ont déjà été développées. Cependant, pour estimer les conductivités selon les trois directions principales du composite ainsi que la chaleur spécifique, il est nécessaire de combiner ou répéter ces méthodes. L’originalité de la technique développée au cours de cette thèse réside dans l’estimation simultanée par méthode inverse de l’ensemble de ces paramètres pour une gamme de température allant de l’ambiante à 200°C, et ce, sans que les échantillons soient instrumentés, ou re-surfacés. Pour compléter ce travail expérimental, des modèles prédictifs des conductivités thermiques basés sur la microstructure réelle des composites ont été développés. L’analyse des images de la microstructure permet de caractériser la distribution des fibres, de définir le volume élémentaire représentatif, l’ensemble servant de base aux calculs par éléments finis des propriétés apparentes du matériau composite, avec quantification de l’intervalle de confiance des mesures

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Chinellato, Anne Cristine. "Etude d'un procédé d'élaboration et caractérisation de nanocomposites à base de polypropylène et de montmorillonite." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2005_CHINELLATO_A_C.pdf.

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Abstract:

Ce travail concerne l'élaboration de nanocomposites à base de polypropylène/montmorillonite organophile (PP/o-MMT). Son but premier a été d'étudier l'efficacité d'un PP greffé acide acrylique (PP-g-AA) en tant qu'agent compatibilisant pour promouvoir l'intercalation et/ou l'exfoliation de l'o-MMT dans le PP, d'une part ; et les structures et les propriétés des composites obtenus, d'autre part. Deux sortes de PP-g-AA contenant la même quantité d'acide acrylique (6 % poids) mais ayant des masses molaires différentes ont été utilisés. La quantité de l'o-MMT utilisée a été de 0, 1 ou 5 % en poids et le rapport PP-g-AA/o-MMT de 0:1, 1:1, 2:1 ou 5:1 en poids. Les analyses aux rayons-X et par microscopie électronique à transmission ont montré qu'en l'absence de PP-g-AA, la structure du PP/o-MMT était similaire à celle d'un microcomposite conventionnel. Par contre, l'adition de PP-g-AA a rendu possible la formation des nanocomposites intercalés. Par rapport au PP pur, les PP/o-MMT ont montré une augmentation de la stabilité thermique d'environ 40°C ainsi qu'une augmentation en module élastique d'environ 30%. Cependant, cette augmentation a toujours été accompagnée d'une diminution de la résistance au choc des nanocomposites. L'incorporation de l'o-MMT dans le PP a toujours permis de diminuer sa perméabilité au CO2 et l'addition du PP-g-AA a renforcé cet effet. Une diminution de 50% a été réalisée. Ces résultats ont permis de conclure que le PP-g-AA était un agent compatibilisant efficace pour promouvoir l'intercalation et/ou exfoliation de l'o-MMT dans le PP. Les deux PP-g-AA semblaient avoir une efficacité similaire. De manière générale, les composites contenant une plus grande quantité de PP-g-AA présentaient de meilleures propriétés
This work dealt with polypropylene/organically modified montmorillonite (PP/o-MMT) nanocomposites. The main objective was to study the efficiency of using an acrylic acid modified PP (PP-g-AA) as a compatibilizer to promote the intercalation and/or exfoliation of the o-MMT in the PP, on the one hand; and the structures and properties of the resulting composites, on the other hand. Two kinds of PP-g-AA having the same acrylic acid content (6 wt. %) and differing in molar mass were used. The o-MMT content was 0, 1, or 5 wt. % and the PP-g-AA/o-MMT mass ratio was 0:1, 1:1, 2:1 or 5:1. X-ray diffraction and transmission electronic microscopy showed that without PP-g-AA, the structure of the PP/o-MMT was like that of a conventional micro-composite. With PP-g-AA, the o-MMT was intercalated. Compared to the neat PP, the PP/o-MMT showed an increase in thermal stability of up to 40°C and 30% in elastic modulus. However this increase was concomitant to a decrease in impact strength as the compatibilizer/montmorilonite mass ratio increased. Incorporation of the o-MMT in the PP always led to a decrease in CO2 permeability and the degree of decrease was more significant for compatibilized PP/o-MMT composites (better intercalation/exfoliation) reaching up to 50% with respect to the virgin PP. Based on the above results, it was concluded that the PP-g-AA was efficient to promote the intercalation/exfoliation of the o-MMT in the PP. However, there seemed no significant differences between the two PP-g-AA compatibilizers. Overall, for both PP-g-AA, better properties were obtained for higher PP-g-AA/o-MMT mass ratio

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Zinovyeva, Veronika. "Matériaux composés (polymères électroactif - nanoparticules de métal) et liquides ioniques." Thesis, Dijon, 2010. http://www.theses.fr/2010DIJOS056.

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Abstract:

La thèse de doctorat est consacrée aux synthèses de matériaux composites combinant des polymères conducteurs avec des métaux de transition, leur caractérisation par l'utilisation d'un ensemble des méthodes physiques, chimiques et électrochimiques et leur application catalytique. Ces processus ont été réalisés en milieu conventionnel (aqueux et organique) et dans les liquides ioniques à température ambiante. En tant qu’approche de synthèse, nous proposons une méthode simple qui consiste en la réduction chimique de sels inorganiques au moyen de l’oxydation du monomère en milieux variés. La polymérisation du pyrrole en utilisant des sels de Fe(III), Cu(II) et Pd(II) comme oxydants a été réalisée dans une large gamme de conditions de réaction. La cinétique du processus de polymérisation a été étudiée par spectrophotométrie UV-visible et DLS. Les matériaux obtenus ont été caractérisés par les méthodes de voltammétrie cyclique, analyse élémentaire, ICP-AES, AFM, SEM, EDX, TEM, XRD, XPS, XAS, IR. Les propriétés catalytiques et électrocatalytiques des matériaux nanocomposites Pd/polypyrrole ont été analysées pour des réactions du couplage direct hétéroaryle-aryle et l’électrooxidation de l’acide ascorbique. Les procédures alternatives de préparation de polymères conducteurs dans les liquides ioniques, en comparaison avec celles dans les solvents conventionnels, ont été décrites. L’influence des conditions de synthèse sur les propriétés électrochimiques et sur la morphologie des polymères conducteurs a été discutée. L’électrooxidation du ferrocène dans les liquides ioniques a été étudiée en détail, et le modèle du transport diffusionnel dans ces milieux visqueux a été proposé
The actual PhD thesis is devoted to syntheses of composite materials combining conducting polymers with transition metals, their characterization with the use of a large set of modern physical, chemical and electrochemical methods and initial studies of their catalytic applications. These processes were realized both in conventional (aqueous and organic) media and in room-temperature ionic liquids. As an approach for the chemical synthesis, a simple one-pot non-template method, consisting in the chemical reduction of various inorganic salts by pyrrole monomer in a set of solvents, was applied. Polymerization of pyrrole with the use of Fe(III), Cu(II) and Pd(II) salts as oxidants was carried out in a wide range of reaction conditions. The kinetics of the polymerization process was studied by UV-visible spectroscopy and DLS. The obtained materials were characterized by means of cyclic voltammetry, elemental CHNS analysis, ICP-AES, AFM, SEM, EDX, TEM, XRD, XPS, XAS, IR techniques. Catalytic and electrocatalytic properties of the synthesized Pd/polypyrrole nanocomposites were analyzed for the direct catalytic arylation of heteroaromatics and electrooxidation of ascorbic acid. Alternative ways to conducting polymer preparation in the form of films and powders inside ionic liquids, in comparison to those in conventional media, were described. The influence of the synthesis conditions and of the solvent nature on electrochemical properties and morphology of conducting polymers was discussed. The electrooxidation of ferrocene in ionic liquids was investigated in details, and a model for the diffusional transport in these viscous media was proposed

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Bruneau, Marion. "Elaboration de matériaux composites hybrides pour l'encapsulation de molécules d'intérêt relargables sous différents stimuli." Thesis, Mulhouse, 2020. http://www.theses.fr/2020MULH3696.

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Abstract:

Ce travail est consacré à l’élaboration de matériaux permettant le relargage contrôlé de molécules d’intérêt. Dans la première partie de ce projet, des synthèses d’hybrides organiqueinorganique de structure de type talc ont été réalisées avec différentes sources de silicium, ce qui induit des cristallinités et des degrés de condensation différentes des espèces siliciques. Ces hybrides ont ensuite été caractérisés. La présence d’acide folique (molécule d’intérêt) dans le milieu de synthèse permet son encapsulation dans l’hybride. L’incorporation d’acide folique n’induit pas de changements significatifs dans la structure des hybrides formés. Les différentes techniques de caractérisation ont permis de montrer que l’acide folique est peu mobile dans la structure et est donc bien encapsulé dans l’interfoliaire des hybrides. Au niveau du relargage, les hybrides induisent un relargage rapide, que ce soit dans l’eau ou dans un sol modèle. Les hybrides préparés à partir de N2TMS (N-[3-(triméthoxysilyl))propyl]éthylènediamine) permettent le relargage le plus rapide tandis que ceux synthétisés avec du C16TMS (Hexadécyltriméthoxysilane) présentent le relargage le plus lent. Ceci est attribué au caractère fortement hydrophobe de la chaine organique dans l’interfoliaire. La deuxième partie de la thèse a permis de tester plusieurs matériaux qui pourrait conduire à du relargage photo-contrôlé de principes actifs. Les matériaux hybrides synthétisés à partir de NBATES (3-(triéthoxysilylpropyl)-4-nitrobenzamide) ont montré des résultats prometteurs : sous irradiation UV à 254 nm, le taux de relargage d’une molécule modèle est en effet deux fois plus élevé qu’en absence de lumière. Pour les hybrides élaborés à partir de MCTES (O-4-methylcoumarinyl-N-[3-(triéthoxysilyl)propyl]carbamate), les meilleurs résultats ont été obtenus avec une irradiation UV à 365 nm. Les groupes fonctionnels photosensibles présents dans les hybrides de type talc permettent en effet de rendre les composites photosensibles. Ces résultats prometteurs pourront être développés par la suite pour des applications dans le domaine agricole
This work is devoted to the development of materials allowing the controlled release of molecules of interest. In the first part of this project, syntheses of organic-inorganic hybrids having a talc type structure were carried out with different silica sources, which induces variable crystallinity and polycondensation of silicic species. These hybrids were then characterized. The folic acid (molecule of interest) once added to the synthesis medium was encapsulated into the hybrid. The incorporation of folic acid does not induce significant changes in the structure of the hybrids formed. The different characterization techniques have shown that the folic acid is not very mobile in the structure and is therefore well encapsulated in the interlayer space of the hybrids. The hybrids showed a fast releasing kinetics, both in water or in a model soil. Hybrids prepared from N2TMS (N- [3-(trimethoxysilyl))propyl]ethylenediamine) showed the fastest release, while those synthesized with C16TMS (Hexadecyltrimethoxysilane) exhibited the slowest releasing kinetics due to the highly hydrophobic nature of the organic chain of the hybrid. The second part of the thesis was focused on finding and testing materials potentially active in the photo-controlled release of active molecules. The hybrid materials synthesized from NBATES (3-(triethoxysilylpropyl)-4- nitrobenzamide) have shown promising results: under UV irradiation at 254 nm, the quantity released of a model molecule was indeed two times higher than that measured in the absence of light. For the hybrids synthesized from MCTES (O-4-methylcoumarinyl-N-[3- (triethoxysilyl)propyl]carbamate), the best results was obtained under UV irradiation at 365 nm. The photosensitive functional groups present in the talc type hybrids made possible to obtain photosensitive composites. These promising results are the base for further developments in agricultural applications

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Vidotti, Suel Eric. "Etude d'un procédé d'élaboration et caractérisation de nanocomposites à base de poly(éthylène térephtalate) et de montmorillonite." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2005_VIDOTTI_S_E.pdf.

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Abstract:

Ce travail concerne l'élaboration de nanocomposites à base de poly(éthylène térephtalate)/montmorillonite organophile (PET/o-MMT). Son but premier a été d'étudier l'efficacité d'un polyester ionomère (PETi) en tant qu'agent compatibilisant pour faciliter l'intercalation et/ou l'exfoliation de l'o-MMT dans le PET, d'une part ; et les structures et les propriétés des composites obtenus, d'autre part. La quantité de l'o-MMT utilisée a été de 0, 1, 3 ou 5 % en poids et le rapport PETi/o-MMT de 0:1, 1:1 ou 3:1 en poids. Les analyses aux rayons-X et par microscopie électronique à transmission ont montré la formation d'une structure des nanocomposites intercalée et/ou exfoliée pour les composites en présence du PETi. Les composites PET/o-MMT ont montré un comportement de solide (G' et G'' en fonction de w à basses fréquences) caractéristique des matériaux de structure percolée. Comparés au PET pur, les composites PET/o-MMT ont montré une stabilité thermique similaire, un plus grand module élastique ainsi qu'une plus grande viscosité complexe présentant aussi à l'état fondu une résistance à l'écoulement. Ils ont aussi montré une diminution significative en perméabilité au CO2, même si la solubilité de ce gaz n'a pas pratiquement été modifiée. L'adition du PETi a contribué à cette diminution de perméabilité jusqu'à 50%. La perméabilité à la vapeur d'eau a été réduite d'environ 30% pour les composites obtenus avec un rapport PETi/o-MMT de 1:1. Une augmentation de ce rapport (3:1) a entraîné une augmentation de cette perméabilité, due probablement à une importante solubilité de l'eau dans du PETi
This work dealt with poly(ethylene terephthalate)/organically modified montmorillonite (PET/o-MMT) nanocomposites. The main objective was to study the efficiency of using a polyester ionomer as a compatibilizer to promote the intercalation and/or exfoliation of the o-MMT in the PET, on the one hand; and the structures and properties of the resulting composites, on the other hand. The o-MMT content was 0, 1, 3 or 5 wt. % and the compatibilizer/o-MMT mass ratio was 0:1, 1:1 or 3:1. The o-MMT was further intercalated and/or exfoliated in the presence of the compatibilizer, as revealed by WAXS and TEM. The PET/o-MMT composites exhibited a solid-like behavior (G' and G'' versus w at low frequencies) indicating a percolated structure. Compared to the pristine PET, they showed similar thermal stability, higher elastic modulus, and higher complex viscosity presenting yield strength in the molten state. They also showed much lower CO2 permeability, although the solubility of the latter remained almost unchanged. The presence of the compatibilizer further decreased the CO2 permeability, by 50% in the best cases. Water vapor permeability was also decreased. The highest decrease was about 30% and was obtained with an intermediate compatibilizer/o-MMT mass ratio of 1:1. A further increase in that ratio resulted in an increase in water vapor permeability, due probably to the fact that water was soluble in the compatibilizer

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Liu, Weiqing. "Solutions de cellulose et matériaux hybrides/composites à base de liquides ioniques et solvants alcalins." Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00819908.

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Abstract:

La cellulose, composé organique le plus courant et polysaccharide le plus abondant sur Terre, est une ressource naturelle très importante. Les initiatives pour remplacer totalement ou partiellement les polymères pétrochimiques conventionnels avec des bio-polymères à base de cellulose ont donc attiré l'intérêt des chercheurs ces dernières décennies, non seulement parce que la cellulose est renouvelable et biodégradable, mais aussi en raison de ses propriétés intéressantes telles que la biocompatibilité et la stabilité chimique. De plus, les propriétés de cellulose peuvent être encore améliorées par des procédés chimiques, des modifications physiques ou en préparant des composites avec des charges fonctionnelles.Les études concernant d'étudier plusieurs aspects fondamentaux comme la dissolution de la cellulose afin de produire des matériaux et le test de nouveaux concepts autour de la modification de surface ou des revêtements, à l'échelle du laboratoire. Nous présentons dans ce manuscrit nos travaux concernant la caractérisation de solutions de cellulose dans deux solvants différents (hydroxyde de sodium aqueux et un liquide ionique) et la préparation de deux nouveaux types de matériaux à base de cellulose (un matériau hybride cellulose-amidon et un composite cellulose-noir de carbone), qui sont tous les deux préparés à partir de ces solutions de cellulose.

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Ammar, Mehdi. "Étude du magnétisme de composites métal-oxyde et métal-diélectrique nanostructurés pour composants passifs intégrés." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00371362.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement de matériaux composites nanostructurés à propriétés électriques et magnétiques inédites. Afin de répondre à des besoins technologiques pour, l'électronique de puissance intégrée : le stockage ou la transmission de l'énergie, les télécommunications (antenne intégrée...), le stockage de l'information par enregistrement magnétique et le marquage biologique, le composite doit présenter globalement une polarisation magnétique élevée ainsi qu'un comportement isolant permettant de pousser les limites fréquentielles, minimiser les pertes dynamiques et découpler les grains entre eux. Les matériaux composites élaborés sont constitués d'une matrice d'accueil - magnétique (ferrite spinelle) ou non-magnétique (diélectrique = silice) - dans laquelle sont dispersées des particules métalliques (Fer-Nickel ou Cobalt). Ces matériaux sont novateurs dans la mesure où le matériau final peut bénéficier d'un couplage des propriétés magnétiques des deux phases constitutives. L'holographie électronique en transmission a mis en évidence une ocnfiguration de spins de type « vortex » dans les nanoparticules de Fe30Ni70. Les mesures holographiques ont été comparées au profil de l'aimantation, dans un vortex, modélisé par une approche micromagnétique. Des analyses physico-chimiques approfondies nous ont permis de confirmer les topologies visées : pour le composite métal-diélectrique, l'épaisseur de la couche d'enrobage a pu être contrôlée à l'échelle nanonométrique. Pour le composite métal-oxyde obtenu par croissance directe du ferrite sur la phase métallique, on a démontré une bonne dispersion des particules métalliques. Les propriétés magnétiques et structurales des différents composites, en poudre ou compactés par SPS (compactage-frittage flash), ont été caractérisées et discutées. Les propriétés fonctionnelles ont été aussi étudiées et sont très prometteuses pour les applications visées. L'enrobage des nanoparticules par la silice a permis la préparation de leur surface dans la perspective d'une fonctionnalisation par des entités biologiques.

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Permyakova, Anastasia. "Matériaux à base de solides hybrides poreux de type MOFs pour le stockage intersaisonnier d’énergie solaire." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLV031/document.

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Abstract:

L’évolution rapide des technologies de stockage d’énergie requiert la mise en point de nouveaux matériaux plus performants afin d’utiliser l’énergie relative à l’adsorption d’un fluide (eau) pour restituer l’énergie solaire préalablement stockée sur une période courte (heures) ou prolongée (inter saisonnière). Ces matériaux sont des sels inorganiques (chimisorption de l’eau), des adsorbants physiques ou des composites (sel inorganique dans une matrice poreuse).Les polymères de coordination poreux (PCPs) ou ’Metal-Organic Frameworks‘ (MOFs) sont des solides poreux hybrides dont la structure cristalline résulte de l’association de ligands organiques polycomplexants et de briques inorganiques interagissant par liaisons fortes. Les MOFs présentent une plus grande diversité chimique et structurale par rapport aux solides poreux inorganiques, ce qui permet de varier ‘à la carte’ leur caractère amphiphile, leur volume poreux, la taille et la forme des pores.Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié en premier lieu une série de MOFs poreux et stables dans l’eau, construits à partir des cations métalliques à haut degré d’oxydation (Fe3+, Al3+, Cr3+, Ti4+, Zr4+) et de ligands polycarboxylates. Nous avons choisi cette série de MOFs en tant qu’adsorbants physiques tout en évaluant dans un second temps leur capacité en tant que matrices d’immobilisation de sels inorganiques.L’étude des propriétés d’adsorption d’eau des MOFs seuls a démontré leurs grandes capacités d’adsorption conduisant ainsi à des densités énergétiques relativement élevées pour des systèmes en physisorption pure. La synthèse du MOF le plus performant de cette série (MIL-160(Al)) a été mise à l’échelle. Ce matériau a ensuite été mis en forme et ses propriétés de stockage de chaleur ont été évaluées dans un prototype de laboratoire (réacteur ouvert).Les applications de stockage inter saisonnier requièrent des matériaux avec une densité énergétique plus élevée par rapport à celle des adsorbants physiques et à ce titre, les composites qui résultent de l’encapsulation de sels inorganiques au sein de matrices poreuses sont intéressants en termes de densité énergétique et de stabilité chimique. De ce fait, le deuxième chapitre porte sur l’exploration d’une série de MOFs en tant que matrices d’encapsulation de sels afin de préparer des composites pour le stockage de l’énergie.Les MOFs sélectionnés permettent d’étudier l’influence de certains paramètres de la matrice (balance amphiphile, volume/taille des pores) sur les propriétés d’adsorption d’eau des composites. Les capacités de stockage énergétique des composites ont été évaluées dans les conditions d’utilisation d’un système de stockage d’énergie.Finalement la capacité de stockage élevée et la bonne stabilité de cyclage (adsorption-désorption) des deux meilleurs composites à base de matrices mésoporeuses (MIL-100(Fe) et MIL-101(Cr)) confirment l’intérêt de ces solides pour ce type d’application
Nowadays the forceful development of the energy storage technologies requires the design of novel adsorbents. Energy reallocation concept allows storing renewable solar energies at short (hours) and long term (inter seasonal) using adsorption method. Energy storage materials can be divided in chemical storage materials, physical storage materials and composite materials (inorganic salt in porous matrix).Metal-Organic Frameworks (MOFs) are a new class of porous crystalline materials that are built from an inorganic subunits and organic ligands defining an ordered structure with regular accessible porosity. In comparison with other classes of porous solids, MOFs display a higher degree of versatility (chemical composition, topology) and tunable amphiphilic character, pore volume, pore size, shape, etc.In this work, we have studied a series of water stable porous metal carboxylates made from cheap metal cations (Fe3+, Al3+, Cr3+, Ti4+, Zr4+) and polycarboxylate linkers as pure physical adsorbents and as host matrices of salts for the design of composite adsorbents. The study of the adsorption properties of pure MOFs in conditions of thermal energy storage system has shown high water adsorption capacity and high energy storage densities.The most promising MOF from this series namely MIL-160(Al) has been prepared at large scale, processed as pellets and then evaluated in open-reactor prototype.The second chapter has been focused on the first exploitation of a series of Metal Organic Framework (MOFs) as host matrices of salts for the preparation of composite sorbents for heat storage application.Indeed, inter seasonal energy storage requires materials with higher energy densities (composite and chemical storage materials), than physical sorption materials can offer. We have selected a series of MOFs differing by their amphiphilic balance and pore volume in order to investigate the impact of such physico-chemical properties on the water sorption properties of composites. The energy storage capacity of salt-MOFs composites has been evaluated in representative conditions of thermal storage devices. The high energy storage capacity and good stability under numerous adsorption-desorption cycles for two composites based on mesoporous MIL-100(Fe) and MIL-101(Cr) confirm the potentiality of such composites for this application

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Akinnifesi, Josiah. "Synthèse par décharge luminescente radio-fréquence de matériaux composites métal-polymère. Etude des propriétés de transport électrique et diélectrique." Toulouse 3, 1992. http://www.theses.fr/1992TOU30149.

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Abstract:

Ce travail porte sur la synthese et la caracterisation des materiaux composites metal-polymeres obtenus par decharge luminescente radio-frequence. La premiere partie est axee sur les notions generales de decharge et de plasma qui controlent les processus physiques lies a l'interaction electron-gaz. La technique de depot combine la pulverisation d'une cathode metallique et la dissociation et polymerisation du propane dans un melange propane-argon. La correlation du rapport des raies d'emission optique de carbone et du metal avec la composition des films facilite l'obtention des compositions souhaitees. Les analyses ir, raman et esca/xps mettent en evidence dans les couches la nature des liaisons chimiques et la presence de structure graphitique qui s'accroit a mesure que la fraction volumique d'or augmente. L'analyse thermogravimetrique montre une stabilite thermique de la matrice jusqu'a 200c. Les caracteristiques courant-tension en continue montrent un phenomene de piegeage correspondant a la conduction d'un courant limite par charge d'espace. Les proprietes dielectriques en alternatif dans la gamme de frequence 10#-#3 10#6 hz pour differentes fractions volumiques de metal montrent une evolution du regime resistif domine par la conductivite a basse frequence au regime capacitif domine par la polarisation, avec une zone de transition entre 10#2 et 10#4 hz. Les variations brutales des proprietes dielectriques pour des fractions volumiques d'or superieures a 0,04 semblent etre liees a l'apparition de graphite. Des pics de relaxation apparaissent entre 10#2 et 10#4 hz et semblent correspondre au temps de formation de la charge d'espace

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Flahaut, Emmanuel. "Synthèse par voie catalytique et caractérisation de composites nanotubes de carbone - métal - oxyde. Poudres et matériaux denses." Toulouse 3, 1999. http://www.theses.fr/1999TOU30196.

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Abstract:

Les nanotubes de carbone (ntc) ont ete decouverts en 1991 par iijima. La reduction selective de solutions solides d'oxydes (al 2 2 xfe 2 xo 3, mg 1 ym yal 2o 4 et mg 1 zm zo avec m = fe, co, ni ou alliages) par des melanges h 2ch 4 nous a permis d'obtenir des particules metalliques nanometriques a temperature elevee sur lesquelles la decomposition catalytique de ch 4 permet la formation de ntc. Des poudres composites ntc-m-oxyde sont ainsi preparees. L'etude des parametres de synthese est basee sur une caracterisation macroscopique s'appuyant sur des mesures de surfaces specifiques, correlee a des observations en microscopie electronique. Nous avons montre que les ntc se forment lors de la montee en temperature, a partir de 850\c. Les ntc prepares sont pour la plupart mono ou bi-feuillets et leurs diametres internes sont compris entre 0,8 et 6 nm. Seules les particules suffisamment petites ( 6 nm) conduisent a des ntc. Ceux-ci sont generalement regroupes en faisceaux dont le diametre est inferieur a 50 nm et dont la longueur peut depasser 100 m. Des ntc isoles ont ete obtenus par traitement acide de la poudre ntc-co-mgo mais une partie des particules de cobalt subsiste, encapsulees dans des couches de graphene. L'oxydation menagee de la poudre, prealablement au traitement acide, permet d'augmenter la teneur en carbone jusqu'a 94% at. Des composites massifs ont ete prepares par frittage sous charge, et par extrusion a chaud dans le but d'aligner les ntc. L'extrusion est facilitee par la presence de metal, et plus encore par la presence conjointe de metal et de ntc. Ces derniers conferent aux composites une conductivite electrique de l'ordre de 1 s. Cm 1. L'effet d'alignement des ntc dans les echantillons extrudes est verifie par une anisotropie de conductivite electrique. Les caracteristiques mecaniques (charge a la rupture et tenacite) des composites incluant des ntc sont comparables a celles des composites n'en contenant pas, bien que leur densification soit jusqu'a 10% plus faible.

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Gaudon, Alexandre. "Matériaux composites nanostructurés par séparation de phases dans le système silice - zircone." Limoges, 2005. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/04090e61-c42c-4fa5-a005-6843abcb42da/blobholder:0/2005LIMO0033.pdf.

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Abstract:

Ce travail est consacré à la synthèse, par voie sol-gel, de matériaux composites nanostructurés. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés au système binaire précurseur de silice et de zircone. Les évolutions microstructurales de ces matériaux, en fonction de la température de traitement thermique, ont été étudiées par diffusion centrale des rayons X, diffraction des rayons X et microscopie électronique en transmission. Une séparation de phase à l'échelle nanométrique, préalable à la cristallisation et constituée de zones interconnectées respectivement riches en silicium et en zirconium, a été mise en évidence après des traitements thermiques à 600°C. Ces zones servent de matrice à partir de laquelle la cristallisation apparaît, ainsi durant un traitement thermique à 1000°C des cristaux nanométriques de zircone apparaissent dans la zone précédemment enrichie en zirconium. Il est ainsi possible d'obtenir un matériaux composite nanostructuré dont la microstructure est contrôlée par le choix de la température et de la durée de traitement thermique. Dans la continuité de cette étude, nous nous sommes ensuite attachés à appliquer ces résultats au cas des couches minces de silice – zircone et à des matériaux potentiellement luminescents dans les systèmes ZrO2 – Eu2O3 – SiO2 et ZnO – SiO2
This work is devoted to the synthesis of nanocomposite via a sol-gel process. We have more specifically focused our attention to the silica – zirconia system. Microstructural properties of these materials were investigated by small angle X-ray scattering, X-ray diffraction and transmission electron microscopy. After 600°C heat treatments, a nanoscaled amorphous phase separation consisting in silicon-rich and zirconium-rich interconnected domains was shown to be present. For higher heat treatments the crystallization of zirconia nanocrystals occurs in the previously formed zirconium-rich region. The size and spatial distribution of crystalline particles, dispersed in the amorphous silica-rich matrix, are controlled by the annealing conditions. Finally we have extended this study to silica – zirconia thin coatings and to potentially luminescent materials in the ZrO2 – Eu2O3 – SiO2 and ZnO – SiO2 systems

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Lacoste, Éric. "Modélisation numérique de l'écoulement d'un métal liquide à travers une préforme fibreuse pour l'élaboration de matériaux composites à matrice métallique." Bordeaux 1, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR1A518.

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Abstract:

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

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Lacoste, Éric. "Modélisation numérique de l'écoulement d'un métal liquide à travers une préforme fibreuse pour l'élaboration de matériaux composites à matrice métallique." Bordeaux 1, 1992. http://www.theses.fr/1992BOR10672.

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Abstract:

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

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Osso, Dominique. "Élaboration de nanocomposites alumine-métal (Fe, Cr, Ni) par mécanosynthèse." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_OSSO_D.pdf.

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Abstract:

Des matériaux composites alumine-alliages (Fe, Cr, Ni) ont été élaborés par mécanosynthèse. Ces poudres composites sont obtenues par broyage réactif à haute énergie d'un mélange de poudres d'aluminium et d'oxydes métalliques. Les matériaux ainsi synthétisés ont la caractéristique d'être des matériaux à grains nanocristallins. Les mécanismes réactionnels, intervenant lors du broyage, pour des systèmes simples alumine-métal et pour des systèmes complexes alumine-alliages ont été étudiés. Un large domaine de composition de la phase métallique est abordé. Le broyage réactif en présence de fluide est aussi étudié ainsi que l'effet d'une activation mécanique sur la réaction d'oxydoréduction. Un schéma d'interprétation simple est proposé pour expliquer les observations. Les évolutions à haute température des poudres ainsi obtenues sont présentées. Nous nous intéressons plus particulièrement à l'évolution de la composition chimique des phases, à la croissance des grains et à la microstructure des poudres consolidées soit par frittage classique soit par frittage sous charge

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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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Kang, Chi-Hang. "Une famille d'éléments hybrides singuliers pour l'étude des plaques fissurées métalliques et composites." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD362.

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Abstract:

Une technique conforme et convergente d'éléments finis singuliers est présentée pour le calcul des facteurs d'intensité de contrainte dans les structures fissurées avec matériaux isotopes, anisotropes ou composites. Elle est basée sur la formulation des éléments finis hybrides métis de déplacement. Selon le type de chargement appliqué, nous avons traité des plaques fissurées en état de membrane ou en flexion. Les solutions asymptotiques de champ singulier de contraintes au voisinage du fond de la fissure sont introduites dans un élément singulier par la discrétisation du champ de contraintes. Nous garderons également dans les éléments singuliers, la partie régulière du champ des contraintes afin qu'ils puissent avoir des dimensions de l'ordre de la longueur de la fissure. Afin d'assurer la convergence de l'élément, il est nécessaire d'introduire non seulement la singularité des contraintes mais également celle des déplacements/déformations dans les éléments singuliers. La singularité de déplacement/déformation est obtenue par celle de la matrice jacobienne de l'élément isoparamétrique, en positionnant les nœuds d'interface au quart des côtés des éléments comme dans l'élément de Barsoum. Ces techniques permettent de déduire diverses méthodes de calcul des facteurs d'intensité de contraintes KM : 1) MCI : les KM peuvent être directement obtenus par résolution de l'équation structurale du système. 2) MCII : Les KM peuvent être indirectement obtenus par chaque élément singulier après la solution de l'équation structurales du système. 3) MD : les KM peuvent être indirectement obtenus en fonction de valeurs des déplacements des nœuds de l'élément singulier situés sur les lèvres de la fissure. Pour la plaque fissurée en flexion, l'apparition de nature tridimensionnelle de KM et la non linéarité de fermeture de la fissure dans la zone de compression, nous conduisent à combiner les éléments 3-D hybride métis singuliers et la méthode mixte du problème de contact. De nombreux exemples sont traités numériquement pour l'évaluation de la méthode présentée. Pour le problème de plaque fissurée en état de membrane, les éléments HSM ont montré une haute convergence des facteurs d'intensité de contraintes, tant pour les matériaux isotropes qu'anisotropes. Pour le problème de plaque fissurée en flexion, les résultats présentés sont en bon accord avec les solutions théoriques de Hartranft et Sih, malgré un maillage grossier. Les autres tests numériques (3-D, plaque composite stratifiée, fermeture de fissure) ont également prouvé que les éléments présentés assurent une analyse performante de la structure fissurée ou non.

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Chausson, Sophie. "Synthèse et utilisation de matériaux hybrides lamellaires pour l'élaboration et la caractérisation de nanocomposites polymères." Caen, 2009. http://www.theses.fr/2009CAEN2047.

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Abstract:

L’objectif de la thèse est d’élaborer des matériaux hybrides organiques-inorganiques lamellaires originaux et de les disperser dans une matrice polymère afin d’obtenir des nanocomposites. La mise en œuvre des nanocomposites s’est faite à chaque fois dans deux types de matrices, le polyéthylène (PE) et le polyamide-12 (PA-12). Deux types d’hybrides lamellaires y ont été dispersés. Le premier est l’oxyde lamellaire KTiNbO5, modifié chimiquement par intercalation d’alkylamines de différentes longueurs de chaîne carbonée pour améliorer sa compatibilité avec les différentes matrices polymères. La dispersion de ces matériaux hybrides a permis d’améliorer plusieurs propriétés des matrices hôtes comme la stabilité thermique, la résistance mécanique et la résistance au feu. La deuxième famille de matériaux élaborés est celle des phosphonates de cuivre lamellaires porteurs de chaînes alkyles de différentes longueurs. L’objectif de cette étude est de préparer un matériau hybride avec un métal de transition en vue de son incorporation dans le polymère. Une étude structurale approfondie de la série homologue a mis en évidence deux types de composés : hydratés pour les chaînes alkyles courtes (nombre de carbone ≤10) et déshydratés pour les chaînes carbonée n≥10. Ces deux types structuraux ont montré des comportements magnétiques différents. Enfin, l’incorporation de ces charges dans les matrices polyéthylène et polyamide-12 a révélé que la nature covalente de la liaison chimique entre la partie organique et le feuillet inorganique ne permet pas d’obtenir un état d’exfoliation suffisant pour bénéficier de l’effet ‘nano’ sur les propriétés physiques
The aim of this work is to elaborate original lamellar hybrid materials and disperse them in a polymer matrix to obtain nanocomposites. They have been prepared using two different matrixes, one apolar (polyethylene) and one polar (polyamide-12). The two lamellar hybrid systems have been dispersed in these matrixes and studied as part of the hybrid nature. The first one, the lamellar oxide KTiNbO5, has been chemically modified with alkylamines having different carbon chain lengths in order to be compatible with the different polymer matrixes. The dispersion of such materials has allowed improving several properties like thermal stability, mechanical resistance and fire resistance. The second family studied is the copper alkylphosphonate one. They have been prepared with different alkyl chain lengths. The aim of this study is to prepare a hybrid material with a transition metal and to disperse it in the polymer matrixes. A deep structural study of the homologue series has revealed two types of compounds: hydrated for the short alkyl chains (number of carbon atoms≤10) and dehydrated for the alkyl chains with n≥10. These two structural types have shown different magnetic behaviours. Finally, the incorporation of these fillers in polyethylene and polyamide-12 has revealed that the chemical nature of the bond which links the organic part to the inorganic one of the hybrid does not allow obtaining an efficient exfoliation mechanism

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Boukerma, Kada. "Propriétés interfaciales de nouveaux composites conducteurs à base de polypyrrole utilisés comme charge pour des polymères thermoplastiques." Paris 7, 2005. http://www.theses.fr/2005PA077198.

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Abstract:

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés, dans un premier temps à la préparation d'une série de poudres de PPy à dopage mixte (Cl/AOT) et (HSCVAOT) par une polymérisation oxydative en utilisant le surfactant anionique di(2-éthylhexyl) ester de l'acide sulfosuccinique (AOT). Les résultats de l'analyse élémentaire et l'XPS ont montré que le surfactant est incorporé dans la structure de polypyrrole et améliore la conductivité à une valeur optimale correspondant à un rapport Py/AOT= 7/1. En outre, le surfactant minimise l'énergie de surface des ces poudres de PPy, ce qui améliore leur dispersion et leur adhésion dans une matrice de polypropylène ainsi que la conductivité du composite final PP/PPy-AOT. Dans un second temps, nous avons mené une étude physicochimique de nouveaux composites argile/PPy et carbure de silicuim/PPy, en terme de composition chimique en surface par XPS et des mesures de conductivité électriques et enfin une étude morphologique et mécanique des polymères chargés par ces composites. Nous avons mis en évidence le rôle du surfactant acide dodécylbenzosulfonate (DBSA) sur ces propriétés et avons conclu que les surfactants sont un composants essentiel pour le développement de nouvelles charges conductrices à base de polypyrrole
In this work, we report first on the preparation of a series of PPy powders by oxidative polymerization in aquous soulution with mixed doping (Cl/AOT) and (HSCVAOT) by using an anionic surfactant, sodium bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate (AOT). Elemental Analyses and XPS confirmed that the surfactant is incorporated into the PPy structure. The addition of AOT enhance the conductivity of PPy with an optimal value corresponding to molar ratio Py/AOT =7/1. Moreover the surfactant has the effect to minimize the surface energy of PPy, which improves their dispersion and their adhesion in a matrix of polypropylene as well as the conductivity of the final composite obtained PP/PPy-AOT. In the second time, we investigated the physico-chemical properties of new clay/PPy and silicon carbide/PPy composites. We characterized them in terms of chemical composition on the surface and the bulk by XPS and elemental analysis, and conductivity measurements. In addition the morpholocical and mechanical properties were investigated for this new composites filled polymers. We have shown the surfactants (here DBSA) has a dramataic effect on these physicochemical properties and that they constitute an essentiel building block in the development of novel fillers based on polypyrrole

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Thommerel, Emmanuel. "Elaboration et études des propriétés physico-chimiques de matériaux composites polymère/métal et piezoélectrique/alumine : extraction, structures et rôle sur l'environnement." Toulon, 2001. http://www.theses.fr/2001TOUL0009.

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Abstract:

De nouveaux systèmes de transducteurs (marqueurs piézo-électro-magnétiques ou PEM) pour détection à distance ont été mis en oeuvre. Ils sont constitués de deux parties distinctes : (a) un capteur piézoélectrique à base de céramique (Pb. La)(Zr. Ti)O3 (ou PLZT) et (b) une antenne élaborée à partir de matériaux composites métal/polymère. Dans un premier temps, l'étude physico-chimique d'antennes réalisées à partir de composites granulaires métal / polymère a été effectuée. Ces antennes peuvent être élaborées par gravure mécanique de supports composites dont la composition métallique est proche de la composition de percolation électrique. Plusieurs séries de composites ont été élaborées: le composant polymère est le sulfure de polyphénylène -PPS- et les phases granulaires métalliques sont successivement Al, Fe, Ni, W, Zn. Des analyses par spectroscopîe d'impédance complexe électrique ont été effectuées sur chaque composite dans toute la gamme de fraction volumique de métal (de 0 à 1). Les réponses électriques (composantes R, L et C fonction de la fraction volumique en métal) ont été modélisées en faisant appel à l'approximation du milieu effectif (AME): une approche nouvelle prenant en compte la diversité des distributions granulome triques a été développée. Cette approche permet de relier étroitement les réponses électriques aux distributions et tailles de grains métalliques. La théorie de la percolation a été de même mise enjeu. Des exposants critiques (s et t) issus des lois en puissance ont été déterminés pour chaque famille de composites, afin d'interpréter les valeurs de conductance, au-dessous (loi en (c-C). Afin d'évaluer la tenue à la corrosion en milieu acide, une étude de la corrosion en fonction du temps de ces systèmes a été effectuée. Le modèle de percolation a été appliqué : du fait de la corrosion, les exposants critiques évoluent en fonction du temps. Dans une seconde étape, une étude de céramiques pié/o-électriques élaborées à partir de composites (PLZT) / alumine a été réalisée. Le rôle de l'alumine est de moduler les caractéristiques piézoélectriques afin de permettre une certaine sélectivité en fréquence des marqueurs. Les composites polarisés ont été caractérisés par diffraction de rayons X, par microscopies électroniques à balayage et en transmission. Des mesures électriques par spectroscopie d'impédance complexe ont permis de caractériser les comportements au voisinage des fréquences de résonance de systèmes céramiques/ électrodes. L'augmentation de la teneur en alumine induit une diminution de fréquence de résonance et un affaiblissement de l'amplitude de résonance. La modélisation par un circuit électrique RLC équivalent a permis d'attribuer ies modifications des réponses piézoélectriques (fréquence et amplitude de résonance) aux modifications de la phase piézoélectrique PLZT et de la micro structure de la céramique, induites par la présence de phase d'alumine insérée dans la céramique. L'accroissement de la résistance R est ainsi clairement attribué à la dégradation des phases piézoélectriques. L'augmentation de la capacitance C est liée à la diminution des constantes élastiques, diminution induite par des joints de grains plus faibles. L'inductance L associée aux masses moyennes du système reste pratiquement invariante compte-tenu de la teneur limitée en alumine. Enfin une application industrielle est présentée
New transducer systems (plezoelectro magnetic or PEM) for deteetion from a distance have been implemented. They are made of two distinct parts: (a) a ceramic-based piezoelectric sensor (Pb, La)(Zr, Ti)03 (or PLZT), and (b) an antenna made of metal/polymer composites. The first step was to carry out the physico-chemical study of antennas made of granular metal/polymer. These antennas can be elaborated using mechanical engraving of composite stands which have a similar metal composition to that of electric percolation. Several series of composites were elaborated: the polymer component is polypheovlene sulphur -PPS- and metallic granular phases are successively Al, Fe, Ni, W, Zn. Each composite in the whole range of metal volume fraction (from 0 to 1) was tested by electrical complex spectrometry. The electric responses (R. L and C components function of metal volume fraction) were modelled by resorting to medium effective approximation (MEA): a new approach taking into account the diversity of size distribution was developed. This approach makes it possible to closely link electric responses to the distributions and sizes of metallic grains. The percolation theory was also used. Critical exponents (s and t) stemming from laws in power were determined for each composite family, so as to interpret the conductance values, under (law in (-3>}'!) and over (law in (-C)') the percolation point (volume fraction <&cl. In order to assess the resistance to corrosion in an acid environment, a corrosion study according to the time of these systems was carried out. The percolation model was put into practice: because of corrosion, critical exponents evolve according to time. The second step was to carry out a study of piezo electric ceramics elaborated from composites (PLZT)/alumina. The role of alumina is to modulate the piezoelectric characteristics so as to permit a certain frequency discrimination of the markers. Polarised composites were characterised by X rays diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Electric measures by electrical complex made it possible to characterize the performance to the neighbourhood of ceramic/electrode systems resonance frequency. The increase in alumina content results in a decrease of resonance frequency and a weakening of resonance amplitude. Modelling through an equivalent electric circuit RLC has made it possible to ascribe the modifications of piezoelectric responses (frequency and resonance amplitude) to the modifications of the piezoelectric phase PLZT and the ceramic micro structure, resulting from a presence of an alumina phase inserted in the ceramic. The growth of the R resistance is thus clearly attributed to the degradation of me piezoelectric phases. The increase of C capacity is linked to the reduction of elastic constants. This reduction is induced by weaker grain boundaries. The L inductance associated with medium masses of the system stays practically unchanged considering the limited content in alumina

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Wang, Genwei. "Stabilité du nanotube de carbone : fabrication et comportement mécanique du composites à base des nanotubes." Cachan, Ecole normale supérieure, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00136102.

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Abstract:

Dans les premières parties, le flambage du nanotube de carbone sous ses poids propres a été analysé sous hypothèse de mécanique des milieux continus. Cela montre que le rapport critique de longueur/diamètre peut aller jusqu'à 106. On utilise aussi un modèle de poutre pour étudier la valeur critique de longueur pour que les deux nanotubes se collent sous action des forces de van der Waals. Ceci dans le but d'une guide de conception de nano interrupteur. La suite de la thèse est consacrée à la fabrication des composites à base de résine avec les renforts des particules de sic mais avec les nanotubes poussées dessus. Différents tests sous chargement statique et dynamique ont été utilisés pour étudier l'effet de ces renforts. L'observations microscopiques montrent par ailleurs que ces charges ont été dispersées de façon homogène
The stability of carbon nanotube under self weight is analyzed by continuum method. Research results show that the critical aspect ratio can reach to 106. Double cantileveled beam model is used to study the pull in instability of two carbon nanotubes under van der waals forces. The obtained results are useful for the critical design of carbon nanotube based nanoswitch. Carbon nanotube/sic (cnt/sic) hybrid structure are fabricated by chemical vapor despositon. Different loadings of cnt/sic are added into epoxy resin to make micro/nanoscale hybrid composites. The static and dynamic compressive tests are first made to study the renforcement of different filler. Sem observation on the facture surfaces shows that both carbon nanotube and sic particle are dispersed homogeneously

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Nony, Fabien. "Développement de nouveaux polymères hybrides polyarylacétyléniques : application à la réalisation de matrices pour composites thermostructuraux." Lyon, INSA, 2003. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2003ISAL0058/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement de nouvelles matrices pour composites thermostructuraux. La singularité de cette étude réside dans le développement de polymères hybrides de type poly(silylène-éthynylène-phénylène-éthynylène) visant à associer l'aptitude à la mise en œuvre et les propriétés mécaniques spécifiques des matériaux polymères à la stabilité thermique intrinsèque d'éléments inorganiques. Ces polymères ont révélé une stabilité thermique exceptionnelle mais des propriétés mécaniques limitées. Le mécanisme de réticulation a également été étudié. Différentes techniques de modification des prépolymères et réseaux ont été évaluées. L'empoisonnement de sites réactifs spécifiques a permis d'améliorer notablement l'ensemble des propriétés mécaniques des réseaux, tout en préservant leur stabilité thermique et leur processabilité. Les interactions fibre-matrice ont été étudiées sur composites modèles. Des composites ont également été réalisés par RTM et caractérisés
This study comes within the scope of developing new matrices for thermostructural composites. The particular interest of this work relies on the synthesis of hybrid poly(silylene-ethynylene-phenylene-ethynylene) polymers with the aim of combining the intrinsic thermal stability of inorganic elements with the processability and the specific mechanical properties of polymers. Characterization of these silicon-containing polymers have revealed outstanding heat-resistance but limited mechanical properties. The thermosetting mechanism has also been studied. All the results have been used to develop different polymers or thermosets modification paths. Poisoning the reactive groups implicated in a weakening process, lead to an obvious increase of all thermosets mechanical properties and the preserving of their thermal stability and processability. Fiber-matrix interactions have been investigated on model-composites. Carbon fiber-reinforced composites, made by RTM, have also been characterized

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Fragneaud, Benjamin. "Synthesis and characterization of polymer/carbon nanotubes composites : impact of polymer grafting on the surface of CNx MWNTs on the electrical and mechanical properties of the nanocomposites." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0124/these.pdf.

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Abstract:

New hybrid materials from the grafting of polystyrene on the surface of nitrogen doped carbon nanotube were synthesized. These chemically modified nanotubes were further used in the fabrication of polymer based nanocomposites. In these works, we studied the impact of the polymer grafted nanotubes on the electrical and mechanical properties of a polystyrene (PS) and a poly (butadiene-co-styrene) (PSBS) matrices. The grafted nanotubes have a better dispersion in a PS matrix as compared to the as received ones. Nevertheless, this kind of functionalization does not lower the percolation threshold since the grafted polymer layer electrically isolates the nanotubes each others. On the other hand, the mechanical reinforcement (PS matrix) increases when the nanotubes are polymer grafted. Furthermore, a stronger mechanical reinforcement is observed for large strain deformation. Concerning the nano-structured PSBS matrix, we observed a stronger mechanical reinforcement as compared to the PS matrix. The PS grafted nanotubes permit to connect the PS nano-domains of the matrix and consequently forms a percolating rigid network with a very low threshold (PC<0. 05 vol. %)
ADes nouveaux matériaux hybrides, provenant du greffage de polystyrène à la surface de nanotubes de carbone dopés azote (CNx MWNTs) ont été synthètisés et utilisés dans l’élaboration de nano-composites à matrice polymère. Dans ces travux de recherche nous avons étudiés l’impacte de ces nanotubes de carbone greffés polystyrène sur les propriétés mécaniques et électriques de matrices polystyrène (PS et poly (butadiène-co-styrène) (PSBS). Les nanotubes greffés ont une meilleure dispersion dans une matrice de polystyrène que les nanotubes sans traitement chimique. Cependant, ce type de fonctionnement ne permet pas de baisser le seuil de percolation électrique, puisque le greffage tend à isoler électriquement les nanotubes. Par ailleurs, nous avons observé une sensible augmentation de l’effet de renfort mécanique de la matrice PS quand les tubes sont greffés ; particulièrement quand les composites sont soumis à de grandes déformations. Dans le cas particulier d’une matrice nano structurée comme le PSBS, nous avons observé un effet de renfort mécanique beaucoup plus important quand les nanotubes étaient greffés. En effet, la couche de PS à la surface des CNx MWNTs connecte les domaines de PS du copolymère, permettant l’apparition d’un réseau percolant rigide avec un seuil de percolation très bas (PC <0. 05 vol%)

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Lepeytre, Cédric. "Matériaux hybrides organique-inorganique monophasés : synthèse et étude des paramètres conditionnant le solide." Montpellier 2, 1998. http://www.theses.fr/1998MON20014.

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Abstract:

Des materiaux amorphes, hybrides organique-inorganique de type silsesquioxane ont ete elabores a partir de monomeres organosilicies polyfonctionnels. L'hydrolyse-condensation selon le procede sol-gel, de monomeres (ro)#3si-z-si(or)#3 comportant des espaceurs organiques z de nature differente, a ete etudiee. Des precurseurs organometalliques mono-, bi- ou trialcoxysilyles comportant des groupements #6-arene chrome tricarbonyle ont ete hydrolyses. Ils conduisent a des solides amorphes qui ont ete caracterises par des methodes spectroscopiques et macroscopiques. Les etudes ir, rmn #1#3c et #2#9si cp mas ont mis en evidence la conservation de l'entite organometallique au sein du solide sans rupture de la liaison silicium-carbone. Ceci est confirme par les analyses chimiques elementaires. Les surfaces specifiques bet de ces solides ont ete mesurees. Une etude du comportement thermique a ete effectuee. L'etude systematique de l'influence de cinq parametres intervenant dans les reactions d'hydrolyse-condensation a ete realisee. Les parametres etudies sont : la nature du precurseur organique, le catalyseur, le solvant, la concentration du precurseur et le groupement hydrolysable. Il ressort de cette etude que les solides hybrides organique-inorganique obtenus par voie sol-gel sont cinetiquement controles. Tous les parametres etudies entrainent des modifications des caracteristiques physiques (texture, porosite, hydrophilie) et chimiques (reactivite vis a vis de cr(co)#6). - la structure moleculaire du precurseur apparait comme un parametre fondamental : les precurseurs a motif organique rigide conduisent a des solides de surface specifique elevee et de faible reactivite chimique alors que le precurseur a motif organique plus flexible conduit aux resultats inverses. - les proprietes des solides semblent etre peu influencees par la nature du catalyseur. - le solvant entraine des modifications de la texture des solides (surface specifique). - la concentration du precurseur a une influence sur la texture et la reactivite chimique du solide. - le groupement hydrolysable (si-ome ou si-h) induit des modifications de texture des solides. Dans le cas de l'hydrolyse des silanes h#3si-z-sih#3, la nature du motif organique z a la meme influence sur les proprietes du solide que dans le cas des alcoxysilanes.

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Bordeaux, Frédéric. "Mélange atomique exothermique et amorphisation en phase solide dans des composites de multicouches fines métal-métal préparés par co-laminage." Grenoble INPG, 1989. http://www.theses.fr/1989INPG0108.

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Abstract:

Etude des reactions exothermiques de melange atomique et d'amorphisation par reaction en phase solide dans des composites de multicouches fines metal-metal fabriques par co-laminage de rubans de materiaux purs ou d'alliages amorphes ou cristallises. La simulation numerique des reactions exothermiques est comparee aux resultats experimentaux et les utilisations possibles de ces composites en tant que fusibles de coupe circuit et alliages de brasure sont detaillees

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Massuyeau, Florian. "Études photophysiques d'un polymère conjugué nanostructuré : du film nanocomposite à la nanofibre." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2115.

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Abstract:

Ce travail de thèse comporte un volet Matériaux qui s’insère dans une thématique Nanomatériaux – Nanocomposites et un volet propriétés optiques relevant de la Nanophysique. Nous avons adressé les effets de nanostructuration d’un polymère conjugué semi-conducteur sur ses propriétés d’émission optique: le poly(p-phénylène vinylène) (PPV). Deux types de nanostructuration sont mis en œuvre: élaboration de films minces nanocomposites polymère – nanotubes de carbone (NTC); élaboration de nanofibres. Les films minces nanocomposites PPV/NTC sont préparés par drop-casting pour diverses concentrations de NTC et dilutions du précurseur du PPV. Leurs propriétés optiques se trouvent fortement modifiées par ces différents paramètres. L’effet sur la photoluminescence de l’interaction entre chaîne de polymère et NTC est discuté. Les nanofibres de PPV sont élaborées par une méthode d’imprégnation de membranes nanoporeuses. Selon les conditions de synthèse, deux types de morphologie sont obtenus: nanofils ou nanotubes. Des propriétés de photoluminescence très différentes selon la morphologie nanofil-nanotube sont mises en évidence. Ainsi, pour les nanotubes de PPV le rendement quantique d’émission est fortement renforcé et une nouvelle bande d’émission proche de 450 nm apparaît, présentant un déclin très lent. L’ensemble des résultats de photoluminescence est interprété et discuté à l’aide d’un travail théorique visant à décrire la structure moléculaire et supramoléculaire de ces nanostructures en terme de distribution de segments conjugués (effets intrachaîne/interchaîne, taille des segments). Il s’appuie sur un modèle phénoménologique et sur des calculs de chimie quantique moléculaire
This PhD. Thesis is aimed at the investigation of organic nanomaterials presenting original photophysical properties. We address the consequences of nanostructuration on the absorbing and emissive properties of poly(p-phenylene vinylene) (PPV), a prototypal semiconducting conjugated polymer for light emitting diode applications. On one hand we investigate quasi-two dimensional thin composite films of PPV loaded with carbon nanotubes (CNT). On the other hand, we achieve the synthesis of quasi-one dimensional PPV nanofibers exhibiting optical properties different from the bulk, which are possibly related to a near confinement regime of the photoexcited species. The PPV/NTC nanocomposite thin films are prepared by drop casting for several concentrations of PPV precursor polymer and for increasing CNT loads. The optical properties are strongly modified by these synthesis conditions. The interacting effects between polymer chains and CNT on the photoluminescence properties are discussed. The PPV nanofibers are elaborated by the wetting template method in nanoporous membranes. Depending on the synthesis conditions, we obtain either nanowires or nanotubes. These objects present different emissive characteristics. In PPV nanotubes, the quantum yield is increased and a new long-lived photoluminescence band is observed around 450 nm. We discuss the experimental results with two theoretical approaches: (i) molecular calculations of oligomers in order to find the most probable optical transition energies in short chains; (ii) a phenomenological model based on the distribution of conjugated segment lengths, allowing for a better understanding of both intrachain and interchain interactions

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Poncet, Mélissa. "Effet de l'incorporation de systèmes hybrides sur les propriétés mécaniques de matériaux composites à matrice époxyvinylester et polyester insaturé." Thesis, Paris, ENMP, 2013. http://www.theses.fr/2013ENMP0025/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte sur l'élaboration d'un matériau composite à matrice thermodurcissable incorporant des renforts nanométriques et/ou une phase élastomère, permettant d'améliorersa rigidité, son amortissement et sa résilience. Pour cela, nous avons réalisé des formulations baséessur des matrices époxyvinylester, renforcées ou non par une phase élastomère et chargées de montmorillonite ou de sépiolite. Nous avons étudié leurs propriétés visco-élastiques par analyse modaleexpérimentale et leurs propriétés à l'impact par des essais d'impact par chute de masse. Nous avonsdéterminé la microstructure des composites fabriqués en nous appuyant sur la diffraction des rayonsX et des observations en microscopie électronique. Des modèles d'homogénéisation, fondés sur lemodèle de H ALPIN -T SAI et adaptés aux matériaux composites étudiés, ont été développés afin dedisposer d'un outil permettant de relier explicitement la rigidité des composites à leur morphologie.Une analyse paramétrique approfondie a permis de déterminer les caractères morphologiques lesplus influents et d'évaluer la performance des procédés de mise en œuvre au regard des renforcements mécaniques obtenus. Expérimentalement, l'incorporation de montmorillonite ou de sépiolite a conduit à une augmentation significative du module élastique et la présence d'une phase élastomère dans la résine a permis de doubler l'amortissement et d'augmenter la résilience. Finalement, les formulations les plus performantes ont été retenues pour la fabrication de composites renforcés de fibres de verre. L'amélioration des propriétés mécaniques se retrouve, dans une moindre mesure, dans lesprototypes réalisés. La pertinence de l'utilisation de ces matériaux à l'échelle industrielle a été évaluée
This thesis focuses on the development of a thermosetting matrix composite incorporating nanoscale reinforcements and/or an elatomeric phase to improve its stiffness, damping and resilience.To do so, we made formulations based on epoxy vinyl ester matrices, filled or not by an elastomeric phase, and reinforced with montmorillonite or sepiolite. Their viscoelastic properties were studied usingexperimental modal analysis and their impact properties were investigated using drop weight impacttesting. The microstructure of these composites was examined using X-ray diffraction and electronmicroscopy observations.Homogenization models based on H ALPIN -T SAI model and adapted to the studied composites were developed to provide a tool able to explicitly link the stiffness of the material to its morphology.A detailed parametric analysis allowed to determine the most influential morphological characteristics and to assess the efficiency of the process regarding the mechanical stiffening obtained.Experimentally, the incorporation of montmorillonite or sepiolite led to a significant increase in the elastic modulus and, with the presence of an elastomeric phase in the resin, the damping was doubled and the resilience was increased.Finally, the most efficient formulations were used to manufacture glass fibers reinforced composites.The improvement in mechanical properties was found, to a lesser extent, for the manufactured prototypes.The relevance of the use of these materials on an industrial scale was evaluated

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Antar, Zied. "Éco-composites polymères conducteurs (CPC) pour la production d'énergie renouvelable." Lorient, 2012. http://www.theses.fr/2012LORIS283.

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Abstract:

L’augmentation incessante de la consommation mondiale des énergies fossiles risque de plonger notre planète dans une pénurie de ressources énergétiques dans quelques dizaines d’années. Les énergies renouvelables semblent être une excellente alternative pour la production d’une énergie durable et verte. L’objectif de ce travail est d’élaborer des Composites Polymères Conducteurs (CPC) pour la production et le stockage d’énergie. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés au développement d’un absorbeur solaire à base de CPC préparés à l’état fondu en dispersant une charge conductrice (graphite et/ou nanotubes de carbone) dans une matrice polymère isolante (PLA et PA12). Leurs propriétés thermo-optiques ont été mesurées et une étude de leur durabilité a été réalisée. Dans une seconde partie, des CPC possédant un pouvoir thermoélectrique ont été préparés par voie fondue et solvant par polymérisation in situ. Diverses formulations ont été testées et des facteurs de mérite ZT très encourageant ont été obtenus
Owing to the finite supply of fossil fuels and the negative public opinion surrounding nuclear energy, alternative energy resources are the subject of considerable research on a global scale. The aim of this work is to develop a Conductive Polymer Composite for energy harvesting and storage. The first part of this work was dedicated to the development of solar absorber. In fact, CPCs were prepared by melt processing where conductive fillers (graphite and/or carbon nanotubes) were dispersed in an insulate polymer matrix (PLA and PA12). Indeed, thermo-optical properties were measured and the durability of the CPC was checked by controlling the evolution of their mechanical properties during a weathering test. In a second step, CPC with good thermoelectric power were prepared using two routes: melt blending process and solution in-situ polymerization. Various formulations have been tried and some rather interesting results were obtained by recording encouraging values of figure of merit ZT

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Miot, Stéphanie. "Rupture de structures composites stratifiées sous chargements statique et de fatigue." Aix-Marseille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX11016.

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Abstract:

L’utilisation des matériaux composites est en plein essor depuis quelques années, notamment dans le secteur aéronautique. C’est dans le cadre d’un partenariat avec Eurocopter que s’inscrivent ces travaux de thèse visant à analyser expérimentalement et à modéliser le comportement jusqu’à rupture de structures composites stratifiées sous chargements statique et de fatigue. Pour décrire le comportement mécanique des matériaux composites, plusieurs mécanismes de dégradation sont à considérer. Un modèle, basé sur la Mécanique de l’Endommagement, a récemment été développé au LMA. Il traduit les effets des endommagements transverse et de cisaillement, se caractérisant par la formation de petites fissures évoluant le long des fibres. Ce modèle a été intégré dans le code de calcul Abaqus/Standard afin d’étudier le comportement de structures stratifiées soumises à un chargement statique ou de fatigue. Les comparaisons essais / simulation ayant mis en évidence le fait que les critères de rupture classiques ne fonctionnent pas si le champ de déformation n’est pas homogène, une approche non locale a été développé. Basée sur un Volume Caractéristique de Rupture, elle permet de prendre en compte l’effet des concentrations de contraintes pour décrire la rupture de structures stratifiées. Une confrontation expérimentale a permis de valider le modèle de comportement associé à l’approche non locale pour divers matériaux, stratifiés et géométries pour des cas de chargements statiques. L’application aux cas de chargements de fatigue est encore à l’étude. Toutefois, les premières comparaisons entre les résultats de simulations et les essais sont encourageants
Recent developments in the aeronautics industry have accelerated interest in the use of composites as primary structural materials. This project is based on a collaboration with Eurocopter. The objectives are to experimentally analyse and model the behaviour until failure of laminated composite structures under static and fatigue loadings. To describe the mechanical behaviour of composite materials, several damage mechanisms have to be considered. A model, based on the Continuum Damage Mechanics and recently developed at the LMA, takes into account the effects of transverse and shear damages characterized by the creation of small cracks which run along the fibres. This model was integrated into Abaqus/Standard in order to study the behaviour of laminated structures under static and fatigue loadings. The comparisons between experimental data and numerical simulations have proved that conventional failure criteria do not work if the strain field is inhomogeneous. A non local approach, based on the definition of a Fracture Characteristic Volume, has been developed. This method takes into account the effects of stress concentrations on the failure of laminated structures. Comparisons with experimental data allows to valid thebehaviour model associated to the non local approach for various materials, laminates and geometries in the case of static loading conditions. The application in the case of fatigue loading is in progress and first results are promising

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Costa, Nathalie. "Matériaux hybrides organominéraux dérivés du ferrocène : synthèse, caractérisation et comportement électrochimique. Elaboration d'électrodes modifiées." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20242.

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Abstract:

L'hydrolyse - polycondensation sol-gel des derives du ferrocene conduit dans tous les cas a des precipites de couleur oranges au bout de temps variables dependant des concentrations en precurseur et en catalyseur. Ces poudres ont ete caracterisees par spectroscopie infrarouge et resonance magnetique nucleaire (#1#3c et #2#9si), qui montrent que la structure du precurseur moleculaire est conservee dans le solide sans rupture de liaison si-c durant le processus d'hydrolyse. Ces materiaux hybrides contiennent un atome de fer inclus au cur de la matrice de silice. Les poudres amorphes obtenues ne presentent aucune porosite et des surfaces specifiques faibles. L'etude du comportement electrochimique d'electrodes modifiees par des films de gels hybrides obtenus par co - condensation du trimethoxysilylferrocene et du 1, 1-bis(trimethoxysilyl)ferrocene avec si(ome)#4 montre que dans les solides obtenus a partir du ferrocene bis-silyle le transport de charge est de type diffusif ce qui est caracteristique d'une repartition homogene des unites redox. Par contre dans les cogels prepares a partir du ferrocene monosilyle le comportement inhabituel observe indique une structure heterogene du gel.

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Azria, David. "Matériaux fonctionnels par assemblage de microsphères composites de chitosane/collagène pour l’ingénierie tissulaire." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEP043.

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Abstract:

L’interruption du nerf périphérique à la suite d’une blessure conduit à une dégénération locale. Si l’interruption est trop grande, la croissance neuronale spontanée ne permet pas une récupération fonctionnelle du nerf. Parmi les différentes stratégies thérapeutiques, l’autogreffe est la plus efficace mais conduit à une morbidité au niveau du site donneur. Dans l’approche par ingénierie tissulaire que nous avons étudiée, des conduits de nerfs sont élaborés à l’aide de matériaux biocompatibles pour orienter la repousse et la régénération du nerf. Dans ce contexte, nous avons étudié des matériaux assemblés à l’aide de microsphères fonctionnalisées pour former un gradient de facteurs neurotrophiques afin de guider la régénération du nerf au sein d’un guide tubulaire. Nous avons étudié l’élaboration de microsphères de chitosane et collagène à partir d’une émulsion produite de manière contrôlée à l’aide d’une technologie microfluidique. La solidification des gouttelettes de l’émulsion ainsi formée a été réalisée par la diffusion de vapeurs d’ammoniac. La fonctionnalisation des microsphères a été étudiée et caractérisée à l’aide de molécules modèles fluorescentes, la FITC (Fluorescéine Isothiocyanate) et une protéine (BSA, Bovine Serum Albumin) couplée à la FITC. Ces microsphères fonctionnalisées ont été ensuite assemblées sous forme de membranes de plusieurs centimètres présentant un gradient de fonctionnalisation. Enfin, des études préliminaires ont montré la faisabilité d’une implantation chez l’animal par enroulement et suture des membranes au niveau du nerf sciatique. Ces travaux ont permis d’établir la preuve de concept de cette approche pour élaborer des conduits fonctionnels et devra être poursuivie par une étude de régénération nerveuse fonctionnelle
Injury of the peripheral nerve leads to local degeneration at the damaged site. If the injury results in a large nerve gap, spontaneous regeneration does not lead to functional recovery of the nerve. Among the several therapeutic strategies available, autograft is currently the most efficient technique but is associated with morbidity at the donor site. In the tissue engineering approach that we have investigated, nerve guides are typically elaborated with biocompatible materials to orient nerve outgrowth and regeneration. In this context, we have evaluated materials assembled with functionalized microspheres to form a gradient of neurotrophic factors with the aim of guiding nerve regeneration in the lumen of tubular conduits. We have studied the elaboration of chitosan and collagen microspheres from an emulsion generated in a controlled manner using a microfluidic technology. The solidification of the emulsion droplets was then achieved by the diffusion of ammonia vapors. The microspheres functionalization has been investigated and characterized using model fluorescent molecules, namely FITC (Fluorescein Isothiocyanate) and a protein (BSA, Bovine Serum Albumin) labeled with FITC. These functionalized microspheres were then assembled in the form of membranes with typical dimensions in the centimeter range, and exhibiting a functionalization gradient. Finally, preliminary experiments have demonstrated the possibility of animal implantation by rolling and suturing the membranes to a sectioned sciatic nerve. This work has allowed us to establish the proof of concept of this approach to elaborate functional nerve conduits and will need to be followed by complete study of functional nerve regeneration

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Goumghar, Amirouche. "Élaboration et étude des performances dynamiques de composite bio-sourcés à architecture hybride lin—verre." Electronic Thesis or Diss., Reims, 2023. http://www.theses.fr/2023REIMS002.

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Abstract:

L'utilisation des matériaux composites renforcés par des fibres végétales ne cesse de croitre dans divers secteurs tels que l'automobile et le packaging. Toutefois, le problème de leur sensibilité à l'humidité freine encore leur utilisation dans des applications exposées à des conditions environnementales extrêmes. Par conséquent, l'hybridation des fibres végétales avec des fibres synthétiques peut constituer une voie prometteuse pour améliorer certaines propriétés des composites à renfort végétal. C'est dans ce contexte que se situe le présent travail doctoral. Il présente une analyse expérimentale du comportement en fatigue par traction--traction et en fatigue par chocs à faible énergie de stratifiés non hybrides et hybrides lin-verre/époxyde. Une investigation de leur durabilité après un vieillissement hydrique jusqu'à la saturation est également présentée. À cette fin, plusieurs plaques des composites non hybrides et hybrides lin-verre/époxyde ont été élaborées par le procédé d'infusion sous vide. Dans un premier temps, nous avons réalisé une caractérisation en traction monotone des composites de l'étude et étudié la cinétique de diffusion de l'humidité au sein de ces matériaux. Les résultats de ces essais montrent que le remplacement de couches de lin par des couches de verre améliore nettement les propriétés mécaniques stratifié lin/époxyde et diminue également sa masse d'eau absorbée à saturation. Ensuite, des essais de fatigue cyclique ont été réalisés sur des éprouvettes composites non vieillies et vieillies. Ces essais de fatigue ont été couplés à la technique de l'émission acoustique afin d'identifier les mécanismes d'endommagement et leur chronologie d'apparition. Pour évaluer l'effet de la charge de fatigue sur la perte de rigidité, les boucles d'hystérésis et le facteur d'amortissement des composites non hybrides et hybrides ont été étudiées. L'analyse des signaux acoustique permet d'identifier trois classes de signaux acoustiques dans tous les composites étudiés. Ces trois classes sont attribuées aux principaux mécanismes d'endommagement comme la fissuration matricielle, la décohésion fibre--matrice et la rupture des fibres. Cette attribution est consolidée par des observations microscopiques obtenues à l'aide d'un microscope électronique à balayage. Enfin, des essais de fatigue par chocs à faible énergie ont été réalisés sur des échantillons composites non vieillis et vieillis. Les résultats obtenus montrent clairement que le composite lin/époxyde absorbe une grande partie de l'énergie d'impact en déformation élastique. Cependant, le stratifié verre/époxyde consomme cette énergie en endommagement et rupture. De plus, le vieillissement hydrique fragilise tous les composites étudiés et diminue leur résistance à la fatigue par chocs
The use of natural fibre-reinforced composite materials is growing in various sectors such as automotive and packaging. However, the problem of their sensitivity to humidity still hinders their use in applications exposed to extreme environmental conditions. Therefore, the hybridization of natural fibres with synthetic fibres can constitute a promising way to improve some properties of natural fibre-reinforced composites. It is in this context that the present doctoral work is situated. It presents an experimental analysis of the tensile-tensile fatigue and low-energy impact fatigue behaviour of non-hybrid and hybrid flax-glass/epoxy laminates. An investigation of their durability after water aging until saturation is also presented. To this end, several plates of non-hybrid and hybrid flax-glass/epoxy composites have been fabricated by the vacuum infusion process. First, we carried out a monotonic tensile characterization of the studied composites and evaluated the kinetics of moisture diffusion within these materials. The results of these tests show that the addition of glass layers to the flax/epoxy laminate improves its mechanical properties and also reduces its mass of water absorbed at saturation. Then, cyclic fatigue tests were performed on unaged and aged composite specimens. These fatigue tests were coupled with the acoustic emission technique in order to identify the damage mechanisms and their chronology of appearance. To evaluate the effect of fatigue loading on the loss of stiffness, hysteresis loops and the damping factor of non-hybrid and hybrid composites were investigated. The analysis of the acoustic signals makes it possible to identify three classes of acoustic signals in all the studied composites. These three classes are attributed to the main damage mechanisms such as matrix cracking, fibre/matrix decohesion and fibre breakage. This attribution is supported by microscopic observations obtained using a scanning electron microscope. Finally, low-energy impact fatigue tests were performed on unaged and aged composite samples. The obtained results clearly show that the flax/epoxy composite absorbs a large part of the impact energy and transforms it into elastic energy. However, the glass/epoxy laminate consumes this energy in damage and breakage. In addition, water aging weakens all the studied composites and reduces their resistance to impact fatigue

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Marcinkowska, Malgorzata. "Elaboration and characterization of mechanical properties of ceramic composites with controlled architecture." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSEI021/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse était de développer et de caractériser la microstructure et les propriétés mécaniques des céramiques bio-inspirées. L'alumine inspirée par la nacre fabriquée par texturation à la glace (freeze-casting), précédemment développée dans le cadre de la thèse de F. Bouville, a été choisie comme matériau de référence. La simplification et le changement d’échelle du procédé d’élaboration des matériaux ont été étudiés. Le procédé sophistiqué de freeze-casting a été remplacé par le pressage uniaxial à cru. Les mesures de diffraction des électrons rétrodiffusés ont confirmé le bon alignement après frittage des plaquettes d'alumine utilisées pour préparation du matériau. Le cycle de frittage assisté par effet de champs a été adapté à de plus grandes quantités de poudre céramique et d'additifs organiques. La deuxième partie du projet a été consacrée à la modification de l'interphase entre les plaquettes d'alumine, afin d’améliorer les propriétés mécaniques du matériau. Diverses possibilités ont été explorées: ajout de poudre de zircone, dépôt de zircone sur les plaquettes par réaction sol-gel ou substitution de la phase vitreuse par du graphène. Tous les matériaux obtenus ont été caractérisés par flexion quatre points sur des barrettes entaillées. La troisième partie de cette étude a porté sur le développement de composites multicouches métal/céramique, par frittage simultané d'alumine et de titane. L'épaisseur et la composition de la feuille de titane ont été modifiées pour étudier leur influence sur les phénomènes de diffusion lors du frittage. Les composites ont été caractérisés par MEB, EBSD, spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie et tomographie à rayons X au synchrotron. La fabrication simplifiée des matériaux permet de préparer des échantillons de plus grandes dimensions de céramiques inspirées par la nacre, sans passer par une étape de freeze-casting. Cependant, la croissance des grains doit être limitée pour maintenir de bonnes propriétés mécaniques. La modification de l'interphase entre les plaquettes d'alumine n'a pas amélioré les propriétés mécaniques des matériaux par rapport au matériau de référence. D'autre part, le dépôt de nano-zircone sur la surface des plaquettes semble prometteur et devrait faire l'objet d'études plus poussées. Dans le cas des composites alumine/titane, les composites architecturées multiéchelles ont été fabriqués de manière assez simple. Cependant, il est crucial d'éviter la fissuration des feuilles de métal afin d’améliorer les propriétés mécaniques
The goal of this thesis was to develop and characterize the microstructure and the mechanical properties of bioinspired ceramic composites. Nacre-like alumina fabricated by freeze-casting previously developed in Bouville thesis was chosen as a reference material. Simplifying and up-scaling material fabrication was intended. Architectural levels were added to the microstructure to further improve mechanical properties of the material. Sophisticated processing by freeze-casting was substituted by uniaxial pressing. Electron backscatter diffraction observations confirmed the good alignment of alumina platelets used to prepare the material. The field assisted sintering cycle was adapted to greater quantities of ceramic powder and organic additives. The second part of the project was dedicated to the modification of the interphase between alumina platelets. Various possibilities were explored: adding fine zirconia powder, depositing zirconia on the platelets by sol-gel reaction, or substituting the glassy phase by graphene. All obtained materials were characterized by four point bending on notched bars. The third part of this study was focused on the development of multilayered metal/ceramic composites, by simultaneous sintering of alumina and titanium. The titanium foil thickness and composition were varied. The composites were characterized by SEM, EBSD, energy dispersive X-ray spectroscopy and synchrotron X-ray tomography. Detailed microstructural and chemical characterization was performed to understand mechanisms of titanium diffusion into ceramic matrix. Simplified material fabrication allows to prepare larger samples of nacre-like ceramics. However grain growth should be limited to maintain good mechanical properties. Modification of the interphase between alumina platelets did not improve mechanical properties of the materials as compared to the reference material. On the other hand, depositing nano-zirconia on platelets surface seems promising and should be further investigated. In case of alumina/titanium composites, a multiscale architecture composites were process in a rather simple way. However, avoiding metal foil cracking is crucial to improve mechanical properties

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Grando, Jérôme. "Faisabilité et modélisation de matériaux à propriétés adaptatives : Cas de composites hybrides verre-expoxy renfermant des alliages à mémoire de forme." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1995. http://www.theses.fr/1995ECDL0037.

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Abstract:

Les composites a matrice thermodurcissable et a renforts unidirectionnels possedent une structure dans laquelle il est possible d'integrer divers constituants, tels que par exemple des fils d'alliage a memoire de forme disposes parallelement aux fibres de renfort. Ce type de composite hybride pourrait alors s'adapter a des changements de l'environnement, moduler son comportement, ou alterer sa forme. Ces differentes fonctions ouvrent la voie a de nouvelles applications dans le domaine recent des structures et materiaux dits intelligents. Nous nous interessons dans cette etude a demontrer la faisabilite de l'elaboration d'un materiau a proprietes adaptatives. Dans ce but, nous realisons des composites contenant des fils d'alliage a memoire de forme, prealablement allonges, et presentant un effet memoire de forme associe a la transformation martensitique reversible. Si les fils sont actives par effet joule, ils tendent a retrouver leur forme initiale. Leurs proprietes mecaniques evoluent donc, et les etats de contraintes et de deformations locaux sont ainsi modifies dans le composite. Nous proposons donc d'etudier dans un premier temps ce concept, au moyen d'essais effectues avec des eprouvettes hybrides realisees selon des procedes differents, mais egalement au moyen de modeles d'elements finis permettant d'acceder a des previsions de comportement de ces memes materiaux. La comparaison des resultats obtenus dans ces deux demarches a permis de demontrer la possibilite de realiser de tels composites hybrides raisonnablement modelisables

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Vo, Van Son. "Élaboration, caractérisation et simulation de nanocomposites argile-polymère : des nouveaux matériaux pour l'éco-conception." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1162/document.

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Abstract:

Les nanoparticules d'argile sont des ressources naturelles largement disponibles et peu coûteuses présentant de nombreuses caractéristiques telles qu'une grande surface spécifique, une imperméabilité aux gaz, ainsi que des propriétés mécaniques et thermiques élevées. Elles ont donc attiré depuis plus de trois décennies une attention particulière, notamment pour le renforcement des matériaux à base de polymères. Cependant, les nanoparticules d'argile à l'état natif souffrent d'une incompatibilité, donc de faibles interactions interfaciales et de d'une mauvaise dispersion avec/dans la plupart des matériaux polymères organiques à cause de leur hydrophilie intrinsèque et des fortes interactions entre les feuillets constitutifs. Ainsi, l'un des principaux défis dans le développement de nanocomposites polymères à base d'argile (NAPs) avec des propriétés mécaniques avancées repose sur le contrôle au niveau à l'échelle moléculaire des propriétés interfaciales entre l'argile et la matrice polymère. En tenant compte des critères du développement durable, du génie civil et de l'économie verte, nous avons développé, dans la première partie de cette thèse, des nano-renforts réactifs et pré-exfoliés qui peuvent être incorporés dans une grande série de matrices (bio)polymères en donnant lieu à de fortes interactions avec les dites matrices et conduisant pour un à des comportements mécaniques améliorés. Afin de mieux répondre à ces spécificités, nous avons mis en oeuvre des approches vertes pour la préparation de ces nano-renforts génériques, à savoir la photopolymérisation a été utilisée comme faible consommateur d'énergie et une méthode rapide et peu énergivore pour la fonctionnalisation de surface des argiles, un protocole sans solvant a été utilisé pour préparer des nanocomposites ternaires, tandis que des biopolymères (amidon, cellulose) ou des précurseurs d'origine biologique (huiles végétales époxydées) ont servi de milieux de dispersion. Les résultats principaux issus de cette première partie peuvent être résumés comme suit : - La morphologie et la réactivité des nano-renforts d'argile sont aisément contrôlées en ajustant le temps de photo-polymérisation et en choisissant un monomère vinylique approprié. - Les méthodes de préparation permettent la préparation d'échantillons de à l'échelle des grammes. - La chimie surface des nano-renforts réactifs et pré-exfoliés peut être ajustée afin d'assurer la compatibilité avec les des biopolymères préformés thermoplastiques et des résines thermodurcissables, tels que l'amidon et les résines époxyde biosourcées, respectivement. - Les propriétés mécaniques des nanocomposites ternaires ainsi obtenus sont fortement améliorées comparés aux en comparaison des matrices polymères pures grâce à la dispersion homogène et fine des feuillets du nano-renfort dans la matrice polymère et aux fortes interactions interfaciales entre ces deux constituants
Clay nanoparticles (CNP) are abundantly available low-cost natural resources with numerous positive attributes such as large surface area, impermeability to gas, superior mechanical and thermal properties so that they have attracted over the last three decades significant attention, notably for the reinforcement of polymer-based materials. However, CNP suffer from incompatibility, hence weak interfacial interactions and poor dispersion with/in most of organic polymeric materials because of their intrinsic hydrophilicity and strong interlayer interactions. This limitation is one of the major reasons why polymer nanocomposites have to date remained mainly in laboratories. Thus, one of the key challenges in developing clay-based polymer nanocomposites (PCNs) with advanced thermo-mechanical, gas barrier...properties relies on the control at the molecular level of the interface properties of clay nanoplatelets-filled polymer resins. Taking into account the criteria for sustainable development, civil engineering and green economy, we have developed, in the first part of this thesis, reactive and pre-exfoliated clay nanofillers that may be further incorporated in a diverse set of biopolymer matrices and giving rise to strong energy interactions with the said matrices for improved mechanical behavior. To ensure a closer fit of these specifications we have implemented green approaches for the preparation of these generic nanofillers, namely photopolymerisation was used as a low energy consumption and fast method for the surface functionalization of native clays, solvent-free protocols were applied to prepare polymer nanocomposites, while biopolymers (starch, cellulose) or bio-based precursors (epoxidized vegetal oils) served as dispersion media. By controlling the preparation conditions, reactive clay nanofillers with adjustable interlayer spacing and chemical surface reactivity were prepared. Of particular interest is that the layered-like structure of the clay nano ller is preserved while the d-interlayer spacing can be increased though increasing the photopolymerization time, i.e. amount of polymer within the clay nanosheets. Our major results from the the first part can be summarized as follows: Morphology and reactivity of clay nanofillers are easily controlled though adjusting the photopolymerization time and selecting adequate vinyl monomer. - The newly preparation methods allow preparation of samples beyond the gram-scale. - Reactive and surface chemistry of pre-exfoliated clay nanofillers can be tuned to provide compatibility with both conventional preformed biopolymers and bio-based epoxy resins. - The mechanical properties of the resulting polymer nanocomposites are improved as compared to the neat polymeric matrices owing to the strong interface interaction between fillers and dispersion matrices

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Ben, ameur Mariem. "Caractérisation mécanique et suivi par émission acoustique des mécanismes d’endommagement des composites à fibres hybrides lin/carbone." Thesis, Le Mans, 2019. http://www.theses.fr/2019LEMA1039.

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Abstract:

L'utilisation de fibres naturelles comme renfort permet d'améliorer les performances environnementales des matériaux composites ainsi que leurs propriétés d’amortissement. Néanmoins, ces composites à fibres naturelles présentent des performances mécaniques moins intéressantes que celles des composites à fibres synthétiques. Dans ce contexte, cette étude propose d'élaborer des structures composites à renfort hybrides constituées des fibres de lin et de carbone. L’objectif de cette hybridation est de trouver un compromis entre les propriétés mécaniques et dissipatives. Tout d'abord, le comportement en statique des composites à fibres de lin, fibres de carbone et fibres hybrides lin/carbone a été analysé. Les caractéristiques élastiques principales d’ un pli UD en contraintes planes sont ainsi déterminées .Par ailleurs, un suivi et une analyse des mécanismes d'endommagement ont été effectués au moyen de la technique d'émission acoustique associée à des observations microscopiques. Dans un souci de mieux répondre aux besoins industriels, le comportement des composites soumis aux essais de fatigue cyclique doit être étudié. Pour ce faire, le comportement en fatigue de ces matériaux à renforts non-hybrides et hybrides a été analysé sous sollicitations de traction et de flexion trois points. L’ influence de l’ hybridation sur la durée de vie en fatigue de ces composites a été établie. Enfin, une étude expérimentale et une modélisation par élément finis du comportement vibratoire des composites non-hybrides et hybrides ont été réalisées. Ainsi, le rôle des différentes fibres, de l’orientations des fibres, de séquences d’empilement dans l'amortissement en vibrations a été discuté
The use of natural fibers as reinforcement makes it possible to improve the environmental performance of the composite materials as well as their damping properties. Nevertheless, these natural fiber composites have lower mechanical performance than synthetic fiber composites. In this context, this study proposes to develop composite structures with hybrid reinforcement made of flax and carbon fibers. The objective of this hybridization is to find a compromise between the mechanical and dissipative properties. First, the static behavior of flax fiber, carbon fiber and flax/carbon hybrid composites was analyzed. The principal elastic characteristics of a UD ply in plane stresses are thus determined. Moreover, a monitoring and an analysis of the mechanisms of damage were carried out by means of the technique of acoustic emission associated with microscopic observations. In order to better meet industrial needs, the behavior of composites subjected to cyclic fatigue tests must be studied. In fact, the fatigue behavior of these materials with non-hybrid and hybrid reinforcements was analyzed under tensile stress and three-point bending. The influence of hybridization on the fatigue life of these composites has been established. Finally, an experimental study and a finite element modeling of the vibratory behavior of non-hybrid and hybrid composites were carried out. Thus, the role of different fibers, fiber orientations, stacking sequences in vibration damping has been discussed

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Nong, Thi Thanh Huyen. "Electric control of magnetic behavior in artificial multiferroic composites." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCD070.

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Abstract:

Les matériaux multiferroïques présentent plusieurs ordres ferroïques, i.e. ferromagnétiques, ferroélectriques et/ou ferroélastiques. Le couplage entre ses ordres ferroïques permet de contrôler les propriétés magnétiques en appliquant un champ électrique et vice versa. Aﬁn d’utiliser leur multifonctionnalités dans des nouvelles applications, ce couplage doit être eﬃcace à température ambiante. Cette thèse étudie les systèmes couplant artiﬁciellement ensemble une phase ferromagnétique / magnétostrictive à une phase ferroélectrique / piézoélectrique. Le couplage entre ces deux phases est appelée magnétoélectrique (ME). Le premier chapitre décrit l’état de l’art de ce couplage ME dans différentes structures composites multiferroïques. Tandis que les techniques de caractérisation et les outils de simulation micromagnétiques utilisées sont présentées dans le deuxième chapitre. Dans le troisième chapitre, une hétéro-structure type ﬁlm magnétostrictif/substrat ﬂexible/actuateur piézoélectrique (FeCuNbSiB/Kapton/PE) a été étudiée. Les domaines magnétiques du FeCuNbSiB ainsi que leur orientation sont contrôlées en appliquant un champ électrique et étudiées par microscopie locale (MFM). Le quatrième chapitre étudie un composite incluant des nanoparticules magnétostrictives dans une matrice piézoélectrique ﬂexible (polymère PVDF). L’eﬀet des inclusions (nanoparticules) sur la réponse piézoélectrique locale du PVDF est étudiée par microscopie de piézoréponse (PFM). Symétriquement, l’inﬂuence de la matrice piézoélectrique sur les propriétés magnétiques des nanoparticules est analysée. Dans le dernier chapitre, l’optimisation des propriétés magnétiques statiques d’un ensemble de nanoparticules anisotropes (nanoﬁls de cobalt) est étudiées sous l’inﬂuence de leur structure, de leur forme et de leurs interactions. Cette étude expérimentale est corroborée par les simulations et vise des nouveaux composites incluant ces nanoparticules anisotropes dans une matrice piézoélectrique ﬂexible
Multiferroic materials present several ferroic orders, i.e. ferromagnetic, ferroelectric and/or ferroelastic. The coupling between these ferroic orders allow the control of the magnetic properties by applying an electric ﬁeld and vice versa. In order to use their multifunctionality in new applications, this coupling must be eﬃcient at room temperature. This thesis concentrates on materials artiﬁcially coupling together a ferromagnetic/ magnetostrictive phase with a ferroelectric/piezoelectric one. The coupling between these two phases is called magnetoelectric (ME). The ﬁrst chapter describes the state of the art of this ME coupling for diﬀerent multiferroic composite structures. Characterization techniques and micromagnetic simulation tools are presented in the second chapter. In the third chapter, a hetero-structure given by a magnetostrictive ﬁlm/ﬂexible substrate/piezoelectric actuator (FeCuNbSiB/Kapton/PE) is studied. The magnetic domains of FeCuNbSiB as well as their orientation are controlled by applying an electric ﬁeld and studied by local microscopy (MFM). The fourth chapter focuses on a nanocomposite material including magnetostrictive nanoparticles in a ﬂexible piezoelectric matrix (PVDF polymer). The eﬀect of these inclusions (nanoparticles) on the local piezoelectric response of the PVDF is studied by piezoeponse microscopy (PFM). Symmetrically, the inﬂuence of the piezoelectric matrix on the static magnetic properties of the nanoparticles is analyzed. In the last chapter, the optimization of the magnetic properties of a set of anisotropic nanoparticles (cobalt nanowires) is studied as fonction of their structure, shape and mutual interactions. This experimental study is corroborated by simulations and targets new composites ME materials including the anisotropic nanoparticles in a ﬂexible piezoelectric matrix

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Alzina, Camille. "Nouvelles formulations industrielles à base de résine époxyde pour la fabrication de composites et de nanocomposites." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4074.

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Abstract:

Les matériaux polymères sont, pour la plupart, des matériaux composites c’est-à-dire qu’ils sont composés d’une phase majoritaire appelée matrice qui a été modifiée par ajout d’une charge le plus souvent minérale. La réduction de taille des charges peut conduire à un ensemble de nouvelles propriétés physico-chimiques, riches d’applications potentielles. Au cours de ce travail, réalisé en collaboration avec la société SICOMIN Composites, un système thermodurcissable de type époxyde-amine avec différentes nanocharges (argiles, nanosilices, nanotubes de carbone et copolymères à blocs) a été étudié afin d’améliorer les propriétés mécaniques et de rechercher de nouvelles propriétés. Par ailleurs, une étude sur la réactivité d’un système époxyde-amine modèle (DGEBA/mPDA) a été réalisée afin d’étudier les réactions secondaires mises en jeu lors de la réticulation à l’aide d’une méthode cinétique originale, la méthode isoconversionnelle avancée. L’étude de ce système à différents ratios DGEBA/mPDA a montré que les proportions stœchiométriques ne sont pas forcément les plus adaptées pour obtenir les meilleures propriétés. De manière à comprendre les phénomènes physico-chimiques complexes mis en jeu lors des procédés d’élaboration et afin d’optimiser les propriétés de matériaux nanocomposites contenant des montmorillonites organophiles ou des nanoparticules de silice, plusieurs études ont été menées. Ces études ont apporté un éclairage nouveau sur certains aspects fondamentaux de la réactivité de ce système et ont souligné l’importance des interactions nanocharge/matrice et de la dispersion des nanocharges
Polymeric materials are mostly of composite materials ie they are composed in majority with a phase called matrix which was amended by adding a filler which is most often mineral. The reduction in size of the fillers can lead to new physical and chemical properties and to many potential applications. During this work in collaboration with the company SICOMIN Composites, thermosetting epoxy-amine system was studied with various nanofillers (clays, nanosilica, carbon nanotubes and block copolymers) in order to improve the mechanical properties of this system and to research new properties. In addition, a study on the reactivity of an epoxy-amine model system (DGEBA/mPDA) was conducted to study the secondary reactions involved in the crosslinking with an original kinetic method, the advanced isoconversional method. A study of this system at different ratios DGEBA/mPDA showed that stoichiometric proportions are not the most appropriate. In order to understand the complex physical-chemical phenomena and to optimize the properties of nanocomposite materials containing organophilic montmorillonites or silica nanoparticles, several studies were conducted and they highlighted some new fundamental aspects of the reactivity of these systems and they underlined the importance of the interaction nanofiller/matrix and of the dispersion of nanofillers

Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux hybrides composites métal'

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