Dissertations / Theses: 'Matériaux hybrides – Propriétés thermiques'

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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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Capsal, Jean-Fabien. "Elaboration et analyse des propriétés physiques de nanocomposites hybrides ferroélectriques." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/835/.

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Abstract:

L'objectif de ce travail de thèse est de réaliser une étude comparative de nanocomposites hybrides ferroélectriques. Deux matrices thermoplastiques ont été utilisées : le polyamide 11 et le poly(vinylidène fluoride trifluoroéthylène) 70-30. Les nano-objets introduits sont des nanoparticules de titanate de baryum (BaTiO3). Nous nous intéresserons tout particulièrement à l'influence des nanoparticules sur les propriétés physiques des composites en fonction de la taille des inclusions et de leurs fractions volumiques. L'évolution des propriétés pyroélectrique et piézoélectrique des nanocomposites en fonction du caractère électroactif ou non de la matrice est discutée. Dans le premier chapitre de ce mémoire, des éléments de rappel sur la ferroélectricité des polymères et des céramiques ainsi que sur la notion de connectivité des phases dans un composite sont présentés. Les composites étudiés sont de connectivité 0-3 ; une attention particulière est portée aux modèles phénoménologiques permettant de décrire les propriétés physiques de ces matériaux. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation des techniques expérimentales utilisées ainsi qu'à la description du protocole d'élaboration des nanocomposites. La stabilité chimique et la structure physique des matériaux constitutifs des composites ont été analysées par Analyse Thermogravimétrique (ATG) et Analyse Calorimétrique Diatherme (ACD). Les propriétés mécaniques statique et dynamique de la matrice polyamide ont été suivies par des essais en traction et en cisaillement dynamique. Les propriétés diélectriques des matrices ont été caractérisées par Analyse des Courants Thermo Stimulés (CTS) et Spectrométrie diélectrique dynamique (SDD). L'influence de la fraction volumique phi de BaTiO3 700 nm sur les propriétés des composites est présentée dans le chapitre 3. Cette étude est réalisée avec les deux matrices. D'un point de vue mécanique, l'introduction de ces nanocéramiques a pour conséquence une forte augmentation du module G' ainsi que de G''. Lorsque la fraction volumique devient trop importante l'évolution d'un comportement ductile vers fragile est constatée. Les nanoparticules de BaTiO3 influencent peu la mobilité moléculaire de la phase amorphe. La diminution du saut delta Cp mesuré par ACD et la diminution de l'amplitude du mode associé à la manifestation diélectrique de la transition vitreuse mis en évidence par CTS indiquent une interaction à l'interface polymère/nanoparticules. L'introduction de BaTiO3 700 nm augmente la partie réelle et imaginaire de la permittivité diélectrique. L'évolution de epsilon' avec phi suit le modèle de Bruggeman jusqu'à phi = 45%. Au-delà de cette fraction volumique, la densification importante et les phénomènes d'agrégation modifient la connectivité des composites. .
The piezoelectric activity of a hybrid ferroelectric nanocomposite, i. E. Polyamide 11/ Barium Titanate (BT), has been investigated for different loadings of BT particles. The BT volume fraction (phi) was ranging from 0. 024 to 0. 4 with a particle size of 50 nm, 100 nm, 300 nm and 700 nm. The influence of polarization mode on the piezoelectric behaviour has been studied. The magnitude of the poling field used in this study is in the same order of magnitude of the one used for bulk BT i. E. Significantly lower than for piezoelectric polymers. The optimum piezoelectric coefficient is reached when the amorphous phase of the polymeric matrix is in the liquid state i. E. ; for a polarization temperature higher than the glass transition and for time constant allowing macromolecular mobility. The composite piezoelectric activity decreases for particles size lower than 300 nm due to the loss of the tetragonal phase. The nanotexture of these particles has been investigated by TEM and HRTEM. A core shell structure has been observed. An increase of the longitudinal piezoelectric strain coefficient d33 with the raising of BT volume fraction was shown. Contrary to inorganic piezoelectric ceramics, the dielectric permittivity of hybrid composites remains moderate although the piezoelectric voltage coefficient of composites is bigger than ceramics

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Duhamel, Aude. "Matériaux hybrides polyvinyliques thermoréparants." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2019SORUS066.pdf.

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Abstract:

Avec l’objectif d’augmenter la durée de vie de matériaux polymères, ce travail de thèse étudie les propriétés de thermoréparation de matériaux hybrides polyvinyliques. Pour cela, nous avons synthétisé des polymères nanocomposites dont la réticulation de la matrice organique est assurée par des liaisons métal-ligands. L’échange de liaisons métal-ligands permet de redistribuer les points de réticulation au sein des matériaux et donc d’obtenir un réarrangement topologique du réseau qui conduit aux propriétés d’auto-réparation et de thermoformage. L’étude s’appuie sur trois élastomères dont la force de liaison à l’interface organique-inorganique diffère. Les trois bases de Lewis employées peuvent, en effet, former des complexes de coordination selon trois modes de complexation différents : l’imidazole est un ligand monodentate, l’acide carboxylique est un ligand pontant et le ß-cétoester est un ligand chélatant. Les tests de thermoréparation réalisés à la presse à compression mettent en avant les différents facteurs clefs permettant de moduler, de façon concomitante, les propriétés mécaniques des matériaux et les propriétés de réparation : la dynamique des segments de chaîne, le taux de ligands libre au sein du matériau, le taux de liaisons métal-ligands au sein de l’hybride et enfin la force de liaison métal-ligand
Organic-inorganic hybrid materials offer a wide range of interesting properties, especially due to the iono-covalent nature of the organic-inorganic bonds that leads to polymers with healing properties. In polymers, the inorganic component can play two main roles: network modifier or network former. The hybrid materials presented here are modified polyacrylates permanently cross-linked via metal-ligand bonds. Thanks to the exchangeability of these bonds within the networks, these particular materials show thermally induced healing properties. Furthermore, the inorganic part reinforces the polymers. Moreover, the hybrid organic-inorganic approach allows by tuning the strength of the metal-ligand bonds to have healing properties at different temperatures from room temperature to 150°C. Hereby, we have investigated the healing properties of polyacrylates dynamically cross-linked with different organic ligands able to complex metallic oxides. The adaptability of the networks has been highlighted by creep test and the efficiency of healing properties has been investigated by mechanical tests (tensile tests and DMTA) on both crude and repaired materials. Thereby, each system exhibits a critical temperature for healing properties that differs from the others and this temperature strongly depends on the strength of the metal-ligand bond at the hybrid interface

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Rat-Valdambrini, Micha. "Stabilité thermique et propriétés catalytiques des matériaux mésostructurés hybrides." Thesis, Université Laval, 2009. http://www.theses.ulaval.ca/2009/26212/26212.pdf.

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Rat-Valdambrini, Micha. "Stabilité thermique et propriétés caralytiques des matériaux mésostructurés hybrides." Doctoral thesis, Université Laval, 2009. http://hdl.handle.net/20.500.11794/20781.

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Abstract:

Certains catalyseurs (AICh, HF, H2S04, etc.) utilisés abondamment dans l' industrie sont généralement corrosifs et toxiques. D' autres, telles "que les zéolithes et les résines polymériques, n'ont pas ces inconvénients et permettent en plus de profiter des avantages de la catalyse hétérogène. Cependant, la faible ouverture de pores des zéolithes ± 1.3 nm) est un réel désavantage, susceptible de causer des limitations diffusionnelles et même l' obstruction de leurs pores, se traduisant par une faible activité catalytique et souvent une désactivation. Les applications des résines polymériques acides sulfoniques telles que les Amberlyst ou les Nafion sont limitées à cause de leur faible surface spécifique et surtout leur faible stabilité thermique (120°C par exemple pour l'Amberlyst- 15).Au début des années 90, le groupe de recherche de Mobil [Kresge et al., 1992] a synthétisé la première série de matériaux mésoporeux (M41 S). Deux autres grandes familles de matériaux mésoporeux (non siliciques et hybrides) ont vu le jour quelques années plus tard. Comme leurs homologues purement siliciques, les matériaux mésostructurés hybrides présentent une surface spécifique élevée ainsi qu'un grand diamètre de pores, facilitant la diffusion de grosses molécules et l'accès aux sites actifs. Les matériaux mésostructurés hybrides sulfoniques ont une stabilité thermique bien supérieure à celle des résines polymériques commerciales. Ce projet de recherche portait sur l'étude de la stabilité thermique et des propriétés catalytiques des matériaux mésostructurés hybrides. Les résultats montrent que sous atmosphère inerte, les groupements arènes sulfoniques de la paroi et les groupements éthanes pontants du réseau commencent à se dégrader à 490°C contre 330°C sous air. De plus, l'extraction du P 123 par solvant n' étant pas totale, il serait intéressant de l'éliminer par traitement thermique sous flux d' inerte à une température d'environ 400°C. En ce qui concerne les " propriétés catalytiques des hybrides, il a été démontré que les propriétés hydrophobes de ces derniers sont un réel atout dans le cas de réactions qui génèrent de l'eau. La force acide est également un facteur souvent prédominant dans l' activité catalytique, tout comme la taille de pores. Les matériaux mésostructurés hybrides ont montré que leurs performances catalytiques étaient supérieures à celle obtenues avec les deux matériaux commerCIaux de référence (zéolithe HYet Amberlyst-15).

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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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Challier, Laetitia. "Interfaces charge-matrice et propriétés de nanohybrides élastomères : vers l'élaboration de nanomatériaux multi-échelles et multi-fonctionnels." Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4108.

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Abstract:

Ce travail de thèse concerne les propriétés de nanohybrides organique/inorganique, élaborés à partir d'une matrice élastomère et de nanocharges telles que la sépiolite (argile fibreuse naturelle), la silice ou le pigment bleu Maya, qui est lui-même un nanohybride composé d'indigo incorporé dans les cavités de la sépiolite. La possibilité de disperser la sépiolite chargée de molécules organiques dans différentes matrices ouvre la voie à l'élaboration de matériaux hybrides multi-échelles et multifonctionnels. La sépiolite est alors à la fois la matrice des molécules d'indigo et la charge de l'élastomère. Nous avons caractérisé certaines propriétés thermiques, optiques et mécaniques de ces nanohybrides. Les essais de traction ont mis en évidence l'amélioration notable des propriétés mécaniques du PHEA chargé de sépiolite pour des taux relativement faibles. L'accent a été mis sur l'importance de la dispersion des charges au sein de la matrice conduisant à une augmentation de l'aire d'interfaces et ainsi du nombre d'interactions charge/matrice. Nous avons ainsi clairement relié les résultats des essais mécaniques à l'amélioration de l'état de dispersion. L'existence d'interactions entre les charges et la matrice a été formellement établie par différentes techniques d'analyse. La caractérisation à l'échelle moléculaire de ces interactions a permis de déterminer que le HEA interagit aussi bien avec les SiOH de surface qu'avec les sites MgOH2 à l'intérieur des canaux et des tunnels de la sépiolite. Il a ainsi été montré que ces deux types d'interactions interviennent directement sur l'état de dispersion et par conséquent sur les propriétés finales des nanohybrides
This work reports on the properties of organic/inorganic nanohybrids elaborated from an elastomer matrix and minerals fillers such as sepiolite (natural fibrous clay) , silica or Maya blue. The pigment Maya is itself a nanohybrid with sepiolite as matrix incorporating indigo molecules in these cavities. Dispersing the sepiolite filled with organic molecules in different matrix allows elaborate multi-scales and multi-functional hybrid materials. The sepiolite is then both the matrix for the indigo molecules and the filler for the elastomer. For these nanohybrids, we characterized thermal, optical and mechanical properties. The tensile tests highlighted the significant improvement of the mechanical properties of the PHEA filled with sepiolite for relatively low load factors. The accent was set on the importance of the fillers dispersion within the matrix, leading to increase of the interface area and consequently the number of filler/matrix interactions. We thus clearly connected the results of mechanical tests to the improvement of the state of dispersion. The existence of interactions between the fillers and the matrix was undoubtedly established by various techniques of analysis. Molecular scale interactions between sepiolite-HEA were evidenced. Moreover we show that the HEA interacts as well with the surface SiOH as with the MgOH2 sites located inside the channels and tunnels of the sepiolite. It was thus shown that these two types of interactions are directly connected to the dispersion state and consequently to the final properties of the nanohybrids

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Deme, Florian. "Réalisation de mélanges farine plastifiée / polyester thermoplastique par extrusion bi-vis pour des applications films." Paris, ENMP, 2010. http://www.theses.fr/2010ENMP0053.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dnas le projet CEREMAT et a pour ambition de développer de nouveaux matériaux biocomposites à base céréalière. Le consortium bâti autour de ce projet associe quatre partenaires académiques CEMEF, LPMM, LMI, ENSCCF et trois partenaires industriels ULlCE, BARBIER, BIOBASIC ENVIRONNEMENT. Le champ d'application du projet est centré sur les films souples, des films qui peuvent être utilisés aussi bien en agriculture, qu'en sacherie ou encore dans le secteur de l'emballage. Les travaux réalisées dans cette thèse concernaient l'étude du procédés de compoundage, pour diverses variétés de farines de maïs, avec différents taux de plastifiants. Les travaux réalisés ont démontré des différences notables selon les farines en fonction des taux d'amylose (molécule linéaire) et d'amylopectine (molécule hyperbranché) sur la propriétés thermiques et rhéologique des farines, changeant totalement leur aptitudes à la transformation. Les morphologies de mélanges réalisés sont aussi fortement dépendante, des variétés, des taux de plastifiants ainsi que énergie de mécanique spécifique appliquée pendant le mélange. Nous avons donc vu que par la modification de ces paramètres il était possible d'adapter les morphologies des mélange en fonction de l'application souhaitée. Ces mélanges ont été réalisés à l'echelle pilote, puis sur une ligne industrielle (200 kg/h). Les mélanges avec les morphologies les plus fines ont servit à fabriquer des films de 10µm d'épaisseur sur des lignes industrielles
This PhD thesis is part of the CEREMAT project, who aims to develop new, bio-based cereal materials. The consortium built around this project together four academic partners CEMEF, LPMM, LMI, and three industrial partners ENSCCF ULlCE, BARBER, Biobasic ENVIRONMENT. The scope of the project focuses on flexible films, films that can be used in agriculture (mulch films), tee-shirt bags or in the packaging sector. The work performed in this thesis involved the study of methods of compounding, for different varieties of maize flour, with different levels of plasticizers. The work showed significant differences depending on the flour or starch variety, based on the amylose (linear molecule) and amylopectin (hyperbranched molecule) content. In fact he amylose /amylopectin ration is completely changing the thermal, rheological properties of plasticized flour and consequently their processing skills. The morphologies of blends produced are also highly dependent on varieties, rates of plasticizers and specific mechanical energy applied during mixing. We have seen that by changing these parameters it was possible to adjust the blend's morphologies depending on the application aimed. These blends were made at pilot scale and on an industrial scale (200 kg per hour). Blend with finest morphologies have been used to make films about 10μm thickness on industrial production lines

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Gavilan, Elisabeth. "Cristallochimie de composés hybrides à base de poly-carboxylates et d'oxoanions : synthèse, caractérisation structurale par diffraction des rayons X par le monocristal et la poudre et réactivité thermique." Rennes 1, 2007. http://www.theses.fr/2007REN1S170.

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Abstract:

L’objectif de ce travail a été de construire des matériaux hybrides poreux présentant des topologies originales en vue d’obtenir des propriétés comparables à celles des zéolithes. La stratégie employée a été d’utiliser des unités de construction (UC) organiques et inorganiques ciblées. Les UC inorganiques sélectionnées sont des polyèdres métalliques MOn et deux types d’UC organiques ont été choisis, des poly-carboxylates et des oxoanions. Les structures cristallines des matériaux hybrides ont été résolues par diffraction des rayons X par la poudre ou par le monocristal et les comportements thermiques ont été étudiés par thermogravimétrie et thermodiffractométrie. Une réflexion sur le rôle de l’environnement du métal et du mode de connexion du ligand sur la dimensionnalité des structures a été menée. De même, l’influence de la force du réseau de liaisons hydrogène sur la stabilité de l’édifice cristallin et les propriétés zéolithiques a été mise en évidence au sein des architectures
The aim of this work was to build porous hybrid materials displaying original topologies in order to obtain zeolite-like properties. The retained strategy was the use of targeted inorganic and organic building units (BU). The selected inorganic BU are made of various metallic polyhedra MOn and two kinds of organic BU have been chosen, poly-carboxylates and oxocarbons. The crystal structures of the hybrid materials have been solved from powder or single-crystal X-ray diffraction data and the thermal behaviours have been studied by thermogravimetry and thermodiffractometry. A discussion is carried out about the role of the metal environment and the ligand coordination modes on the structures dimensionality. Likewise, the influence of the bond strength within the hydrogen-bonding network on both the structure stability and the zeolite-like properties has been evidenced within these architectures

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Belva, Frédéric. "Synthèse et caractérisation de matériaux hybrides Polyuréthane/Polydimenthylsiloxane : compréhension de leur comportement au feu." Lille 1, 2005. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2005/50376-2005-144.pdf.

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Abstract:

Les " plastiques " ont été une révolution dans le domaine des matériaux. Ils occupent aujourd'hui une place primordiale dans tous les domaines et remplacent avantageusement les matériaux traditionnels tels que le métal, le bois ou le verre. En effet, ils allient, entre autres, facilité de mise en œuvre et de mise en forme, bonnes propriétés mécaniques, faible densité et coût modéré. Cependant ils présentent un désavantage : leur faible résistance à la chaleur et au feu. De plus, leur dégradation s'accompagne de dégagement de fumées toxiques. Cette faiblesse se révèle dramatique lors d'incendies d'immeubles en termes de pertes humaines. Les matériaux inorganiques, de leur côté, possèdent ces performances thermiques et de résistance au feu mais présentent très souvent des propriétés mécaniques médiocres qui interdisent leur usage. L'idée des matériaux hybrides organique-inorganique est d'associer ces deux familles en un seul nouveau matériau qui combinerait le meilleur des polymères (propriétés mécaniques) et le meilleur des matières inorganiques (propriétés thermiques). La matrice polymère choisie pour cette étude est le polyuréthane. Ce polymère est en effet très versatile et peut présenter des propriétés très variées selon les réactifs utilisés. Il est ainsi beaucoup utilisé dans des domaines nécessitant entre autres la tenue au feu. La molécule inorganique qui sera associée à cette matrice est le polydiméthylsiloxane. Celle-ci est beaucoup utilisée pour créer des matériaux hybrides.

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Amici, Marco. "Hybrid Inorganic / Organic polymers based on methacrylate - polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS®) : morphology and structure - properties relationships." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0004/these.pdf.

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Abstract:

De nouveaux systèmes organiques/inorganiques basés sur des méthacrylates et des polysilsesquioxanes polyédriques (POSS®) ont été synthétisés et caractérisés. La synthèse a été faite par polymérisation radicalaire thermique ou UV. La caractérisation thermique a été faite par RMN, PIR et GPC. Les POSS sont polymérisables avec des monomères organiques après avoir obtenue une bonne dispersion. Les structures et les morphologies, caractérisées par MEB, MET et WAXS, dépendent principalement de la dispersion des POSS dans la matrice organique. En fonction du type de POSS et de leur concentration, on peut avoir plusieurs structures-morphologies qui ont une influence très forte sur les propriétés des systèmes. Les propriétés thermiques, mécaniques et thermomécaniques ont été étudiées. Les POSS changent la densité moyenne de réticulation, quand, dans les systèmes linéaires, les propriétés des systèmes hybrides ont été influencées par la nature des groupes organiques des POSS
Novel hybrid inorganic/organic systems based on methacrylate and polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS ®) have been synthesised and characterised. The synthesis has been performed via either thermally or UV free-radical polymerization. Chemical characterisation has been done with NMR, NIR and SEC. The POSS have been found to be polymerizable with the organic monomers once a good dispersion is ensured. Structure and morphology, characterised by means of SEM, TEM, AFM and WAXS, have been shown to be mainly dependent on the dispersion of the POSS in the organic matrix. Depending on the POSS grade and concentration, one could obtain a wide array of structure-morphologies, from micro-aggregates to a very fine dispersion, probably to the molecular level. In turn, these different morphologies have an influence on the properties of the final systems. Thermal, thermomechanical and mechanical properties have been analysed. The POSS have been shown to change the crosslinking density of the thermosetting networks, while, in thermoplastic systems, the properties of the hybrid systems have been largely influenced by the nature of the organic ligands borne by the POSS

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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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Cleuziou, Jean-Pierre. "Synthèse et étude des propriétés de nanoparticules magnétiques de type coeur-coquille." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/156/.

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Abstract:

L'électronique moléculaire et la spintronique moléculaire sont deux domaines émergeant de la nanophysique, prometteurs pour réaliser de nouveaux types de dispositifs utiles tant pour le stockage d'information que pour l'information quantique. Ce travail de thèse a pour objet de contribuer à ces deux domaines de recherche par la réalisation de jonctions moléculaires à base de nanotubes de carbone, faisant intervenir des nanostructures magnétiques. Nous avons choisi deux approches: (i) le transport électronique à travers des nanotubes de carbone remplis de matériaux magnétiques (nanotubes hybrides) et (ii) le développement du « nano-SQUID » composé de jonctions supraconductrices à nanotube de carbone. Ce magnétomètre devrait être suffisamment sensible pour étudier les propriétés magnétiques de molécules individuelles attachées au nanotube de carbone
Molecular electronics and spintronics are both rapidly emerging fields of nanoelectronics with a strong potential impact for the realization of new functions and devices helpful for information storage as well as quantum information. My thesis aimed at the merging of the two fields by the realization of molecular junctions that involves magnetic nanostructures. We chose two different approaches: (i) electronic transport through carbon nanotubes filled with magnetic material (hybrid carbon nanotubes), and (ii) development of a nano-SQUID with carbon nanotube Josephson junctions, which should be sensitive enough to study individual magnetic molecules that are attached to the carbon nanotube

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Sibold, Nathalie. "Elaboration et caractérisation de nanocomposites à base de polyéthylène et de montmorillonite." Caen, 2005. http://www.theses.fr/2005CAEN2011.

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Abstract:

L’élaboration de nanocomposites à base de polyéthylène (PE) et d’une charge nanométrique argileuse de structure lamellaire, la Montmorillonite (MMT), est l’objet de cette étude. L’incompatibilité entre le PE particulièrement apolaire et la MMT polaire nécessite la compatibilisation du système. Ceci implique d’une part, de rendre l’argile plus hydrophobe, par intercalation dans l’espace interfoliaire d’un ammonium à longues chaînes carbonées, et d’autre part, d’utiliser un compatibilisant à base de polymère portant quelques pourcents de fonctions polaires. Une étude en solution sur des molécules modèles, nous a permis de mettre en évidence les capacités d’intercalation de la fonction anhydride. Le choix du compatibilisant s’est alors porté sur des polyéthylènes greffés par des fonctions anhydride maléique. Nous avons optimisé la synthèse de ces compatibilisants par extrusion réactive du PE en présence d’anhydride maléique et de peroxyde de dicumyle. Les nanocomposites ont été préparés en extrudeuse bivis corotative. Une étude des conditions de transformation des mélanges à l’état fondu (profil de vis, vitesse d’extrusion, mode d’introduction des constituants) a été menée pour assurer une bonne dispersion des feuillets de MMT. Nous avons mis en évidence deux paramètres importants permettant d’obtenir des nanocomposites exfoliés : le taux d’anhydride maléique (aspect chimique) et la viscosité des polymères (aspect physique). Les propriétés mécaniques (module d’Young en traction), thermiques (température de dégradation, oxydation et résistance au feu) et morphologiques (état de dispersion de la charge, taux de cristallinité du polymère) des composites ont été étudiées.

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Ben, Dahou Dounia. "Nouveaux matériaux nanoporeux et bio-hybrides à base de nanoparticules minérales et/ou celllulosiques : relation structure/propriétés." Thesis, Lorient, 2015. http://www.theses.fr/2015LORIS363/document.

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Abstract:

Cette thèse s'intéresse à la préparation, par la technique de la lyophilisation, des aérogelsà base de celluloses et de charges minérales destinés à une utilisation potentielle dans le domainede l'isolation thermique. Le premier objectif de la thèse a été la caractérisation de différentescelluloses (cellulose (PBPD), nanocristaux (NCC) et nanofibrilles oxydées (NFCs)), les chargesminérales (principalement la zéolithe) et les différents aérogels résultants de différentescombinaisons des matériaux de départ utilisés. Nous avons utilisé pour la caractérisation desmatériaux de départ et des aérogels des techniques d'analyse telles que la diffraction des rayonsX (DRX), la BET, le MEB et le potentiel zêta. Nous avons également caractérisé les propriétésmécaniques des aérogels par des essais de compression et leurs propriétés de conductionthermique dans le régime non stationnaire par la technique du fil chaud. Il s’est avéré qu’unestructuration multi-échelles de ces différentes celluloses favorise la création de méso etnanoporosités au détriment de la macroporosité. Ceci favorise le confinement de l’air dans le bioaérogelpar effet de Knüdsen et améliore ses propriétés d’isolation thermique. D'autre part lesnanoparticules (organiques et inorganiques) permettent d'avoir des aérogels de très bonnespropriétés mécaniques. Le troisième objectif était d'essayer d'autres charges minérales (autres quela zéolithe) dans les différentes celluloses et d’explorer les propriétés morphologiques,structurales, thermiques et mécaniques. Cette étude a permis de montrer l'importance descaractéristiques morphologiques et géométriques des charges minérales dans le contrôle despropriétés physiques et mécaniques des aérogels bio-hybrides
This thesis focuses on the preparation, using freeze drying technique, of aerogels madefrom cellulose and mineral fillers intended for potential use in the field of thermal insulation. Thefirst goal of this thesis was the characterization of different cellulose (cellulose (PBPD)nanocrystals (NCC) and oxidized nanofibrils (NFCs)), the inorganic filler (mainly zeolite) and theresulting aerogels prepared by various combinations. We used for the characterization of thestarting materials and the aerogels analytical techniques such as x-ray diffraction (XRD), BET,SEM and the zeta potential. We also characterized the mechanical properties of the aerogels bycompression tests and their thermal conduction properties in the non-steady state by the hot wiretechnique. It has been found that multi-scale structure of these celluloses promotes the creation ofmeso and nanoporosities to the detriment of macroporosity. This promotes the confinement ofthe air in the bio-aerogel by Knudsen effect and improves their thermal insulation properties. Onthe other hand, the nanoparticles (organic and inorganic) allow the aerogels to have very goodmechanical properties. The third objective was to try other mineral fillers (other than the zeolite)in combination with the different cellulose and explore the morphological, structural, thermaland mechanical of the corresponding aerogels. This study has allowed showing the importance ofmorphological and geometrical characteristics of the mineral fillers in controlling physical andmechanical properties of the bio-hybrid aerogels

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Zaarour, Lama. "Fabrication thermoactivée de nanoparticules hybrides : vers l'imagerie photo-thermique à l'échelle nanométrique." Thesis, Troyes, 2014. http://www.theses.fr/2014TROY0008/document.

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Abstract:

De nos jours, le domaine de la thermoplasmonique subit un développement très rapide. Ce domaine est basé sur l’amplification de la lumière absorbée par la nanoparticule métallique qui la transforme en une nanosource thermique optiquement activée. Un des défis qu’il faudra relever en thermoplasmonique est la manipulation et la valorisation de l’énergie thermique à petite échelle. De nouvelles techniques optiques permettent d’étudier les phénomènes thermiques liés aux nanoparticules plasmoniques. Ces techniques permettent de caractériser la distribution de température autour de nanoparticules métalliques avec néanmoins une résolution spatiale limitée par la diffraction. Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle approche d’imagerie moléculaire, basée sur la nanopolymérisation amorcée thermiquement, pour caractériser le profil de chaleur au voisinage d’une nanoparticule métallique unique photo-excitée. Cette approche repose sur une formulation thermo-polymérisable caractérisée par une température seuil Ts qui est la température à partir de laquelle aura lieu la réaction de polymérisation. Nous développons ainsi des formulations présentant des Ts différentes. Après l’irradiation de la nanoparticule couverte par la solution thermo-polymérisable, la coquille de polymère créée est l’empreinte des zones où la photoconversion a induit une température supérieure à Ts. Nous démontrons la capacité de cette méthode à cartographier le champ thermique induit autour de la nanoparticule avec une résolution de l’ordre de dizaine de nanomètres (mieux que 35 nm)
Nowadays, the thermoplasmonic field undergoes a very interesting applications development thanks to the amplification of the light absorbed by the metal nanoparticle, which makes it an ideal nanosource of heat controlled by light. Because of this applications development, one of the challenges is to control and manipulate the thermal energy on a small scale.New optical techniques are dedicated to studying the thermal phenomenon induced by plasmonic nanoparticles. These techniques show different capacities to quantify and characterize the heat generated and the temperature distribution around nanoparticles. But the spatial resolution achieved is still limited by diffraction.In this thesis, we present a new molecular imaging approach, which is based on the nanopolymerization reaction thermally induced to characterize the heat profile in the vicinity of a single photoexcited nanoparticle. This approach is based on a thermo-polymerizable formulation with specific temperature threshold Tth (the temperature required to induce polymerization reaction). We develop formulations with different Tth. After irradiation of the nanoparticle covered by the thermo-polymerizable solution, the polymer shell created is the impression of areas where the photoconversion induced a temperature higher than Tth. We demonstrate the ability of this method to map the thermal field induced around the nanoparticle with a resolution better than 35 nm

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Ma, Binghua. "Nanoparticules dans des matrices métalliques pour des applications en automobiles." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2021SORUS110.pdf.

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Abstract:

Ce travail porte sur l’élaboration de nanocomposites à matrices métalliques pour des applications automobiles. Le procédé de fabrication repose sur la dispersion de nanoparticules ayant des capacités de renforcement ou d’absorption de chaleur dans un métal par métallurgie liquide. Après une étude bibliographique pour situer le sujet, le manuscrit porte d’abord sur l’élaboration des nanoparticules comme briques élémentaires, en particulier des particules cœur-coquille Bi@SiO2 à bas point de fusion. Ensuite, plusieurs méthodes sont étudiées pour trouver les meilleures conditions d’incorporation des particules, qui reposent sur le couplage entre le chauffage à induction et le traitement ultrasons dans la matrice fondue. Des nanocomposites combinant des matrices à base d’aluminium et des nanoparticules de SiC ou de HfB2 sont ainsi fabriqués pour renforcer les propriétés mécaniques. La microscopie électronique révèle la ségrégation des particules aux joints de grains. Les mesures de nanoindentation et de microindentation permettent de quantifier la dureté à l’échelle microscopique, révélant ainsi une hétérogénéité des propriétés mécaniques entre les grains et les joints de grains, plus durs en raison de leur forte concentration en particules. Enfin, des nanocomposites métalliques à changement de phase sont élaborés en dispersant dans l’aluminium les particules Bi@SiO2 préalablement synthétisées. L’étude par microscopie électronique de l’interface particules/matrice met en évidence les mécanismes d’incorporation. La coquille de silice protège partiellement les particules de bismuth de la coalescence lors du traitement ultrasons, permettant un abaissement de leur point de fusion. Grâce à cette méthode, nous pourrions élargir la plage de température de transition pour obtenir une absorption progressive de la chaleur avec l'augmentation de la température des batteries
This PhD work is dedicated to the synthesis of metal matrix nanocomposites for automotive applications, by dispersing functional nanoparticles in an aluminum matrix by liquid metallurgy to improve mechanical and thermal regulation properties. After a bibliographic study to set the context, we describe the preparation of the initial nanoparticles as building blocks, especially core-shell Bi@SiO2 nanoparticles with low melting point. Then, several dispersion methods are explored to find the best conditions for the particle’s incorporation, which relies on ultrasonication in the molten matrix during induction heating. We then prepare nanocomposites combining Al-based matrices with SiC or HfB2 nanoparticles, to improve mechanical properties. Electron microscopy study reveals segregation of the nanoparticles at grain boundaries. Nanoindentation and microindentation measurements enable the quantification of the hardness at the microscopic scale, showing a heterogeneity of mechanical properties, with higher hardness at the grain boundaries that are concentrated in nanoparticles. We then explore the fabrication of phase change nanocomposites by incorporating in aluminium the above described Bi@SiO2 particles. An electron microscopy study of the Al/nanoparticle interface sheds light on reaction mechanisms during the incorporation. The silica shell partially protects the nanoparticles against coalescence during the ultrasonic treatment in molten aluminum. We then assessed the role of the inclusion size on the melting point of Bi, evidencing a decrease of the melting point with the particle size. By this method, we could then widen the phase transition temperature range to achieve progressive heat absorption with the increase of the battery temperature

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Beigbeder, Joana. "Etudes des propriétés physiques de nanocomposites à matrice polysiloxane : application au développement d'un revêtement de contrôle thermique froid et antistatique." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/702/.

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Abstract:

Les réflecteurs solaires sont des revêtements de contrôle thermique froids développés par le CNES. Ils sont constitués d'un substrat réflecteur sur lequel est déposée une couche transparente de résine polysiloxane (PDMS). Le PDMS est un polymère, sensible aux décharges électrostatiques (ESD) se produisant en orbite géostationnaire. L'objectif de ce travail est de développer un revêtement de contrôle thermique froid et antistatique, afin d'écouler les charges électrostatiques en orbite géostationnaire. Les propriétés thermo-optiques du revêtement développé pour les orbites basses doivent être conservées à savoir : une faible absorptivité solaire et une forte émissivité thermique. Une dispersion de nanoparticules conductrices de différent facteur de forme dans la résine polysiloxane a été mise en œuvre : nanotubes de carbone (NTC), nanoparticules d'oxyde d'indium dopé à l'oxyde d'étain (ITO) et d'oxyde de zinc (ZnO). Les propriétés thermo-optiques, électriques en environnement spatial des nanocomposites ont été étudiées. Les NTC améliorent les propriétés électriques de la résine polysiloxane, mais provoquent une forte augmentation de l'absorptivité solaire. La dispersion de nanoparticules sphériques d'ITO augmente l'émissivité thermique du PDMS, ce qui permet de réduire l'épaisseur du revêtement et d'augmenter la dissipation des charges électrostatiques. Des faibles fractions massiques de nanoparticules sphériques de ZnO ne conduisent pas à une transition isolant -conducteur dans le PDMS. Par contre la dispersion de tétrapods de ZnO dans la matrice PDMS permet une meilleure dissipation des charges électrostatiques que la résine PDMS seule
Solar reflectors are new cold (low solar absorptivity, high thermal emissivity) thermal control coatings for satellites slightly sensitive to low earth orbit (LEO) environment. The aim of our work is their adaptation to geostationary (GEO) environment. These reflectors are composed of a reflective layer and a transparent highly electrically resistive polysiloxane coating. To evacuate electrical charges induced by GEO environment, carbon nanotubes (CNT) and metal oxides nanoparticles (zinc oxide, indium tin oxide ITO) were added to the resin and their effect on thermo-optical, electrical and electrostatic discharge (ESD) properties studied. A small proportion of CNT into polymer leads to a better electrical conductivity for the composite but also to an important solar absorptivity. Adding ITO nanoparticles to the polymer permits to increase the thermal emissivity and so to lower the thickness of coatings. ITO composites display good electrostatic discharge with low ITO concentrations. Zinc oxide particles do not permit to improve the electrical properties of composites

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

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Abstract:

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

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Mauvernay, Bruno. "Nanocomposites d'oxydes de fer en couches minces : tudes de leur élaboration et de leurs propriétés en vue de leur utilisation comme matériaux sensibles pour la détection thermique." Toulouse 3, 2007. http://thesesups.ups-tlse.fr/740/.

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Abstract:

Ces travaux avaient pour objectif l'optimisation des propriétés électriques des couches minces d'oxydes de fer, élaborées par pulvérisation cathodique RF à partir d'une cible de magnétite, en vue de leur intégration comme couche thermomètre dans les détecteurs infrarouge. L'influence des paramètres de dépôt tel que la cible de pulvérisation ou encore la pression de dépôt sur les propriétés physico-chimiques des couches minces a été étudiée. Pour certaines conditions particulières de dépôt, une phase wüstite (Fe1-xO) au sein d'une matrice spinelle (Fe3O4) a été mise en évidence par la présence de couplages magnétiques. Les propriétés électriques de ces couches minces couches minces biphasés Fe3O4/Fe1-xO s'étant révélées intéressantes pour l'application bolométrique, la suite de ces travaux s'est portée sur l'élaboration de films nanocomposites. Les couches minces obtenues suivant deux modes de dépôt différents (pulvérisation polarisée et pulvérisation d'une cible composite) ont ensuite été étudiées. Ces travaux ont permis de démontrer que les nanocomposites Fe1-xO/Fe3O4 sont une bonne alternative aux couches minces de magnétite pure pour une utilisation comme couche thermomètre dans les détecteurs thermiques
The aim of this research work was to optimize electrical properties of iron oxide thin films prepared by RF-sputtering of a magnetite target for uncooled thermal detector. Influence of depositions parameters like argon pressure or sputtering target on both chemical and physical properties have been studied. For particular conditions, wustite phase (Fe1-xO) embedded into magnetite (Fe3O4) matrix have been revealed by magnetic coupling effects. Electrical properties of thin films composed by Fe3O4/Fe1-xO being potentially interesting for uncooled thermal detector, the next step of this work has been about preparation of nanocomposites thin films. These thin films obtained by two sputtering operating mode (bias sputtering and sputtering of a composite ceramic target) have been studied. This research work had showed that nanocomposites Fe1-xO/Fe3O4 thin films are good materials, with higher temperature coefficient than pure spinel phase thin films, to be used for thermometer layer of thermal detector

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Benhattab, Safia. "Synthèse et caractérisation de matériaux organiques transporteurs de trous à base de carbazole : application aux cellules solaires DSSC solides et pérovskite." Electronic Thesis or Diss., Tours, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUR4014.

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Abstract:

Ce travail de thèse a permis de concevoir, synthétiser et caractériser de nouveaux verres moléculaires à base de carbazole pour la réalisation de cellules solaires DSSC solide ou de type pérovskite. Ces structures sont une alternative à la molécule de référence à base de spirobifluorène (Spiro-OMeTAD) utilisée majoritairement dans les dispositifs hybrides. Nous avons optimisé une voie de synthèse simple et rapide d’un « synthon carbazole » servant de précurseur à la conception d’une large variété de verres moléculaires transporteur de trous (HTM). Cette voie de synthèse a ainsi permis de réaliser une première génération de molécules possédant un unique synthon carbazole substitué par des groupements aryles (naphtalène, pyrène, triazatruxène) puis une seconde génération incorporant deux synthons carbazole séparés par un espaceur alkylé. Dans les deux cas, les voies de synthèse sont simples et les rendements de conversion d’énergie générés en DSSC solides sont prometteurs (entre 2,22 et 2,47 % avec le colorant D102). Une étude préliminaire de vieillissement consistant à analyser la dégradation en thermolyse et photolyse d’un film mince utilisant un HTM carbazole montre que ce dernier (Cz-P) possède une stabilité comparable au Spiro-OMeTAD en absence de dioxygène. Finalement, deux verres moléculaires ont été étudiés en cellules de type pérovskite permettant d’atteindre des rendement de conversion de 13,08 % et 12,41 % (pour Cz-P et Cz-PF) quasi-identiques à ceux à base de Spiro-OMeTAD (13,45 %) confirmant que ces structures à base de synthon carbazole sont aussi de bons candidats pour la réalisation de cellule pérovskite performantes
The aim of this work was to design, synthesize and characterize new carbazole based molecular glasses for the realization of solid state DSSC or perovskite solar cells. These structures would be an alternative to the reference molecule based on spirobifluorene (Spiro-OMeTAD) mainly used in hybrid devices. We have optimized a simple way to synthetize a "synthon" as a precursor to the design of a wide variety of efficient hole transporting materials (HTM). This synthesis pathway has allowed producing a first generation of molecules based on a single carbazole synthon substituted by aryl groups (naphthalene, pyrene, triazatruxene) then a second generation incorporating two carbazole synthons separated by an alkyl spacer. In both cases, the synthesis pathways are simple and the energy conversion efficiencies generated in solid DSSCs are promising (between 2.22 % and 2.47 % with the D102 dye). A preliminary ageing study has consisted in analyzing the degradation during thermolysis or photolysis of a carbazole based thin film. It was shown that Cz-P possesses stability similar to Spiro-OMeTAD in the absence of oxygen. Finally, two carbazole molecular glasses were studied in perovskite cells to achieve conversion efficiencies of 13.08 % and 12.41 % (for Cz-P and Cz-PF respectively) almost identical to the one based on Spiro-OMeTAD (13.45 %), confirming that these carbazole based structures are good candidates for the realization of efficient perovskite cells

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Medjelekh, Dalel. "Caractérisation multi-échelle du comportement thermo hybride des enveloppes hygroscopiques." Thesis, Limoges, 2015. http://www.theses.fr/2015LIMO0112/document.

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Abstract:

Face à la problématique énergétique du bâtiment et l’impact environnemental lié, il apparait que les enveloppes hygroscopiques sont une piste prometteuse en termes d’amélioration du confort thermique, de qualité de l’air intérieur, de consommation énergétique et de régulation de l'humidité intérieure. Aujourd'hui, on manque de valeurs de référence du comportement hygrothermique transitoire de ce type d’enveloppes. La physique des transferts hydriques dans les matériaux hygroscopiques, aptes à fixer l’humidité, est complexe et rend difficile la modélisation des transferts couplés de chaleur et de masse. Une approche expérimentale et numérique du comportement thermo hydrique des enveloppes hygroscopiques a donc été menée avec une caractérisation multi-échelle. Ainsi, le monitoring de quatre maisons habitées a été sujet de caractérisation au niveau de la première échelle. L’étude à l'échelle du matériau a permis de caractériser les propriétés liées aux transferts de chaleur et de masse. Le couplage thermo-hydrique a fait l'objet d'une étude spécifique à l'échelle de la paroi. Les implémentations différences finies et éléments finis ont abouti à une analyse fine des transferts à l'échelle de cellules-test avec un travail de réduction d'ordre nécessaire pour limiter les temps de calcul. L’accent est mis sur les effets de l’humidité apportés dans les ambiances intérieures afin de valider un outil numérique développé dans ce travail. Les enveloppes hygroscopiques choisies sont composées de matériaux biosourcés tels que le bois massif, le béton de bois, la terre et paille. Les enveloppes de travertin et de plaques de plâtre sont également étudiées
In front of the building energy issues and environmental impact bound, it appears that the hygroscopic envelopes are a promising track in terms of improving of the thermal comfort, indoor air quality, energy consumption and indoor humidity regulation. Today, we lack reference values of the transient hygrothermal behavior of this envelope type. The physics of moisture transfer in hygroscopic materials (capable to fixing moisture) is complex and makes it difficult modeling of coupled heat and mass transfers. Experimental and numerical approaches of hygrothermal behavior in hygroscopic envelops was therefore conducted with a multi-scale visions. Thus, monitoring of four habited houses was the characterization focus at the first scale. The study on the material scale allowed to characterize the properties related to the heat and mass transfer. The hygrothermal coupling has been the subject of a specific study at a wall scale. Finite differences and finite elements implementations have resulted in a detailed analysis of transfers across cell-test with a reduction work of order required to limit the calculation time. Emphasis is placed on the effects of moisture brought in indoor environments in order to validate a digital tool developed in this work. The selected hygroscopic envelopes are composed of biosourced materials such as massive wood, wood concrete, earth and straw. Envelopes of travertine and plasterboard are also studied

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Xin, Chenghao. "The applications of plasmonic nanoparticles on flexible hybrid photo-thermoelectric generators." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2022SORUS352.pdf.

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Abstract:

Dans cette thèse de doctorat, j'ai principalement étudié trois domaines : (1) La synthèse de nanoparticules (NPs) plasmoniques traitées en solution, qui servent de revêtements photothermiques et permettent la conversion entre lumière et chaleur. Ces revêtements à base de NP ont ensuite été appliqués pour augmenter la différence de température du dispositif thermoélectrique mentionné ci-dessous. (2) La réalisation et les caractérisations de générateurs photo-thermoélectriques hybrides organiques-inorganiques souples et portables (photo-TEGs). Ces photo-TEGs, combinant le revêtement de photothermique à base des NPs mentionné ci-dessus et les TEGs p-n hybrides soigneusement conçus, ont démontré une récupération d'énergie sous illumination solaire. (3) L'étude des matériaux thermoélectrique à base de Ag2Se dopés au soufre (S-dopés) de type n, proposant une nouvelle synthèse en solution à température ambiante (RT) et conduisant à une série de couches minces thermoélectriques et flexibles avec des propriétés optimisées. Ces films minces de Ag2Se S-dopés de type n ont ensuite été appliqués, démontrant une récupération d'énergie proche de la RT dans différentes situations. Pour présenter les résultats de cette thèse, six chapitres sont formés au total, parmi lesquels trois chapitres (Chapitre 3, 4 et 5) sont utilisés pour décrire les résultats obtenus concernant les trois aspects susmentionnés ainsi qu'une introduction (Chapitre 1), un chapitre expérimental (chapitre 2) et un chapitre de conclusion (chapitre 6). Enfin, une conclusion générale est donnée avec des perspectives sur le domaine de la technologie thermoélectrique flexibles, portable et à faible coût ainsi des textiles intelligents à récupération d'énergie
In this PhD thesis, I have mainly investigated three areas: (1) The synthesis of solution-processed plasmonic nanoparticles, which serve as photothermal coatings and enable light-heat conversion. These NP-based coatings were then applied to boost the temperature difference of the thermoelectric device undermentioned. (2) The realization and characterizations of flexible and wearable organic-inorganic hybrid photo-thermoelectric generators (photo-TEGs). These photo-TEGs, combining the above-mentioned photothermal NP coating and the carefully designed hybrid p-n TEGs, demonstrated energy harvest under solar illumination. (3) The investigation of n-type sulfur-doped (S-doped) Ag2Se TE materials, proposing a new room-temperature (RT) solution synthesis, and leading to a series of functional and flexible TE thin films with optimized TE properties. These n-type S-doped Ag2Se TE thin films were further applied demonstrating near-RT energy harvest in different situations. To present the results of this thesis, all together six chapters are formed, among which three chapters (Chapter 3, 4, and 5) are used to describe the results obtained concerning the above-mentioned three aspects together with an introduction (Chapter 1), an experimental (Chapter 2), and conclusion (Chapter 6) chapters. Finally, a general conclusion is given with perspectives on the field of low-cost and wearable thermoelectric technology as well as energy-harvesting smart textiles

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Guazzagaloppa, Jérémy. "Matériaux super-isolants thermiques à propriétés thermoélectriques intégrées." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS086.

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Abstract:

Dans le cadre du développement de nouvelles sources d’énergie durables, la récupération d'énergie est essentielle. La plupart des processus industriels entraînent une perte colossale de chaleur, la thermoélectricité a donc pleinement son rôle à jouer dans ce développement grâce à l'effet Seebeck qui consiste à convertir un gradient de température en énergie électrique. Un bon matériau thermoélectrique nécessite une conductivité électrique σ élevée, un grand coefficient Seebeck α ainsi qu'une conductivité thermique λ faible. Cependant, malgré de récentes avancées dans le domaine, l’utilisation en masse des matériaux thermoélectriques usuels devient difficile du fait de leur toxicité, leur faible abondance et leur coût. Le développement de nouveaux matériaux en respect des contraintes environnementales devient alors nécessaire. Ainsi, avec l’émergence d’une nouvelle famille de matériaux, à savoir les matériaux organiques thermoélectriques, à base de polymères conducteurs et de gels (aérogels/xérogels), de nouvelles perspectives sont envisageables. A l’instar de ces nouvelles avancées, le but de ce travail est de fonctionnaliser des matériaux super-isolants thermiques possédant une très faible conductivité thermique en leur conférant des propriétés thermoélectriques. Cela a d’abord été réalisé par des simulations numériques basées sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), ainsi que sur la dynamique moléculaire classique (DM), via différents modules appartenant au logiciel Materials Studio. Cela a permis de représenter numériquement et valider la structure de notre matériau, le xérogel de Résorcinol/Formaldéhyde. Une étude de dopage avec 5 % en particules de fer a ensuite été réalisée en DM afin d’étudier la dispersion des charges au sein du réseau RF et représenter le numériquement le matériau dopé en vue d’une future étude de ses propriétés thermoélectriques.Dans un second temps, l’objectif a été de définir le protocole de synthèse optimal en fonction des différents paramètres de synthèse et des différentes charges conductrices utilisées. L’étude de l’influence d’un traitement thermique par pyrolyse a alors permis l’amélioration de la conductivité électrique du matériau pur présentant un facteur de mérite ZT=2.7×〖10〗^(-16), (ZT=α^2 σT/λ permet de quantifier le rendement de la conversion thermoélectrique). Des dopages ont par la suite été effectués durant l’étape de gélification suivant différents taux de charge en vue d’atteindre un seuil de percolation. Un facteur de mérite ZT=2.4×〖10〗^(-3) a alors été obtenu avec un taux de dopage de 60 % en oxyde de graphène (GO). Cependant, ce type de dopant engendre un coût de synthèse trop important, nous nous sommes alors orientés vers d’autres types de charges, à savoir des fibres conductrices. Ceci a permis d’obtenir un ZT= 8.0×〖10〗^(-4) avec un taux de dopage de 10 % en fibres de polyacrylonitrile oxydée (PANOX). L’assemblage du module ainsi que la réalisation d’un banc d’essais ont par la suite permis de caractériser la performance thermoélectrique de nos différents matériaux. Une densité de puissance de l’ordre de 2 mW.m-2 a alors été obtenue avec le xérogel RF fibré PANOX d’une épaisseur de 1 cm et d’une surface de 50 cm² pour une différence de température de 30°C. Ce matériau a alors permis d’identifier une application dans le cadre de l’isolation thermique d’une batterie de véhicule hybride en vue de détecter une défaillance associée à la perte du vide. Finalement une étude se basant sur des modèles théoriques a démontré l’intérêt de poursuivre les recherches dans le but d’améliorer les propriétés thermoélectriques. Nous avons alors envisagé l’assemblage de modules composés de 1000 jonctions (p-p) puis (n-p) avec des matériaux cibles afin d’atteindre des niveaux de densité de puissance de plusieurs W.m-2 et des tensions de sortie de plusieurs V permettant de produire suffisamment d’énergie pour l’alimentation d’auxiliaires tels que des capteurs par exemple
In the search of new sustainable energies, the issue of energy harvesting is essential. Heat loss is involved in most of the industrial processes, thus thermoelectricity has its full role to play in this search through the Seebeck effect which consists in converting a temperature gradient into an electrical current. A good thermoelectric material requires a high electrical conductivity σ and Seebeck coefficient α and a low thermal conductivity λ. However, despite recent advances in the field, the use of conventional thermoelectric materials on a large scale becomes difficult due to their toxicity, low abundance and high cost. The development of new materials that respect environmental considerations has thus become necessary. Hence, with the emergence of a new family of materials, namely organic thermoelectric materials, based on conductive polymers and gels (aerogels/xerogels), new perspectives are now possible. In the frame of these new advances, the aim of this work is to functionalize thermal super-insulating materials with a very low thermal conductivity by adding thermoelectric properties. This was first done by numerical simulations based on density functional theory (DFT) and classical molecular dynamics (MD), via different modules included in the Materials Studio software. This allowed us to numerically represent and validate the structure of our thermal insulating material, the Resorcinol/Formaldehyde (RF) xerogel. A doping process with 5 % in iron particles was then performed using MD calculations in order to evaluate the dispersion of the charges within the RF network and to represent numerically the doped material for a future study of its thermoelectric properties via a Boltzmann formalism.In a second step, the objective was to identify the optimal synthesis protocol as a function of the different synthesis parameters and the different conductive dopants. The study of the influence of a thermal treatment by pyrolysis then allowed the improvement of the electrical conductivity of the pure material having a very low figure of merit ZT=2.7×〖10〗^(-16), (ZT=α^2 σT/λ is a measure of the efficiency of the thermoelectric conversion). A study of doping was then carried out during the gelling process according to different loading rates in order to reach a percolation threshold. A figure of merit ZT=2.4×〖10〗^(-3) was then obtained with a doping level of 60 % in graphene oxide (GO). However, this type of dopant generates a very high synthesis cost, which explain why we investigated other types of charges, namely electrically conductive fibers. In that case, we obtained a ZT= 8.0×〖10〗^(-4) with a doping level of 10 % in oxidized polyacrylonitrile fibers (PANOX). The assembly of the module and the realization of a test bench have made it possible to characterize the thermoelectric performance of our different materials. A power density of the order of 2 mW.m-2 was then obtained with the PANOX fiber-reinforced RF xerogel with a thickness of 1 cm and an surface area of 50 cm² for a temperature difference of 30°C. Thanks to this materials, we have identified an application as part of the thermal insulation of a hybrid vehicle battery in order to detect a failure associated with a vacuum loss. Finally, a study based on theoretical models has shown the interest of continuing research activities in order to improve the thermoelectric properties. We then considered the assembly of modules composed of 1000 junctions (pp) then (np) with target materials in order to reach higher power density levels of several W.m-2 and output voltages of several V to produce enough energy for the supply of auxiliaries such as sensors for example

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Thomas, Benjamin. "Matériaux composites Argent/Carbone à propriétés thermiques adaptatives." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0140.

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Abstract:

Du fait leur conductivité thermique élevée, les matériaux composites à matrice métallique et renfort carbone possèdent un fort potentiel d’application pour la gestion thermique en électronique. Ces travaux présentent le développement d’un nouveau procédé pour la synthèse de matériaux composites Ag/rGO (argent / « reduced Graphene Oxide ») et Ag/GF (argent / « Graphite Flakes ») par métallurgie des poudres. Ce procédé, inspiré des méthodes de « molecular level mixing », permet d’obtenir des poudres composites Ag/rGO dans lesquelles les nano-renforts sont individualisés jusqu’à une concentration volumique de 1 %. Lorsqu’il est appliqué à la synthèse de matériaux composites Ag/GF, ce dernier permet l’élaboration de matériaux composites denses avec une concentration volumique en graphite jusqu’à 70 % et une conductivité thermique jusqu’à 675 W.m-1.K-1 (426 W.m-1.K-1 pour l’argent pur). En outre, il a été montré que le procédé d’élaboration des poudres composites Ag/GF a une forte influence sur l’anisotropie structurale des matériaux massifs ainsi que sur la résistance thermique d’interface extrinsèque Ag-graphite. Le procédé d’élaboration développé dans ces travaux permet ainsi d’obtenir des matériaux ayant une conductivité thermique jusqu’à 19 % supérieure à celle des matériaux obtenus par un procédé de mélange conventionnel. Néanmoins, comme la plupart des matériaux composites métal/GF (à matrice Cu, Al, Mg et Fe), la dilatation thermique des matériaux composites Ag/GF présente des « anomalies ». En effet, l’anisotropie de leur coefficient d’expansion thermique (CTE) est opposée à leur anisotropie structurale, leur CTE a une dépendance anormalement élevée vis-à-vis de la température et ces matériaux présentent une instabilité dimensionnelle en cyclage thermique. S’il est communément admis dans la littérature que ces anomalies sont la conséquence des contraintes internes générées lors de l’élaboration des matériaux (du fait de la différence de CTE entre matrice et renfort), ce phénomène reste mal compris et difficile à maitriser. Une part importante de ces travaux est consacrée à l’étude de ces « anomalies » et en particulier à l’étude de l’influence des propriétés mécaniques de la matrice d’argent sur la dilation thermique des matériaux composites. Grâce à la combinaison des caractérisations d’EBSD, de DRX, de microdureté instrumentée et de microscopie, des phénomènes clés responsables des propriétés thermomécaniques des matériaux composites Ag/GF ont pu être identifiés. En particulier, il a été montré qu’une part importante des contraintes internes est relaxée via la déformation plastique de la matrice d’argent et la déformation pseudo plastique du graphite lors du refroidissement post-densification des matériaux composites. Ainsi, le contrôle des propriétés mécaniques de la matrice métallique (en particulier de sa limite d’élasticité) permet d’atténuer les anomalies en CTE et confère une meilleure stabilité dimensionnelle aux matériaux composites Ag/GF lors d’un cycle thermique. L’addition de rGO dans la matrice d’argent des matériaux composites Ag/GF a également permis de réduire l’instabilité dimensionnel des matériaux jusqu’à 50 % grâce aux propriétés d’amortissement du rGO
Due to their high thermal conductivity, metal matrix composite materials reinforced with carbon allotropes exhibit a high potential application for thermal management in electronics. This work deals with the elaboration of new synthesis process to produce Ag/rGO (silver/reduced Graphene Oxide) and Ag/GF (silver/Graphite Flakes) composite materials. This process, based on “molecular level mixing” methods, makes it possible to obtain Ag/rGO composite powders with individualized nano-reinforcements up to a concentration of 1 % in volume. Applied to the synthesis of Ag/GF composite materials, it allows to synthesize dense composite materials with a graphite concentration up to 70 % in volume and with a thermal conductivity up to 675 Wm-1.K-1 (426 Wm-1.K-1 for pure silver). Moreover, it has been shown that Ag/GF powders elaboration process has a strong influence on the structural anisotropy of bulk materials as well as on the extrinsic thermal boundary resistance Ag-graphite. The process developed in this work allows Ag/GF composite materials to reach thermal conductivity up to 19 % higher than the same materials synthesized by conventional mixing powder process. However, like most metal/GF composite materials (with Cu, Al, Mg and Fe matrix), thermal expansion of Ag/GF composite materials shows “anomalies”. Indeed, the anisotropy of their coefficient of thermal expansion (CTE) is opposed to their structural anisotropy, their CTE has an abnormally high dependence on temperature and these materials exhibit dimensional instability during thermal cycling. While it is commonly admit in literature that these “anomalies” are the consequence of internal stresses generated during materials densification (because of CTE mismatch between matrix and reinforcement), this phenomenon remains poorly understood and difficult to control. A significant part of this work is devoted to the study of these anomalies and especially to the study of the influence of matrix mechanical properties on composite materials thermal expansion. Thanks to EBSD, XRD, instrumented microhardness and microscopy analysis, key phenomena responsible of thermomechanical behavior of Ag/GF composite materials have been identified. Especially, it has been shown that a large part of the internal stresses is relaxed by plastic deformation of silver matrix and pseudo-plastic deformation of graphite during the post-densification cooling step of the materials. Thus, the control of mechanical properties of metallic matrix (especially of its elastic limit) makes it possible to attenuate the anomalies in CTE and confers a better dimensional stability to Ag / GF composite materials during thermal cycling. Finally, the addition of rGO in silver matrix of Ag/GF composites materials has also reduced material dimensional instability by up to 50 % thanks to the damping properties of rGO

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Bosq, Nicolas. "Nanocomposites à matrice polymère : influence de silices nanostructurées sur la cristallisation, la transition vitreuse et les propriétés thermomécaniques." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00932853.

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Abstract:

Le but de ce travail est de comprendre l'influence des nanoparticules de silice sur les transitions physiques de matrices polymères de nature différente : l'alcool polyfurfurylique (PFA), le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et le polydiméthylsiloxane (PDMS). Pour cela, les techniques d'analyse thermique conventionnelles (ATG, DSC, DMA) ont été couplées à des techniques atypiques (DSC multifréquence, FSC, UFSC).Dans le cas du PFA, les nanoparticules de silice ont entrainé une augmentation de la Tg ainsi qu'une amélioration des propriétés thermomécaniques. En outre, il a été démontré que la seule présence de silice suffit à favoriser les mécanismes de polymérisation. La cristallisation du PTFE à partir de l'état fondu a été étudiée pour la première fois sur une gamme de vitesse de refroidissement très large (jusqu'à 800 000 K.s-1). L'effet nucléant des nanoparticules de silice a également été mis en avant à faibles vitesses de refroidissement lors de l'étude de la cristallisation du PTFE chargé. Cependant, il s'est avéré qu'elle ralentit également la diffusion des chaines dans le milieu pour certaines vitesses. L'influence des nanoparticules de silice sur la transition vitreuse et la cristallisation du PDMS a finalement été étudiée. Les résultats ont montré que la silice n'induit pas d'effet significatif sur la transition vitreuse. D'autre part, la silice influence fortement la cinétique de cristallisation. Cet effet a été directement lié au fait que la silice favorise la nucléation sans influencer la diffusion des chaines.

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Benhattab, Safia. "Synthèse et caractérisation de matériaux organiques transporteurs de trous à base de carbazole : application aux cellules solaires DSSC solides et pérovskite." Thesis, Tours, 2018. http://www.theses.fr/2018TOUR4014/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse a permis de concevoir, synthétiser et caractériser de nouveaux verres moléculaires à base de carbazole pour la réalisation de cellules solaires DSSC solide ou de type pérovskite. Ces structures sont une alternative à la molécule de référence à base de spirobifluorène (Spiro-OMeTAD) utilisée majoritairement dans les dispositifs hybrides. Nous avons optimisé une voie de synthèse simple et rapide d’un « synthon carbazole » servant de précurseur à la conception d’une large variété de verres moléculaires transporteur de trous (HTM). Cette voie de synthèse a ainsi permis de réaliser une première génération de molécules possédant un unique synthon carbazole substitué par des groupements aryles (naphtalène, pyrène, triazatruxène) puis une seconde génération incorporant deux synthons carbazole séparés par un espaceur alkylé. Dans les deux cas, les voies de synthèse sont simples et les rendements de conversion d’énergie générés en DSSC solides sont prometteurs (entre 2,22 et 2,47 % avec le colorant D102). Une étude préliminaire de vieillissement consistant à analyser la dégradation en thermolyse et photolyse d’un film mince utilisant un HTM carbazole montre que ce dernier (Cz-P) possède une stabilité comparable au Spiro-OMeTAD en absence de dioxygène. Finalement, deux verres moléculaires ont été étudiés en cellules de type pérovskite permettant d’atteindre des rendement de conversion de 13,08 % et 12,41 % (pour Cz-P et Cz-PF) quasi-identiques à ceux à base de Spiro-OMeTAD (13,45 %) confirmant que ces structures à base de synthon carbazole sont aussi de bons candidats pour la réalisation de cellule pérovskite performantes
The aim of this work was to design, synthesize and characterize new carbazole based molecular glasses for the realization of solid state DSSC or perovskite solar cells. These structures would be an alternative to the reference molecule based on spirobifluorene (Spiro-OMeTAD) mainly used in hybrid devices. We have optimized a simple way to synthetize a "synthon" as a precursor to the design of a wide variety of efficient hole transporting materials (HTM). This synthesis pathway has allowed producing a first generation of molecules based on a single carbazole synthon substituted by aryl groups (naphthalene, pyrene, triazatruxene) then a second generation incorporating two carbazole synthons separated by an alkyl spacer. In both cases, the synthesis pathways are simple and the energy conversion efficiencies generated in solid DSSCs are promising (between 2.22 % and 2.47 % with the D102 dye). A preliminary ageing study has consisted in analyzing the degradation during thermolysis or photolysis of a carbazole based thin film. It was shown that Cz-P possesses stability similar to Spiro-OMeTAD in the absence of oxygen. Finally, two carbazole molecular glasses were studied in perovskite cells to achieve conversion efficiencies of 13.08 % and 12.41 % (for Cz-P and Cz-PF respectively) almost identical to the one based on Spiro-OMeTAD (13.45 %), confirming that these carbazole based structures are good candidates for the realization of efficient perovskite cells

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Quach, Alida. "Films mésoporeux hybrides : propriétés optiques et applications potentielles." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066649.

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Abstract:

Les normes strictes imposées ces dernières années dans tous les domaines touchant à la chimie pressent le développement de moyens de surveillance plus efficaces et plus économiques. Dans ce contexte, les matériaux hybrides organique–inorganique sol-gel ouvrent des perspectives intéressantes en raison de leur composition multifonctionnelle et des propriétés qui en découlent. L’objectif de ce travail a été d’évaluer le potentiel de films nanostructurés hybrides silice–quinizarine et silice–dibenzoylméthane pour des applications de détection chimique à transduction optique. Nous avons pour cela procédé en trois temps. I) Nous avons préparé des films nanostructurés de silice par auto-assemblage induit par évaporation, en utilisant le bromure de cétyltriméthylammonium comme agent texturant. Parmi les mésophases obtenues, nous avons choisi la mésophase cubique Pm3n pour ses meilleurs résultats en termes d’accessibilité et de stabilité mécanique. Ii) Nous avons comparé deux stratégies pour incorporer les molécules sondes silylées dans les films : le post-greffage et la synthèse directe. Cette dernière s’est avérée plus avantageuse : qualité optique, stoechiométrie organique/inorganique connue, fonctionnalisation homogène et porosité accessible. Iii) Pour les films silice–quinizarine, nous avons effectué des tests de détection d’ions Cu2+ en solution aqueuse sous différentes conditions (pH, force ionique. . . ). Le système a montré de manière reproductible une bonne sensibilité (~ppm) et des temps de réponse courts (30s), mais un manque de sélectivité. Nous avons en revanche obtenu une détection sélective de composés gazeux halogénés (BF3) avec les films silice–dibenzoylméthane

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Besson, Eric. "Elaboration de matériaux hybrides organiques-inorganiques à propriétés optiques." Montpellier 2, 2004. http://www.theses.fr/2004MON20104.

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

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Abstract:

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

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Redares, Christian. "Contribution a l'étude du comportement thermique des batiments en régime transitoire : proposition de differents modèles simplifiés." Perpignan, 1986. http://www.theses.fr/1986PERP0007.

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Abstract:

Proposition et analyse des modeles mathématiques simples établis en regime varie, accessibles aux microordinateurs et rendant compte avec une precision suffisante du comportement thermique des batiments. Les parois opaques sont, dans un premier temps, modelises par differents schemas electriques dont la validite et les limites sont determinees. Proposition de deux modeles de batiment: le premier base sur une description globale des echanges thermiques, le second issu d'une analyse des phenomenes plus fine et d'un decoupage de l'habitat en deux zones. Large eventail de leurs possibilites, coherence des bilans thermiques obtenus a partir de simulations annuelles sont montres. En parallele, etude de la modelisation de la ventilation d'un logement.

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Meukam, Pierre. "Valorisation des briques de terre stabilisées en vue de l'isolation thermique de batiments." Cergy-Pontoise, 2004. http://biblioweb.u-cergy.fr/theses/04CERG0287.pdf.

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Abstract:

Ce travail porte sur la valorisation de matériaux locaux au Cameroun en vue d'améliorer leurs performances en isolation thermique. Il s'agit dans un premier de temps de mettre au point de nouveaux matériaux locaux pour l'enveloppe de bâtiment. La pouzzolane naturelle et la sciure de bois qu'on trouve en abondance au Cameroun ont servi à réaliser des briques de terre plus légères et de meilleures performances thermiques que celles utilisées actuellement dans la construction des maisons. Les résultats expérimentaux portant sur les propriétés therrnophysiques montrent que les briques de terre en latérite+pouzzolane et en latérite+sciure de bois sont plus légères et possèdent de meilleures performances d'isolation thermiques que les briques en latérite simple. Les mesures de la résistance en compression faites sur des BTS incorporant de la pouzzolane naturelle et sur celles incorporant une quantité limitée de sciure de bois donnent des valeurs satisfaisantes. Ces résistances mécaniques sont de même ordre de grandeur que celles des BTS actuellement utilisées. La conductivité thermique et de la diffusivité thermique de ces matériaux augmente avec en teneur en eau. L'augmentation de la teneur en ciment dans les BTS étudiées entraîne une augmentation de la conductivité et une baisse de la diffusivité thermique. La modélisation des transferts couplés de chaleur et d'humidité a permis de déterminer les profils de température, d'humidité relative ct de teneur en eau. à travers une enveloppe de bâtiment faite de ces matériaux. Les faibles teneurs en eau relevées dans les différents cas permettent de conclure qu'il y a une faible possibilité de condensation de vapeur d'eau dans ces matériaux et par conséquent leur durabilité n'est pas mise en cause
In this work, an experimental study was carried out in order to determine the properties of local materials used as construction materials. The thermal properties of lateritic soil based materials were deterrnined. The effect of addition of natural pozzolan or sawdust in lateritic soil brick on the thermal properties is examined. It was shown that the effect of incorporation of natural pozzolan or sawdust is the decreasing of the thermal conductivity and density. The moisture content of these materials can modify their thermal performance. Thus a study of the influence of the water content on the thermal conductivity L and the thermal diffusivity a is presented. The effect of the increasing of cement content is to increase the thermal conductivity and to decrease the thermal diffusivity. The composite materials used for building shielding present sufficient mechanical strength and are suitable for constructions. The analysis is developed for the prediction of the temperature, relative humidity and water content behaviour within the walls. A numerical model HMtrans, developed for prediction of heat and rnoisture transfer in multi-Iayered building cornponents, is used to simulate the temperature, moisture content and humidity profiles within the building envelopes. The results allow the prediction of the duration of the exposed building walls to the local weather conditions. There is therefore minimum possibility of water condensation in the materials studied. The durability of buiIding envelopes made of lateritic soil bricks with incorporation of natural pozzolan or sawdust is not strongly affected by the climate conditions in tropical and equatorial regions

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Boulaoued, Athmane. "Elaboration et propriétés de matériaux hybrides polymères-systèmes auto-assemblés." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE018/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse a porté sur l’élaboration de nanomatériaux hybrides de type nano-câbles fonctionnels, composés de polymères covalents et de molécules auto-assemblées. L’approche «bottom-up» adoptée repose sur des processus uniquement physiques, à savoir la nucléation hétérogène, la cristallisation et la gélification thermo réversible. Deux systèmes hybrides ont été élaborés et étudiés: le premier est composé de molécules de tetra-2-éthylhexanoate de bicuivre (CuS8) auto-assemblées en filaments, lesquels sont encapsulés au sein des fibrilles de polystyrène isotactique (iPS). Nous avons montré au travers de différentes études (DSC, DNPA,SQUID, EXAFS et IR-TF) que leur encapsulation permet non seulement de les stabiliser mais également de modifier leur comportement antiferromagnétique. Le deuxième système a consisté à des fibrilles de poly(alkylthiophène)s (P3AT), emmaillotées au moyen de molécules diamides (BHPB-10) capables de s'assembler en nanotubes. En plus des études de la morphologie et de la structuration par TEM et UV-Vis,nous avons étudié les propriétés de conductivité du système hybride P3BT/BHPB-10 en C-AFM. Nous avons montré qu’il est effectivement possible de réaliser des nano-câbles semi-conducteur gainés
This thesis deals with new hybrid nanomaterials of functional nanocable-like structures, consisting of covalent polymers and self-assembled molecules. The «bottom-up» approach adopted for the elaboration is based only on physical processes such as heterogeneous nucleation, crystallization and thermoreversible gelation. This original approach allowed us to easily prepare two functional nanocables: the first consisted of bicopper tetra-2-ethylhexanoate (CuS8) molecules self-assembled on filaments which are encapsulated within isotactic polystyrene (iPS) fibrils. We proved throughout different studies (DSC, SANS, SQUID, EXAFS and FT-IR) that the encapsulation allows one to get stable filaments, and particularly to modify their antiferromagnetic behavior as well. The second system constituted of poly(alkylthiophene)s fibrilles (P3AT), sheathed by diamides molecules (BHPB-10) self-assembled on nanotubes. Besides the morphological and the structuration studies (TEM and UV-Vis), we investigated the conductivity of the hybrid system P3BT/BHPB-10 by C-AFM. Results showed the possibility to obtain sheathed semi-conducting nano-cables

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Ourry, Laurence. "Relation structure-propriétés de matériaux hybrides magnétiques polymère-ferrites spinelles." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077193.

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Abstract:

J'ai travaillé à la conception de matériaux hybrides magnétiques constitués de polymère et de nanoparticules d'oxydes métalliques de type spinelles en me concentrant sur (i) ta synthèse de nanopoudres d'oxydes magnétiques par le procédé polyol et le contrôle de leurs propriétés magnétiques (modulation de la taille des NPs, recours à l'échange-bias pour augmenter la stabilité thermique magnétique. . . ), (ii) le contrôle de la dispersion des NPs par la connaissance de leur état de surface et des procédés de fonctionnalisation judicieux et (iii) leur mise en forme au sein de matrices de polymères thermoplastiques ou de biopolymères préformés, Ces différents points sont discutés à travers trois thèmes : (a) La synthèse de nanoparticules coeur-coquille Fe304@CoO présentant un phénomène d'échange blas, qui ont ensuite été fonctionnalisées par des brosses de polystyrène (PS) et de polyméthacrylate de méthyle (PMMA nous avons comparé les propriétés magnétiques (interactions dipolaires et échange bias) de ces hybrides à celles des nanoparticules nues. (b) La synthèse de nanoparticules de ferrite de cobalt, CoFe204, et leur fonctionnalisation de surface par deux ligands. Ces nanoparticules ont ensuite été introduites dans une matrice de polyfluorure de vinylidène (PVDF) afin de réaliser des films rnagnétoélectriqUes. (c) La conception de gels et de films magnétothermosensibles pour la délivrance médicamenteuse ou l'ingénierie tissulaire. Ce projet est une étude exploratoire à un projet développé par IBM, Centre d'Almaden, USA, où j'ai réalisé un stage de 3 mois au cours de ma thèse
I worked on the design of magnetic hybrid materiais consisting of polyrner and spinel metal oxide nanoparticles focusing on (1) the synthesis of nanopowders of magnetic oxides by the polyol process and controlling the magnetic properties (timing of the size of NPs, use of exchange-bias to increase the magnetic thermal stability. . . ), (ii) the control of the dispersion of NPs as a function of their surface state and suitable functionalizations and ( iii) their processing in thermbplastic polymer matrices or preformed biopolymers. These points are discussed through three topics: (a) the synthesis of Fe304@CoO core-shell nanoparticles exhibiting exchange bias, and their further functionalization by polystyrene (PS) and polymethylmethacrylate (PMMA) brushes", we compared the magnetic properties (dipolar interactions and exchange bias) of these hybrids with those of bare nanoparticles. (b) The ynthesis of cobalt ferrite nanoparticles, CoFe204, and surface functionalization with two ligands. These nanoparticles were then introduced into a polyvinylidene fluoride matrix (PVDF) to design magnetoelectric films. (c) The design of magnetothermosensitives gels and films for drug delivery and tissue engineering. This project is an expioratory study to a project developed by IBM, Almaden Center, USA, where I reallzed a 3 month internship dunng my PhD involvement

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Salome, Francis. "Contribution à l'étude de nouvelles méthodes de mesure des paramètres électriques et thermiques des matériaux : influence de l'humidité sur les propriétés électriques et thermiques des matériaux non métalliques." Lille 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LIL10082.

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Abstract:

Réalisation de deux dispositifs automatiques à commandes numériques de mesure des paramètres électriques et thermiques des matériaux, et d'autre part à l'étude comparative des propriétés thermiques et électriques de quelques matériaux non métalliques. Dispositif capable de séparer les informations conductivités et permittivité [epsilon], conçu à partir d'un oscillateur à conductance négative. Nouveau dispositif utilisant la phase transitoire de la réponse à un échelon de flux thermique et permettant de mesurer rapidement l'effusivité des matériaux

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Chamroune, Nabil. "Matériaux composites Aluminium/Carbone : architecture spécifique et propriétés thermiques adaptatives." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0140/document.

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Abstract:

Les matériaux composites à matrice métallique (CMM) sont actuellement étudiés pour être utilisés dans de nombreux domaines d’application. L’une des applications potentielles concerne leur utilisation en tant que drain thermique pour les modules de puissance. Pour cette application, deux conditions sont requises : une conductivité thermique (CT) élevée pour évacuer la chaleur générée par la puce électronique et un coefficient d’expansion thermique (CTE) proche du substrat céramique (2-8×10-6 /K) utilisé dans le module de puissance.Ainsi des matériaux composites à matrice aluminium (Al : CT de 217 W/m.K et CTE de 24×10-6 /K) et à renfort plaquette de graphite (GF : CT de 1000 W/m.K et CTE de -1×10-6 /K dans le plan de la plaquette) ont été élaborés. Ces matériaux composites ont été fabriqués par Métallurgie des Poudres (MP) conventionnelle mais aussi par un procédé original nommé Flake Powder Metallurgy (FPM). Ce procédé, qui consiste à utiliser une poudre métallique à morphologie plaquette, a permis d’optimiser l’orientation des renforts plaquette dans un plan perpendiculaire à la direction de densification sous l’action d’une pression uniaxiale. De plus, ce procédé a permis d’obtenir une meilleure adhésion entre la matrice et le renfort comparé aux matériaux composites élaborés par MP conventionnelle. Cela a abouti à une amélioration de la CT qui est passée de 400 W/m.K à 450 W/m.K pour un taux de renfort de 50%vol. Néanmoins, concernant la dilatation thermique, des CTE de 21,8×10-6 /K et 21,7×10-6 /K ont été obtenus par MP et FPM respectivement, ce qui est incompatible avec l’application visée.Pour surmonter cette problématique, des matériaux composites à renfort multiple ont été élaborés par frittage en phase liquide. Ainsi des fibres de carbone (FC) ont été rajoutées à l’aluminium et aux plaquettes de graphite. L’ajout de ce second renfort au graphite a permis de diminuer de manière importante le CTE des composites Al/(GF+FC) avec une faible proportion en FC tout en maintenant une haute CT. De plus les matériaux composites Al/(GF+FC) présentent des CTE nettement inférieurs aux composites Al/FC avec un %vol. de FC équivalent. Ainsi des matériaux composites Al/(GF+FC) ont été élaborés par frittage en phase liquide permettant d’obtenir une CT de 400 W/m.K (comparable à la CT du cuivre) et un CTE de 8×10-6 /K (comparable au CTE de l’alumine). De plus la légèreté de l’aluminium confère aux matériaux composites Al/C une faible densité (d=2,4). Par conséquent, les matériaux développés dans cette étude sont prometteur en tant que drain thermique léger, notamment dans le domaine de l’électronique embarquée
Many carbon/metal composites are currently used in several applications. One of them concerns their use as heat sinks in microelectronics. Concerning this application, two conditions are required: a high thermal conductivity (TC) in order to evacuate the heat generated by the electronic chip and a coefficient of thermal expansion (CTE) similar to the used material type of the electronic device (2-8×10-6 /K).Therefore, graphite flakes (GF; TC: 1000 W/m.K and CTE: -1×10-6 /K in the graphite plane) reinforced aluminum matrix (Al; TC: 217 W/m.K and CTE: 25×10-6 /K) composites were fabricated. These composite materials were fabricated by Powder Metallurgy (PM) and Flake Powder Metallurgy (FPM). This process, which consist to use a flattened metallic powder, helped to improve the in-plane orientation (perpendicular to the pressure direction) of GF under uniaxial pressure. Moreover, this process provided a better Al-C interface thanks to a planar contact between the matrix and the reinforcements. This resulted in an improvement of the CT from 400 W/m.K to 450 W/m.K for a reinforcement content of 50 vol.%. Nevertheless, regarding thermal dilation, CTEs of 21.8×10-6 /K and 21.7×10-6 /K were obtained by MP and FPM respectively, which is incompatible with the intended application.To overcome this problem, composite materials with multiple reinforcement were developed by solid-liquid phase sintering. Then, carbon fibers (CF) have been added to aluminum and graphite flakes. The addition of CF to GF reinforcement reduced significantly the CTE of the Al/(GF+CF) composites with a small proportion of CF, while preserving a high TC. In addition, the Al/(GF+FC) composite materials have significantly lower CTEs than the Al/CF composites with a equivalent vol.% of CF. Therefore, Al/(GF+CF) composite materials were developed by solid-liquid phase sintering to obtain a TC of 400 W/m.K (comparable to the TC of copper) and a CTE of 8×10-6 /K (comparable to the CTE of alumina). In addition, the lightweight of aluminum gives composite materials Al/C a low density (d = 2.4 g/cm3). Therefore, the composite materials developed in this study are promising as a lightweight heat sink in microelectronic industries

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Ravaux, Alice. "Réalisation et étude de dépôts composites multi-échelle élaborés par projection plasma pour applications tribologiques à hautes températures." Thesis, Limoges, 2014. http://www.theses.fr/2014LIMO0077/document.

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Abstract:

L’impact énergétique de la tribologie sur la vie économique et industrielle est important ; diminuer le frottement et l’usure des pièces mécaniques est un véritable enjeu pour des secteurs industriels très divers. Cette étude s’inscrit dans le cadre de la prévention de l’usure d’éléments mécaniques pouvant être soumis à des conditions sévères d’utilisation telles que les hautes températures. La réalisation de revêtements protecteurs céramique-métal est alors particulièrement indiquée afin d’apporter respectivement la résistance à la corrosion induite par les hautes températures avec un alliage adapté, et la résistance à l’usure grâce à la dureté des céramiques. D’autre part, le développement des recherches dans le domaine nanométrique a montré l’intérêt de la diminution de l’échelle sur l’amélioration des propriétés tribologique globales des revêtements. La projection thermique regroupe alors les procédés les plus adaptés à la réalisation de tels revêtements. Dans ce travail, des revêtements multi-composants (céramique-métal) et multi-échelles (micrométrique-nanométrique) sont développés par projection plasma afin de répondre à la problématique de résistance tribologique à haute température. La réalisation des dépôts est mise en œuvre à l’aide d’une torche tri-cathodes (TriplexPro-200) avantageuse pour sa stabilité et les larges possibilités laissées par sa fenêtre opératoire étendue. Les spécificités de cette torche seront étudiées afin d’adapter au mieux le procédé à la réalisation complexe de dépôts à composante multi-échelle. Une démarche innovante de projection hybride associant projection de poudres micrométriques et de suspensions de poudres nanométriques sera alors développée. Les étapes ayant amenées à la réalisation de ces revêtements sont détaillées dans ce travail puis les caractéristiques et le comportement tribologique des dépôts sont finalement étudiés
Nowadays, tribology has a high energetic impact on economic and industrial areas. Thus, reducing wear and friction of mechanical parts has become a real stakes for various industries. This study is focused on the wear prevention of mechanical parts subjected to severe operating conditions like high temperatures.The realization of protective ceramic-metal coatings is thus particularly appropriated to improve corrosion resistance induced by the high temperatures, with a suitable alloy, and the wear resistance, thanks to the ceramics hardness. Furthermore, researches development in the nanoscale field have shown the interest of scale reduction on the improvement of coatings tribological properties. Thermal spraying is then the most appropriate process for the realization of such coatings.In this work, multi-components (ceramic-metal) and multi-scales (micrometric-nanometric) coatings are developed by plasma spraying in order to give an answer to the high temperature tribological resistance issue. Coatings are realized using a three-cathodes plasma gun (TriplexPro-200) which provides a more stable plasma jet and offers wide possibilities by an extended operating window. First, the special features of this kind of plasma gun will be studied in order to adjust the process to the complex realization of multi-scale coatings. An innovative approach using a hybrid spraying process was thus developed, combining conventional micrometric powder spraying and suspension of nanoscale powders spraying. In a second time, the steps leading to the production of such coatings will be detailed, and finally, their main properties and their tribological behavior will be studied

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Pruja, Patrick. "Transferts thermiques à l'échelle du micron dans les matériaux à structure hétérogène : caractérisation des interfaces par microphotoréflexion modulée." Perpignan, 2003. http://www.theses.fr/2003PERP0500.

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Abstract:

Les performances des matériaux modernes de protection thermique et mécanique sont directement liées à leurs propriétés thermiques à l'échelle microscopique. Ces matériaux sont souvent constitués d'un assemblage complexe dont il faut être en mesure de caractériser et prévoir le vieillissement. L'intérêt et l'originalité du travail présenté consistent en l'élaboration de deux modèles permettant d'analyser, sur le principe de la microscopie photothermique par photoréflexion modulée, les transferts thermiques à l'échelle micrométrique dans des matériaux présentant des microfissures ou des interfaces. Les hétérogénéités sont modélisées soit par une résistance thermique de contact (RTC), soit par un troisième corps thermique (TCT) d'épaisseur non nulle et aux propriétés thermiques spécifiques. Ces deux modèles ont permis, pour la première fois, d'établir une expression analytique du champ de température à la surface du matériau soumis à une contrainte thermique localisée et présentant des hétérogénéités perpendiculaires à la surface. Une étude de sensibilité permet de préciser les conditions optimales d'expérimentation en vue d'une estimation des paramètres thermo-physiques des hétérogénéités. Les résultats expérimentaux concernent des interfaces cuivre-acier, chrome-acier, et des micro-fissures dans des dépôts de chrome
Performances of modern materials for thermal and mechanical protection are directly related to their thermal properties on a microscopic scale. These materials often consist of a complex assembly of which it is necessary to be able to characterize and envisage ageing. The interest and the originality of this work lie in the development of two models based on the principle of photothermal microscopy by modulated photoreflexion allowing to analyse and to understand the thermal transfers on a micrometric scale in materials presenting microscopic cracks or interfaces. These heterogeneities are modelled either by a thermal contact resistance (TCR) or by a third thermal body (TTB) with non-null thickness and specific thermal properties. These two models lead to the analytical expression of the temperature field on the surface of a material submitted to a localized thermal stress and showing heterogeneities perpendicular to its surface. A sensitivity study gives the optimal experimental conditions to estimate the thermophysical parameters of the heterogeneities. The experimental results concern copper-steel, chromium-steel interfaces and microscopic cracks in chromium deposits

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Mbey, Jean Aimé. "Films composites amidon de manioc-kaolinite : influence de la dispersion de l'argile et des interactions argile-amidon sur les propriétés des films." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0006/document.

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Abstract:

Cette étude porte sur des films composites à base d'amidon de manioc plastifié au glycérol et d'une argile kaolinique, comme charge minérale. L'origine et les mécanismes des interactions argile-amidon et leur rôle sur les propriétés des films ont été examinés. Pour vaincre le caractère non-expansible de la kaolinite, l'analyse du mécanisme de son exfoliation a été effectuée par insertion du diméthylsulfoxyde suivi d'un échange en milieux acétate d'éthyle et acétate d'ammonium. Une forte déstructuration de l'édifice cristallin de la kaolinite suite à l'échange est observée. La réassociation des feuillets après échange est désordonnée et permet d'escompter une meilleure dispersion de la kaolinite intercalée au sein d'un polymère. Ceci est confirmé par les analyses comparées de microscopies et de diffraction des rayons X sur des films incorporant diverses doses d'argile brute ou intercalée. L'abaissement de la température de transition vitreuse et du module élastique, ainsi que l'accroissement des effets de barrières à la décomposition thermique, à la diffusion de vapeur d'eau et à la transmission des UV visibles confirme la dispersion meilleure de la kaolinite intercalée. L'orientation des chaînes d'amidon et la diffusion du plastifiant transporté à l'interface par l'argile sont les mécanismes qui justifient l'effet plastifiant apporté par l'argile. L'interférence des interactions amidon-argile sur les interactions chaîne-chaîne au sein de l'amidon participe à la plasticité des films en diminuant la cristallinité. Les interactions amidon-argile se sont avérées faibles du fait des répulsions électrostatiques associées à des interactions associatives de type pont hydrogène
In this study, composites films made from glycerol plasticized cassava starch and a kaolinite clay, as mineral filler, were studied. The origin and mechanisms of clay-starch interactions and their role on films properties are examined. To deal with the unexpandable nature of kaolinite, an analysis of its exfoliation mechanism was done through dimethylsulfoxide (DMSO) intercalation followed by DMSO displacement using ethyl acetate and ammonium acetate. The crystalline structure of kaolinite is deeply disordered upon DMSO displacement because of a random reassociation of the clay layers. A better dispersion of the intercalated kaolinite within a polymer matrix is then expected. This expectation was confirmed by the comparison of microscopes and X-ray diffraction analyses on films charged with various dosages of raw or DMSO intercalated kaolinite. The lowering of the glass transition temperature and the elastic modulus together with the increase of barrier effects to thermal decomposition, water vapour diffusion and visible UV transmission, confirmed that the intercalated kaolinite is better dispersed. The starch chain orientation coupled to increase starch/glycerol miscibility due to the transportation of glycerol at the interface by clay particles are the two mechanisms that better explained plasticization effect induced by the filler. The interference of starch-kaolinite interactions on starch chain-chain interactions caused a decrease of starch matrix cristallinity that contribute to increase plasticization. The starch-kaolinite interactions are found to be weak due electrostatic repulsion associated to some weak associative forces due to hydrogen bonds

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MALOU, ZAHIR. "Etude de l'optimisation des proprietes mecaniques et thermiques des materiaux poreux de type betons cellulaires." Cergy-Pontoise, 1996. http://www.theses.fr/1996CERG0013.

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Abstract:

Les betons cellulaires commercialises actuellement sont des materiaux constitues de pores spheriques et regulierement repartis. Ils presentent un comportement mecanique et thermique isotrope. Sans reglage particulier, on obtient naturellement des materiaux anisotropes sur le plan mecanique et thermique. Ce comportement anisotrope du materiau est du a la configuration geometrique de la porosite (forme, repartition et orientation des pores). En effet, les pores presentent un aplatissement uniaxial perpendiculairement au sens de l'expansion. Ce phenomene d'anisotropie peut se reveler avantageux pour l'optimisation des performances des betons cellulaires. En comparaison a des materiaux isotropes constitues de pores spheriques, l'anisotropie peut en effet permettre, a porosite egale, l'amelioration des performances mecaniques du materiau dans le sens parallele a l'aplatissement des pores, et celle des performances thermiques dans le sens perpendiculaire. Notre etude s'articule principalement autour de deux axes. Le premier consiste en la modelisation des proprietes mecaniques et thermiques d'un materiau poreux, constitue de pore de forme anisotrope (ellipsoides), en fonction des parametres geometriques de la porosite (taux de vide, coefficient de forme des pores). Pour cela nous avons utilise une technique d'homogeneisation basee sur une resolution par elements finis. Le second axe est experimental et concerne l'etude de l'optimisation des proprietes des betons cellulaires par le biais des parametres de composition de ces derniers. En dernier lieu nous avons compare les resultats de la modelisation et ceux obtenus experimentalement

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Nicolau, Vicente de Paulo. "Identification des propriétés radiatives des matériaux semi-transparents diffusants." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0001.

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Abstract:

Les propriétés radiatives des matériaux semi transparents diffusants comme la laine de verre et la fibre de silice sont identifiées. Il s'agit de l'épaisseur optique, de l'albédo et de la distribution de la fonction de phase. Les coefficients volumiques d'extinction, d'absorption et de diffusion sont calcules a partir de l'épaisseur optique et de l'albédo. Pour la fonction de phase, on utilise une composition de deux fonctions d'Henyey-Greenstein avec une fonction isotrope ce qui représente trois autres paramètres à identifier. La solution numérique de l'équation du transfert radiatif applique au cas d'une tranche plane permet le calcul des transmittances et des réflectances spectrales et bidirectionnelles, respectivement à l'entrée et à la sortie de cette tranche plane, soumise à un rayonnement incident normal et collimaté. Dans des conditions expérimentales identiques à celles simulées, les transmittances et les réflectances sont mesurées. L'épaisseur optique est directement déterminée à partir des valeurs expérimentales des transmittances, tandis que les quatre autres paramètres sont identifiés suivant une minimisation au sens des moindres carres des écarts entre les valeurs théoriques et expérimentales de transmittances et réflectances. La méthode de linéarisation de gauss associée a une analyse détaillée des coefficients de sensibilité a été utilisée pour développer la stratégie d'identification et pour déterminer les paramètres. Deux montages optiques sont successivement mis en œuvre, en utilisant en un premier temps un monochromateur a prisme et après un spectromètre a transformée de Fourier. Les valeurs des paramètres sont présentées dans la plage spectrale allant de 1,5 a 15 microns
Radiative properties of semi-transparent scattering materials like fiberglass and silica fibers are identified, including optical thickness, albedo and a three parameter phase function model. Extinction, absorption and scattering coefficients are calculated based on optical thickness and albedo values. The phase function model is a composition of two Henyey-Greenstein and an isotropic function. The study focuses on a plane slab submitted to a normal incident collimated radiation beam. The numerical solution of the radiative transfer equation gives the values of the spectral transmittances and reflectances at the front and rear faces of the slab. An experimental set-up has also been realized to measure the spectral transmittances and reflectance under the same condition. The optical thickness is directly determined from the experimental transmittances, while the other four parameters are identified by the minimization of the sum of square errors between experimental and theoretical transmittances and reflectance. The Gauss method of linearisation associated with a fine analysis of the sensitivity coefficients has been used to determine the parameters. Two optical bench have been used: firstly a prism based monochromator and secondly a Fourier transform infrared spectrometer. The radiative parameters values are presented in the 1. 5 to 15μm wavelength range. Results show that the studied materials present a high scattering with a dominant forward anisotropy

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Rache, Salles Benjamin. "Propriétés magnétiques, électriques et structurales et transport polarisé en spin dans des structures hybrides MnAs-GaAs." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066328.

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Abstract:

Le couplage d'un métal ferromagnétique (MF) à un semiconducteur (SC) permettrait d'intégrer le nouveau degré de liberté que constitue le spin aux propriétés logiques et optiques des semiconducteurs. L'élaboration de jonctions tunnel magnétiques couplant ces deux types de matériaux présente des difficultés intrinsèques à leurs conditions de croissance. En effet, à la température de croissance optimale de la barrière semiconductrice (~580°C), une forte interdiffusion à l'interface MF/SC réduit les effets de magnétorésistance. De ce fait, la barrière doit être élaborée à basse température, résultant dans l'incorporation d'antisites d'As dans la barrière SC. Le couple MnAs/GaAs est un bon candidat pour la réalisation de jonctions MF/SC grâce à la faible réactivité et à la forte polarisation à l'interface. Nous avons étudié des JTM MnAs/SC III-V/clusters de MnAs dans une matrice de GaAs (GaAs:MnAs), lesquelles le protocole de croissance de l'électrode inférieure (recuit in situ d'une couche de GaMnAs à T>500°C) permet d'augmenter considérablement la qualité structurale et chimique de la barrière. Ce travail a été réalisé en trois parties. Tout d'abord, les conditions d'élaboration des couches de GaAs:MnAs/GaAs(001) et de MnAs/GaAs(001) ont été optimisées. Ensuite, nous avons mené des études originales de microscopie à gradient de force magnétique et de spectroscopie de photoémission réalisées sur des couches de MnAs, pour la première, et de GaMnAs, MnAs et GaAs:MnAs, pour la deuxième, ont permis de faire ressortir des informations importantes pour leur intégration dans l'électronique de spin. Enfin, une étude du transport tunnel polarisé en spin a été conduite les JTM.

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Berthou, Yannick. "Étude de parois de bâtiments passifs associant un Matériau à Changement de Phase (MCP) et une super isolation transparents." Paris, ENMP, 2011. http://www.theses.fr/2011ENMP0109.

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Abstract:

Afin de réduire l'impact environnemental des bâtiments, il est prioritaire de développer des stratégies nouvelles en termes d'isolation et d'exploittion des énergies renouvelables. De ce contexte s'est dégagée l'idée de concevoir, mettre en oeuvre et étudier un mur capteur de chaleur nouvelle génération semi-transparent associant une couche super-isolante (aérogel de silice) et une couche pour l'absoption, le stockage et la restitution de chaleur (Matériau à Changement de Phase). Ce mur a été caractérisé expérimentalement en ambiance contrôlée et in situ sur un bâtiment grandeur nature. Ses qualités en therme d'isolation thermique et de contribution aux apports énergétiques et lumineux ont été mises en évidence. Une limite d'utilisation du mur MCP-aérogel a été observée en été et sur une partie des intersaisons. Le MCP reste liquide d'une journée à l'autre, ce qui est causé par une restitution insuffisante de chaleur la uit engendrant à termes une surchauffe du bâtiment. Un modèle numérique du mur MCP-aérogel a été développé et validé. Ce modèle, couplé au logiciel de simulation dynamique des systme thermiques TRNSYS, a permis d'étudier le coportement du mur pour quatre climats et deux types de bâtiment (un bâtiment d'habitation : une maison "incas" de l'INES à Chabéry, et un bâtiment en évolution libre : la cellule test expérimentale du CEP à Sophia Antipolis). Ces études ont confirmé l'intérêt du mur MCP-aérogel pour l'amélioration des performances énergétiques du bâtiment
To reduce the environmental impact of buildings, it is a priority to develop new strategies concerning the insulation and the exploitation of the renewable energies. Xithin this context appeared the odea to design, to implement an to study a new generation of semi-transparent solar wall associating a super-insulating layer (silica aerogel) and a layer of a material ermitting the absorption, the storage and the restituion of heat (Phase Change Material). This wall was experimentally characterized in controlled atmosphere and in situ on a full-size building. Its qualities in terms of heat insulation and contribution to the energy balance and daylight were revealed. A limit of use pCM-aerogel wall was noticed in summer and on a part of the inter seasons. The PCM aerogel wallwas developed and validated. This model, coupled withTRNSYS, a software for the dynamic simulation of thermal systems, allowed to study the behavior of the wall for four cliamtesand two types of building (a residential building : an "Incas" house of the ines at Chambéry, and a building in free evolution : the experimental test cell of the CEP at Sophia Antipolis. These studies confirmed the interest of he MCP-aerogel wall for the improvement of the energy performances of the building

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Bounour-Bouzamouche, Wafa. "Matériaux hybrides nanotubes de carbone/ferromagnétiques : élaboration et propriétés magnétiques statiques." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCD095/document.

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Abstract:

Les matériaux hybrides nanotubes de carbone remplis par des matériaux ferromagnétiques (NTCFM) présentent un fort potentiel pour des applications en électronique de spin. Leurs propriétés magnétiques dépendent fortement de la qualité de leur synthèse : densité, orientation et efficacité de remplissage. Deux méthodes d’élaboration des (NTC-FM) ont été utilisées : i) synthèse ex-situ après ouverture mécanique des nanotubes élaborés par arc électrique et in-situ pendant la synthèse par arc électrique, ii) synthèse par dépôt vapeur chimique assisté par plasma (PECVD) en présence de catalyseurs Co et Co/Pd. Les deux approches de confinement des nanotubes de carbone avec des métaux ferromagnétiques ont été comparées. La première méthode de synthèse des nanotubes hybrides a montré que l’approche par arc électrique in-situ est plus efficace surtout par l’ajout d’un promoteur comme l’yttrium (Y) et le soufre (S). Les différentes proportions catalytiques au cours de la synthèse ont été variées et leur influence sur la production des nanotubes hybrides étudiée. La qualité et la quantité des nanotubes obtenus ainsi que les rendements disponibles au cours de la synthèse ont été améliorés. La réponse magnétique est également meilleure. La synthèse des nanotubes hybrides par PECVD a révélé que l’adjonction d’une couche de palladium comme catalyseur avec le cobalt conduit à une nette amélioration de la densité, du remplissage et de l’alignement des nanotubes. Les mesures magnétiques ont mis en évidence la contribution d’une anisotropie de forme que l’on peut associer à une meilleure orientation géométrique des nanotubes par rapport au substrat
Hybrid materials as carbon nanotubes filled with ferromagnetic materials (FMCNT) have great potential for spintronic applications. Their magnetic properties strongly depend on their density,orientation and filling efficiency. Two preparation methods of (FMNTC) were used: i) ex-situ synthesis where mechanical opening of the nanotubes produced by electrical arc is first achieved and in-situ during the synthesis by electrical arc discharge, ii) synthesis by chemical vapor deposition enhanced by plasma (PECVD) in the presence of cobalt Co and Co / Pd catalysts. Our results showed that the arc in-situ approach is more effective especially with the addition of a filling promoter such as yttrium (Y) and sulfur (S). Different proportions of catalyst were varied and their influence on the yield of hybrid nanotubes studied. The quality and quantity of obtained nanotubes as well as their yields and magnetic properties were improved. The PECVD synthesis revealed that the addition of a thin layer of palladium (~6 nm) as a co catalyst with the cobalt leads to a significant improvement inthe density of the filler and the alignment of the nanotubes. Magnetic measurements thereby demonstrated the contribution of a shape anisotropy that can be associated with a better geometric orientation of the nanotubes to the substrate

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Faye, Mactar. "Structure interne et propriétés thermiques macroscopiques, application aux matériaux de construction." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30032/document.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est d'étudier l'impact de la structure interne des matériaux isotropes granulaires sur leurs propriétés thermiques macroscopiques. Nous avons développé un code de calcul pour résoudre les transferts thermiques au sein d'un matériau hétérogène tridimensionnel. Ce code est couplé avec un algorithme de génération de structures aléatoires. Après validation expérimentale, nous avons généré des géométries granulaires dont nous avons caractérisé la structure interne, puis nous avons étudié l'impact de cette structure sur la conductivité thermique. Nous avons également développé une nouvelle méthode de mesure expérimentale de la capacité thermique surfacique d'un élément de paroi à structure interne complexe. L'originalité de cette méthode est le couplage d'un modèle analytique de la capacité thermique, indépendant des propriétés thermiques des constituants, et d'une étude expérimentale
The objective of this thesis is to study the impact of the internal structure of isotropic granular materials on the macroscopic thermal properties. We have developed a model to solve the heat transfer problem within a heterogeneous three-dimensional material. This code is coupled with an algorithm generating random structure. After an experimental validation, we first generated granular materials and we characterized their internal structure; then we studied the impact of this structure on the thermal conductivity. We also developed a new experimental method for measuring the heat capacity area of a wall element with complex internal structure. The originality of this method is the coupling of an analytical model of heat capacity area, which is independent of the thermal properties of the constituents, and an experimental study

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Fayette, Sylvain. "Conduction thermique dans les matériaux hétérogènes, influence des joints de grains." Limoges, 2001. http://www.theses.fr/2001LIMOA001.

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Guillerm, Vincent. "Synthèse, fonctionnalisation et propriétés d'adsorption de nouveaux solides hybrides poreux." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2011. http://www.theses.fr/2011VERS0001.

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Abstract:

Les solides poreux hybrides poreux de type MOFs sont intensivement étudiés, et suscitent un intérêt important, de par leur caractère multifonctionnel, et leurs applications potentielles dans de nombreux domaines, tels que la catalyse, l’adsorption/stockage/séparation de gaz, les propriétés optiques, le transport de médicaments, etc. Le chapitre bibliographique s’intéressera aux principaux concepts relatifs aux solides hybrides de type Metal-Organic Frameworks (MOFs), avec un intérêt particulier pour les solides à base de métaux tétravalents (zirconium, titane), mais aussi les solides à base d’acide polycarboxyliques, leur fonctionnalisation et leurs propriétés d’adsorption en général. La seconde partie exposera les résultats de l’étude menée sur une série de solides dits « flexibles », et fonctionnalisés à l’aide de groupements chimiques de polarités variables, les MIL-53(Cr) modifiés. Cette étude s’étend de la synthèse jusqu’aux propriétés d’adsorption de CO2 et de CH4. Le chapitre suivant s’intéressera à des métaux à ce jour très peu utilisés dans le domaine des MOFs, le zirconium et le titane. Dans la continuité du chapitre précédent, une série de solides de type UiO-66 fonctionnalisés est étudiée, mais également des solides analogues étendus, ainsi qu’une famille de solides isoréticulaires inédits, les MIL-140. Un intérêt particulier est ici porté à la comparaison des stabilités mécaniques et hydrothermales de ces deux séries isoréticulaires, facteur important pour de nombreuses applications industrielles, ainsi qu’à la comparaison des propriétés d’adsorption (N2, CH4, CO2, H2S) du MIL-125(Ti) et de son homologue porteur d'une fonction amine. Enfin, au cours de cette thèse, des MOFs, connus ou nouveaux, ont été préparés à grande échelle pour être ensuite étudiés via des collaborations avec différents partenaires. Ce chapitre rassemblera, sous forme de publications, quelques uns des résultats obtenus par ces collaborateurs
Porous hybrid solids are intensively studied, and are of a growing interest, due to their polyfunctionality, for several field for their potential applications in catalysis, adsorption/storage/separation, optical properties, drug release, etc. The bibliographic part of this thesis summarizes the main concepts related to Metal-Organic Frameworks (MOFs), with a particular interest in tetravalent metal chemistry (zirconium, titanium) and polycarboxylate based MOFs, as well as their functionalization and their sorption properties. The second part deals with the study of a series of functionalized « flexible » MOFs (belonging to the MIL-53(Cr) structure type), using organic groups exhibiting different polarities. This study goes from the synthesis to the gas sorption properties (CO2, CH4). The next chapter is looking toward MOFs synthesis using zirconium and titanium, which were up to now scarcely used in the field of MOFs. In the same way than previously, a large series of functionalized UiO-66 solids were studied, as well as few extended analogues, as well as an unprecedented isoreticular series of zirconium carboxylates, labeled MIL-140. A particular interest is here given to the comparison of these two series, both in term of hydrothermal and mechanical stabilities, which are of outmost importance for most of the industrial applications, but also in term of gas sorption properties (N2, CO2, CH4, H2S). Finally, several large scale syntheses of known or new MOFs have been performed, so that these compounds could be provided to few collaborators. Their published results have been inserted in this chapter

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Henry, Briot Emmanuelle. "Nouveaux matériaux et nouvelles orientations pour application aux ondes de surface." Besançon, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2086.

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Abstract:

Les filtres à ondes élastiques de surface constituent un étage fondamental de l'éléctronique de filtrage des systèmes de télécommunication portables. L'ensemble des travaux réalisés au cours de cette thèse est dédié à l'analyse théorique et expérimentale des ondes de surface de Rayleigh sur quartz, langasite et phosphate de gallium. L'etude théorique a porté dans un premier temps sur le calcul des paramètres caractéristiques des ondes de Rayleigh : vitesse, couplage, électromécanique, coefficient de réflexion et coefficients de température. L'analyse de ces résultats a permis de mettre en évidence l'existence de coupes cristallines dont les caractéristiques étaient plus intéressantes que celles de la coupe ST du quartz. On a dans un deuxièmes temps développé une méthode de calcul de l'influence des paramètres technologiques tels que la hauteur et le rapport cyclique des métallisations sur les effets thermiques d'un dispositif à ondes de surface. L'étude expérimentale réalisée sur quartz, langasite et phosphate de gallium a consisté au LPMO à mesurer les vitesses et les coefficients de température de la fréquence pour de nombreuses orientations. Nous avons notamment pu valider le travail théorique original de modélisation de l'influence de l'épaisseur relative de métal sur le coefficient de température de la fréquence du premier ordre dans le cas du quartz recouvert d'un film mince d'aluminium. Les expériences réalisées sur langasite ont permis de confirmer l'intérêt de certaines orientations pour une application de type filtre moyenne bande. On a mesuré une compensation en température relativementstable vis-à-vis de l'angle de propagation et de l'un des angles de coupe. Dans le cas du phosphate de gallium, dans l'état actuel des mesures, on ne peut qu'affirmer l'existence en simple rotation d'une coupe compensée des effets thermiques statiques.

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Hamdami, Nasser. "Congélation de produits poreux : application à des produits alimentaires." Nantes, 2003. http://www.theses.fr/2003NANT2071.

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Ce travail s'articule autour de la caractérisation des propriétés thermophysiques de matériaux poreux, et de la simulation des transferts couplés masse-chaleur lors de leur congélation. Deux produits ont été étudiés dans cette étude ; un produit modèle (éponge cellulosique) et un pain précuit. Les propriétés diffusionnelles (masse-chaleur) et thermophysiques des produits considérés ont été mesurées et modélisées à l'aide de différents modèles. . .

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Blivi, Adoté Sitou. "Effet de taille dans les polymères nano-renforcés : caractérisation multi-échelles et modélisation." Thesis, Compiègne, 2018. http://www.theses.fr/2018COMP2431/document.

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Abstract:

Le travail présenté dans ce document vise à mettre en évidence et à comprendre l'effet de la taille nanométrique des renforts sur les propriétés des nanocomposites avec une approche expérimentale. Des nanocomposites de PMMA et particules de silice (15nm, 25nm, 60nm, 150nm et 500nm) de fractions volumiques 2 0/0, 40/0 et 6 0/0 ont été fabriqués. Des analyses multi-échelles (MET et DRX-WAXS) ont montré que les paramètres caractéristiques de la microstructure des nanocomposites varient avec la taille des nanoparticules. En effet, la diminution de la taille des nanoparticules à fraction volumique constante a entrainé une diminution de la distance intermoléculaire. Cette diminution a induit une densification de la matrice et une réduction de la mobilité des chaînes de la matrice. Des essais mécaniques (traction, DMA) ont montré que les modules de Young (E) et de conservation (E') des nanocomposites augmentent avec la diminution de la taille des nanoparticules à fraction volumique constante. Et que l'augmentation de E' est conservée avec l'augmentation de la température. Une augmentation des températures de transition vitreuse (Tg) et de dégradation (Td) a également été observée avec les essais DSC, DMA et ATG. Le modèle de la borne inférieure d'Hashin-Shtrikman étendue aux nanocomposites à renforts sphériques proposé par Brisard a été utilisé. La modélisation des modules élastiques des nanocomposites a montré que pour reproduire les données expérimentales, il faut que d'une part que les modules surfaciques caractérisant l'interface soient dépendants de la taille des nanoparticules. Et d'autre part, tenir compte de l'état de dispersion des nanoparticules
The work presented in this paper aims to highlight and to understand the size effect of nano-reinforcements on nanocomposite properties With an experimental approach. Nanocomposites of PMMA and silica particles With different sizes (15nm, 25nm, 60nm, 150nm and 500nm) and volume fractions (20/0, 4 0/0 and 60/0) were manufactured. Multiscale analysis (MET and DRX-WAXS) have shown that the characteristic parameters of the microstructure of nanocomposites vary With the size of the nanoparticles. Indeed, the decrease in the size of nanoparticles at a given volume fraction implies a decrease of the intermolecular distance. This decrease has induced a densification of the matrix and a decrease of the matrix chain mobility. Mechanical tests (tensile, DMA) have shown that the young (E) and the conservation (E') moduli of the nanocomposites increase With the decrease in the size of the nanoparticles With a constant volume fraction. And the increase of E l is kept when temperature growing. An increase in glass transition (Tg) and degradation temperature (Td) was also observed With the DSC, DMA and ATG tests. Experimental elastic properties of the nanocomposites were used to assess the relevance of size effect micromechanical models, particularly the Hashin-Shtrikman bounds With interface effects proposed by Brisard. The modeling has shown that to reproduce the experimental elastic moduli of nanocomposites, the elastic coefficients of the interface must be dependents on particle sizes. And the state of dispersion of particles must be taken into account

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Dissertations / Theses on the topic 'Matériaux hybrides – Propriétés thermiques'

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