Dissertations / Theses: 'Propriétés de surface des matériaux'

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Nowak, Nicolas. "Propriétés optiques de nouveaux matériaux composites pour la visualisation." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14004/document.

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Abstract:

Ce travail porte sur porte sur le développement de nouveaux matériaux permettant d’améliorer la visibilité des produits de marquage routier en toutes conditions climatiques. Les études se sont tout d’abord dirigées vers une étude théorique des principes optiques régissant le phénomène de rétroréflexion, puis sur la modélisation de ces phénomènes à l’aide d’un logiciel, pour déterminer les systèmes rétroréflecteurs idéaux par temps sec et par temps humide. De nouveaux verres ayant les propriétés optiques et mécaniques adéquates à ce genre d’applications ont ensuite pu être synthétisés. Des traitements de surface ont enfin été appliqués pour améliorer encore ces propriétés, grâce au phénomène d’adaptation d’indice et à l’étude des interférences dues aux dépôts de couches minces
This work deals with the development of new materials for improving the visibility of road markings in all weather conditions. The studies moved towards a theoretical study of optical properties responsible for retroreflexion, then towards the establishment of a pattern of these phenomenon with the Zemax software in order to determine ideal retroreflective systems for dry and wet weather. New glasses having the ideal optical and mechanical for these applications were synthesized. Surface treatments have been used to improve these properties, by the study of the interference phenomena induced by thin layers deposited on substrates

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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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Mrabti, Abdelali. "Propriétés opto-mécaniques dans des matériaux nanostructurés : couplage plasmons-phonons." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10201.

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Abstract:

Ce travail de thèse porte essentiellement sur l’étude du couplage élasto-plasmonique dans des systèmes périodiques nanostructurés. Cette interaction plasmon/phonon est étudiée dans un premier temps sur un nanofil métallique inséré dans une cavité d’un cristal bidimensionnel, consistant en un réseau de trous d’air percés dans une matrice diélectrique. Le second système analysé est un cristal à résonances locales composé d'une membrane diélectrique non absorbante, sur laquelle nous avons déposé un réseau carré de nanocylindres d'or. L'intérêt d'étudier ce système résulte du fait qu'il supporte des phonons bien localisés au niveau des nanocylindres, ce qui est une condition nécessaire pour un couplage efficace avec les modes plasmoniques. Le troisième système examiné est également un cristal à résonances locales, composé d’un réseau de nanocylindres métalliques en interaction avec un film métallique par l'intermédiaire d'un film ultra-mince de silice. L’intérêt d’étudier cette dernière structure est double : d’une part, les plasmons deviennent sensibles, par leur forte localisation, à des petites déformations du film ; d’autre part, ce système supporte des phonons bien localisés ce qui permet d’obtenir une amplification locale des vibrations à partir d’une source acoustique. En fin, il s’agit d’une cavité duale pour les phonons et les plasmons. Pour les trois systèmes étudiés dans cette thèse, nous avons montré qu’une vibration mécanique peut moduler au cours de sa période acoustique, la longueur d’onde de résonance des modes plasmoniques supportés par la structure
This thesis is focused on the elastoplasmonic coupling in periodic nanostructured systems. This interaction plasmon/phonon has been studied first for a metal nanowire inserted into a cavity of a two-dimensional crystal, consisting in a periodic array of holes in a dielectric matrix. The second investigated system is a crystal with sustaining local resonances. The crystal is formed by a square array of gold nanocylindres deposited on a non-absorbing dielectric membrane. The interest of such a system is that it can support phonon modes localized in the nanocylindre enabling thus an efficient coupling with plasmon modes. The third system is a crystal constituted by a metal nanoparticles array coupled to a metal film via an ultra thin dielectric spacer (silica). The motivation behind such a study is twofold: first, plasmon modes are sensitive to small local deformations due to their strong confinement; second such a system supports many localized phonons that can provide a local amplification of vibrations. It is then a dual cavity for phonon and plasmon modes. For the three systems studied in this thesis, we have shown that mechanical vibrations can modulate during an acoustic period the wavelength of the plasmon resonance modes supported by the structure

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Kassir, Mounir. "Modification contrôlée des propriétes cristallochimiques et physico-chimique de matériaux nanostructurés à base de TIO2 pour la maitrise des propriétés photocatalytiques." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0136/document.

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Abstract:

La protection de l'environnement est devenue un enjeu majeur. La photocatalyse hétérogène, technique photochimique d'oxydation avancée, présente l'avantage d'oxyder de très nombreux contaminants de l'eau. Le catalyseur le plus utilisé est le dioxyde de titane (TiO2) pour des raisons d'efficacité, stabilité et de faible coût de production. Notre objectif dans cette thèse est de mieux maîtriser les propriétés de surface des photocatalyseurs à partir de deux nouveaux concepts. Le premier est basé sur le contrôle du caractère hydrophile ou hydrophobe de la surface. Le second consiste à utiliser de l'argile comme support du catalyseur ou sous forme de matériau composite. Une première manière de contrôler la surface consiste à la modifier par greffage de différentes molécules organiques de type organosilanes telles que l'hexadecyltrichlorosilane (HTS, hydrophobe) et le N-(6-aminohexyl)-aminopropyl-triméthoxysilane (AHAPS, hydrophile). Une autre manière de contrôler la surface de titane consiste à l'immobiliser sur un support. Le support choisi est l'argile en raison de leur grand pouvoir d'adsorption et de rétention des polluants. La préparation du système s'effectuait en deux voies : la copréciptation et le sol gel. A la fin de chaque partie des tests photocatalytiques ont été faite pour évaluer l'efficacité du système préparé
Protecting the environment has become a major issue. The heterogeneous photocatalysis , photochemical advanced oxidation technology has the advantage of oxidizing many contaminants from water . The most commonly used catalyst is titanium dioxide (TiO2) for reasons of efficiency, stability and low cost of production. Our goal in this thesis is to better control the surface properties of the photocatalysts from two new concepts. The first is based on the control of the hydrophilic or hydrophobic character of the surface. The second is the use of clay as catalyst support or as a composite material. A first way is to control the surface to modify the graft of different organic molecules such as organosilanes such hexadecyltrichlorosilane ( HTS , hydrophobic ) and N- (6- aminohexyl ) aminopropyl - trimethoxysilane ( AHAPS , hydrophilic ) . Another way of controlling the surface of the titanium is immobilized on a support. The selected material is clay because of their large adsorption capacity and retention of pollutants. System preparation was carried out in two methods: the copreciptation and sol/gel. At the end of each part, a the photocatalytic tests were conducted to evaluate the effectiveness of the system developed

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Christmann, Anne. "Elaboration et propriétés de nanocomposites transparents à matrice polycarbonate." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20126.

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Abstract:

Cette étude porte sur l'élaboration de nanocomposites transparents à matrice polycarbonate et repose sur deux objectifs antagonistes : le renforcement mécanique par incorporation de nanoparticules minérales et la conservation des propriétés optiques du polycarbonate. La présence de nanoparticules minérales (silice, alumine et carbonate de calcium) dans la matrice induit une augmentation du module élastique des matériaux ; cependant, la résilience et les propriétés optiques se trouvent diminuées en raison d'un manque d'interactions à l'interface matrice-particules. Des traitements de surface ont été réalisés sur les nanoparticules permettant l'amélioration significative des performances mécaniques et optiques des nanocomposites, la nature du traitement de surface est déterminante. De plus, dans le cadre d'une réflexion plus générale sur le comportement mécanique des nanocomposites, une étude a mis en évidence l'influence des particules nanométriques sur les propriétés mécaniques des composites et sur les mécanismes d'endommagement et de localisation des déformations au sein des nanocomposites au cours d'un essai de traction uniaxiale

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

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Abstract:

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

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Zheng, Dan. "Modification des propriétés de surface de matériaux lignifiés : impact d'un greffage par voie physique." Phd thesis, AgroParisTech, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00605664.

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Abstract:

Dans un contexte de chimie verte, cette thèse a pour objet les propriétés de surface de matériaux lignifiés et se focalise sur l'impact d'un greffage par voie physique, avec comme objectifs : 1) conférer des propriétés hydrophobes à des films d'amidon thermoplastique, 2) contrôler les réactions de greffage/scission au sein du système amidon-lignine lors de l'irradiation et 3) évaluer la contribution de la topographie et de la structure chimique sur le mouillage. Un échantillon de lignine alcaline industrielle de graminées a été incorporé à hauteur de 20 % à deux types de matrice amidons plastifié par du glycérol (blé ou pomme de terre) pour former des bandes par extrusion. Des propriétés distinctes sont observées en fonction de l'origine de l'amidon, l'amidon de blé étant plus sensible à la formulation et aux conditions de mise en forme. Un traitement par irradiation sous faisceau d'électron à 300 et 350 kGy a été appliqué avant ou après compression des bandes. La compression et l'irradiation conduisent chacune à une diminution de la mouillabilité de surface des bandes, avec obtention de surfaces hydrophobes. L'effet hydrophobant est renforcé dans le cas de l'irradiation et augmente avec la dose d'irradiation. Des observations en MEB et AFM ont montré qu'il n'était pas corrélé à des variations de rugosité. La réactivité des composés phénoliques a été étudiée en fonction du traitement. Les acides p-coumarique et férulique extractibles subissent une conversion pouvant atteindre 60% suite au phénomène de greffage sous irradiation alors que l'extrusion a peu d'effet. La présence de ces composés favorise la condensation des lignines aux dépends de leur dépolymérisation.

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Veys, Delphine. "Évolution des propriétés physico-chimiques de surface des matériaux quasicristallins lors de sollicitations électrochimiques." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2004. http://www.theses.fr/2004INPL076N.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude d'alliages intermétalliques complexes (alliages quasicristallins et approximants) à base aluminium, de type AI-(Cu)-Fe-Cr. Il s'agit d'étudier et de comparer les propriétés physico-chimiques de surface (composition, structure, réactivité) d'alliages de compositions et de structures variées soumis à des sollicitations électrochimiques en surface (corrosion en milieu électrolytique agressif, vieillissement et oxydation à l'ambiante). L'étude est menée en partenariat avec Saint-Gobain dans le cadre d'une application potentielle de ces alliages sous forme de revêtements d'ustensiles de cuisson. La première phase a consisté à élaborer des alliages massifs AI-(Cu)-Fe-Cr et à les caractériser. Ensuite, nous avons étudié les propriétés de corrosion de ces alliages dans un milieu électrolytique contenant de l'acide citrique et des ions chlorure. Nous avons pu déterminer les différents mécanismes de corrosion mis en jeu et identifier certaines compositions d'alliages particulièrement résistants. Enfin, l'évolution des propriétés de surface sous sollicitation électrochimique a été envisagée. Dans le cadre de l'étude de la résistance à la corrosion, les propriétés de topographie, de composition et de structure des surfaces ont été analysées. Nous avons par ailleurs mis en évidence un phénomène de vieillissement des surfaces à l'ambiante pour des échantillons de type AI-Cr-Fe. Nous avons modélisé la surface de ces matériaux, son évolution en fonction du temps d'exposition à l'air et corrélé ces résultats à la réactivité chimique de surface
The main goal of this study is to understand how the surface properties of quasicrystalline and approximant alloys are modified when submitted to various kinds of electrochemical stress. The alloys are Al-based complex intermetallic phases of the AI-(Cu)-Fe-Cr system, submitted to either corrosion test in aggressive media or simply to oxidation and ageing in ambient conditions. Ln a first part, bulk alloys of the AI-(Cu)-Fe-Cr system were synthesized and their atomic structure was characterised. Then, the corrosion behaviour of these alloys was investigated with a view to identify the role of the chemical composition and of the crystallographic structure on their ability to resist corrosion attack in a medium containing citric acid and chloride anions. This work bas allowed us to âetermine the corrosion mechanisms and to identify some alloy compositions which demonstrate high-resistance against corrosion. The last part focusses on the evolution of surface structure and chemistry as a function of electrochemical stress. The topography, composition and structure of corroded samples were analysed. Ln addition, for AICrFe samples, we have highlighted an ageing phenomenon of the surfaces in ambient conditions. We have proposed a model describing the surface of these materials as a stacking of several layers with different chemistry. The surface ageing is modelled and related to the observed modifications of the chemical reactivity

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Malki, Seddik. "Contribution à l'étude des lois de comportement des matériaux routiers : agrégats-bétons bitumeux." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1989. http://www.theses.fr/1989ECAP0141.

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Abstract:

Ce travail présente une contribution a l'étude des lois de comportement des matériaux routiers réalisée en deux parties: d'une part l'étude du comportement mécanique des agrégats c'est-a-dire du squelette granulaire. D'une autre part celle du comportement mécanique du béton bitumineux c'est-à-dire le milieu polyphasique total. Le but vise est de savoir si on peut reprendre non seulement la démarche classique (de la mécanique des milieux granulaire et polyphasique et le passage du comportement microscopique au comportement macroscopique) mais éventuellement les résultats connus sur les sables et argiles sur le comportement des grains (condition drainée) et sur l'assemblage grains+fluide. Certains aspects indispensables à une modélisation du comportement ont été mis en évidence à savoir: l'existence d'un domaine d'élasticité non linéaire <10; définition d'une surface pseudo-élastique volumétrique pour un indice des vides donné; caractérisation de la plasticité parfaite

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Martin, Thierry. "Maîtrise de la morphologie et des propriétés de surface de silice mésoporeuse ordonnée." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20092.

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Benghorieb, Soulef. "Modélisation des modifications des propriétés optiques de nouveaux matériaux nanostructurés par des particules métalliques." Thesis, Saint-Etienne, 2011. http://www.theses.fr/2011STET4002.

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Ce travail de thèse porte sur la modélisation des propriétés optiques de diélectriques nanostructurés par des particules métalliques. Nous nous sommes intéressés à deux aspects du problème : la détermination de l’indice effectif et la distribution du champ du plasmon de nanoparticules métalliques dispersées dans de tels milieux. Nous avons développé deux approches numériques. La première étude a été consacrée à la modélisation des parties réelle et imaginaire de l’indice effectif d’un milieu hétérogène. Pour comparer nos résultats de simulations d’indice à l’expérience, nous avons proposé une méthode expérimentale pour la mesure de l'indice de réfraction effectif de solutions colloïdales comportant des nanosphères métalliques ou semiconductrices. La seconde étude traite de la méthode d’extraction de la distribution du champ du plasmon sur la surface d’une nanosphère métallique excitée par une onde électromagnétique plane. Pour l’ensemble de ce travail nous avons tenu compte des paramètres caractéristiques de la matrice hôte et des nanoparticules sur l’indice effectif et le champ du plasmon calculés
This thesis is devoted to modeling of the optical properties of nanostructured dielectrics by metal particles. We interested in two aspects of the problem: the determination of effective index and field distribution of plasmon nanoparticles dispersed in such media. We have developed two numerical approaches. The first is devoted to the simulation of real and imaginary parts of the effective index of heterogeneous medium. In order to compare experience and theory, we have proposed an experimental approach to measure the effective refractive index of colloidal solutions containing metal or semiconductor nanospheres. The second aspect deals with the method of extraction of the field plasmon on the surface of metal nanosphere when it is excited by electromagnetic plane wave. The calculated effective index and field plasmon are done in function of characteristic parameters of nanoparticles and host matrix

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Fonseca, Raul José da Silva Camara Mauricio da. "Microcaractérisation élastique de matériaux poreux par signature acoustique." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20221.

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L'objectif de ce travail a consiste a etudier les proprietes elastiques des materiaux poreux par l'intermediaire de l'echographie a haute frequence et surtout de la microscopie acoustique avec ses deux grandes applications, l'imagerie et la signature acoustique v(z). Afin d'interpreter les resultats experimentaux, nous avons modelise la signature acoustique par deux methodes differentes: (i) le modele de schoch et (ii) la theorie de biot. Nous avons constate que le modele de schoch ne peut etre applique qu'aux materiaux poreux presentant un faible taux de porosite. La deuxieme methode s'est averee plus interessante pour la simulation theorique de la signature acoustique car les phenomenes mis en evidence par la theorie de biot jouent un role essentiel pour les problemes de reflexion aux interfaces, importants en microscopie acoustique. Nous avons aussi vu que l'existence d'une onde longitudinale lente, prevue par la theorie de biot, peut representer une portion non negligeable du coefficient de reflexion. En outre, les resultats des simulations ont montre que, sous certaines conditions, la signature acoustique peut detecter ce mode acoustique. Au niveau experimental, nous avons applique les methodes microacoustiques afin de mesurer, d'une facon non-destructive, les vitesses des ondes acoustiques et les modules elastiques du silicium poreux pour differents taux de porosite. Enfin, nous avons montre que la porosite peut etre determinee indirectement a partir de la modelisation theorique de la signature acoustique du milieu poreux

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Royer, Pascal. "Etude théorique de l'excitation des plasmons de surface sur des particules d'argent ellipsoïdales de taille submicroscopique : effets du substrat, mise en évidence expérimentale par spectroscopie photoacoustique." Dijon, 1985. http://www.theses.fr/1985DIJOS036.

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Mesure par une technique photoacoustique de l'absorption optique de couches granulaires d'argent assimilées à un ensemble de particules ellipsoïdales aplaties. L'absorption est évaluée en fonction de la longueur d'onde, de l'angle d'incidence et de la polarisation de la lumière incidente pour différentes formes d'ellipsoïdes. Mesures expérimentales d'absorption en géométrie ATR. Trace des courbes théoriques d'absorption en réflexion totale atténuées à partir d'une méthode de calcul mise au point par A. Carlan. . .

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Murdoch, Naomi. "Modélisation des propriétés des matériaux granulaires sur la surface des astéroïdes et dans différentes conditions de gravité." Nice, 2012. http://www.theses.fr/2012NICE4038.

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Cette thèse à l’interface entre les domaines scientifiques de la planétologie et de la physique des milieux granulaires, est divisée en deux parties qi ont toutes deux comme objectif d’améliorer notre compréhension de la physique des milieux granulaires dans différentes conditions de gravité. La dynamique des milieux granulaires est impliquée dans l’évolution des planètes telluriques, des satellites des planètes et des petits corps de notre Système Solaire, dont les surfaces sont généralement couvertes d’un milieu granulaire communément appelé le régolite. Une bonne compréhension du comportement des milieux granulaires est aussi critique pour la conception et/ou les opérations des atterrisseurs, des mécanismes de récolte d’échantillons et des rovers embarqués dans les missions spatiales. La première composante de cette thèse consiste à valider l’implémentation de la méthode d’éléments discrets dite de sphères dures ou (HSDEM pour « Hard Sphere Discret Element Method ») dans le code N-corps pkdgrav pour modéliser la dynamique des milieux granulaires. Par confrontation directe avec les résultats d’une expérience en laboratoire, nous démontrons que l’implémentation de HSDEM dans pkdgravest valide pour modéliser le comportement des milieux granulaires dans les régimes dilués. Une application à un système dense particulier est aussi présentée. La deuxième composante se concentre sur l’expérience AstEx de cisaillement d’un milieu granulaire en apesanteur. Cette expérience fut entièrement conçue, construite, conduite avec succès dans le cadre de cette thèse, ainsi que l’analyse des données. Nous avons ainsi mis en évidence que l’effet d’un cisaillement constant dans un sens perpendiculaire à la gravité n’est pas forcément influencé par la gravité. Nous avons aussi démontré que l’efficacité de la convection granulaire pourrait être réduite en présence d’un champ de gravité faible, similaire à celui présent à la surface des petits corps. Nous avons pu mesurer pour la première fois, un affaiblissement transitoire de la résistance d’un milieu granulaire après une inversion de la direction de cisaillement. Les résultats suggèrent que le réseau de force peut être plus faible en microgravité ; en revanche, le milieu est sensible aux changements du réseau de forces sur des distances beaucoup plus grandes conditions terrestres. Ces conclusions pourraient avoir des implications importantes dans l’interprétation des surfaces des astéroïdes
This thesis, at the interface between the scientific disciplines of planetary science and granular physics, has two key components, both of which intend to increase our understanding of granular dynamics in varying gravitational conditions. The dynamics of granular materials are involved in the evolution of solid planets, planetary satellites and small bodies in our Solar System, whose surfaces are generally covered with regolith. Understanding granular dynamics is also critical for the design and/or operations of landers, sampling devices and rovers to be included in space missions. The first component of this thesis is the validation of the hard-sphere discrete element method (HSDEM) implementation in the N-body code pkdgrav to model the dynamics of granular material. By direct comparison with results form laboratory experiments, it is demonstrated that the hard-sphere discrete element method implementation in pkdgrav is valid for modelling granular material in dilute regimes and is capable of reproducing the complex dynamical behaviour of a specific dense system as well. The second component is focussed on the AsTex parabolic flight experiment. This experiment, with the aim of characterising, the response of granular material to rotational shear forces in a microgravity environment, was designed, constructed, flown and the data were analysed as part of this thesis. It was found that the effect of constant shearing on a granular material in a direction perpendicular to the gravity field is not strongly influenced by gravity. The AstEx experiment has demonstrated, for the first time, that the efficiency of granular convection may decrease in the presence of a weak gravitational field, similar to that on the surface of small bodies. The first measurements of transient weakening of granular material after shear reversal in microgravity are also reported. Results suggest that the force contact network may be weaker in microgravity, although the influence of any change in the contact network is felt by the granular material over much larger distances. This may have important implications of our interpretation of asteroid surfaces

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Guerch, Kévin. "Etude des propriétés physiques et électriques de matériaux céramiques utilisés en application spatiale." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30174.

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Abstract:

Les matériaux diélectriques utilisés au sein des applications internes aux satellites sont soumis à des contraintes radiatives et thermiques extrêmes qui peuvent conduire à des perturbations sur l'instrumentation embarquée. Le rendement des applications électroniques diminue ainsi en raison des effets de charge et de dégradation des céramiques utilisées. Dans le but de comprendre et de prédire ces phénomènes, l'étude des mécanismes de transport de charges et de vieillissement électrique sur ces matériaux est primordiale. La démarche de cette étude a alors consisté à définir un protocole et une méthode expérimentale qui permettent d'étudier hors application, les comportements électriques et physico-chimiques sous irradiation électronique, du nitrure de bore brut et revêtu d'une couche mince d'alumine. Pour cela, une étude paramétrique a été réalisée dans l'enceinte d'irradiation CEDRE (ONERA Toulouse), afin d'évaluer l'influence de l'énergie incidente, du flux d'électrons primaires, de la température et de la dose, sur les cinétiques de charge, de relaxation et de vieillissement électrique des céramiques industrielles. Il a été démontré qu'il était possible de limiter fortement la charge de ces céramiques par l'application d'un dépôt d'alumine et par un traitement thermique adéquat. En effet, le rendement d'émission secondaire élevé de l'alumine et l'augmentation de la conductivité de surface, engendrée par le recuit, contribuent à la limitation du potentiel de surface du matériau. Des dépôts d'alumine ont ensuite été élaborés par PVD-RF puis caractérisés en chambre d'irradiation afin de cibler les paramètres d'élaboration qui permettent d'optimiser les propriétés électriques du système. Il a été montré que l'optimisation de la rugosité et de l'épaisseur des dépôts limite le potentiel de surface des matériaux. Une étude amont a été menée dans le cadre d'une collaboration internationale avec le Groupe de Physique des Matériaux de l'Université d'Etat de l'Utah (Logan, USA), afin d'étudier l'influence de la nature et de la population des pièges électroniques sur les propriétés électriques des différentes céramiques. La technique de cathodoluminescence a été utilisée et a ainsi permis d'expliquer la différence de conductivité apparente entre les matériaux bruts, revêtus et recuits. Une nouvelle méthode de mesure de potentiel de charge sous irradiation continue (méthode REPA) a été mise au point puis validée. Des mécanismes de décharge partielle ont été identifiés en surface des échantillons recuits grâce au dispositif optimisé qui a été développé. Une étude de dégradation accélérée des matériaux a ensuite été réalisée en laboratoire dans le but de reproduire la détérioration observée en orbite sur le long terme. Il a été déterminé que la charge des matériaux revêtus et recuits s'amorce après avoir reçu une dose ionisante critique. Des caractérisations physico-chimiques ont donc été effectuées au CIRIMAT afin d'étudier l'évolution des propriétés structurales et chimiques des céramiques. Cette évolution a été corrélée à celle des propriétés électriques après détérioration sous irradiation électronique critique. Les mécanismes de contamination et de détérioration des dépôts de céramiques, responsables de leur vieillissement électrique, ont été mis en évidence. Enfin, ces caractérisations expérimentales approfondies ont servi de base au développement d'un modèle physique qui rend compte des différents mécanismes mis en jeu sur les céramiques et dépôts irradiés
Dielectric materials used on satellites are subject to radiative and thermal extreme stresses which may lead to disturbances on board instrumentation. The application efficiency can then decrease significantly due to charging and aging effects of used ceramics. With the aim to understand and predict these phenomena, the mechanisms investigation of charges transport and electrical aging on these ceramics is of high importance. The scientific approach of this study was to define a protocol and an experimental method which allows characterising the electrical and physico-chemical behaviours of raw boron nitride and coated with a thin coating of alumina. For this purpose, a parametric study was performed in the irradiation chamber, named CEDRE (at ONERA Toulouse) in order to assess the influence of some parameters such as, incident energy, primary electron flux, temperature, ionising dose, on charging, relaxation and electrical aging kinetics of these industrial ceramics. This study demonstrated that it is possible to greatly limit the dielectrics charging thanks to the use of a ceramic coating and suitable annealing thermal treatment. Indeed, the high secondary electron emission of alumina and the increase of surface conductivity generated by the annealing thermal treatment partly govern the low surface potential of coated boron nitride. Some alumina coating were subsequently elaborated through PVD-RF and then characterised in the irradiation chamber in order to identify the preparation parameters which allow optimising the electrical properties of system. It was shown that the optimisation of the roughness and the coating thickness limits the surface potential of ceramics. An experimental study was conducted in the frame of an international collaboration with the Materials Physics Group of the Utah State University (Logan, USA), in order to investigate the influence of nature and densities of electron defects on the electrical properties of different ceramics. The cathodoluminescence method was used and brought to light the origin of total conductivity difference between materials, raw, coated and annealed. A new method to measure the surface potential under continuous electron irradiation was developed and then validated. A partial discharges mechanism was identified on surface of annealed samples with this optimised device. Ageing processes of the irradiated materials was also studied in the irradiation chamber to reproduce the observed degradation in orbit over the long time. It was demonstrated that the charging of annealed coated materials is noticeable when the sample receive a critical ionising dose. Several physico-chemical characterisations were thus performed at CIRIMAT in order to study the evolution of structural and chemical properties of ceramics. This evolution was correlated with that of electrical properties after deterioration under critical electron irradiation. The contamination and deterioration mechanisms of coated ceramics are responsible of the electrical aging observed experimentally. Finally, these thorough experimental characterisations allowed the development of physical model for the description of the different mechanisms involved on irradiated ceramics and coating

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Nicolas, Jean-Denis. "Modification des propriétés de surface de rouleaux en silice vitreuse pour des applications verrières et photovoltaïque." Valenciennes, 2011. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/84b3ed80-36b5-429f-a869-0d38f7165d4a.

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Abstract:

Ce travail de recherche consiste à modifier les propriétés de surface de la silice vitreuse pour contrôler les réactions crées à l’interface verre ou silicium / rouleau en silice vitreuse lors de traitements thermiques. Les rouleaux en silice vitreuse subissent des dégradations engendrées par les environnements agressifs des fours (Na2SO4, étain, acide phosphorique, …). Le procédé sol gel présente la possibilité d'ajuster les propriétés physico-chimiques du revêtement par une modification du précurseur. Dans ce cadre, les silazanes précurseurs d’oxy-carbonitrure de silicium, sont des matières premières de choix pour la réalisation de revêtements résistants à haute température et à la corrosion. Leur utilisation et évolution sous atmosphère oxydante ont été souvent négligées, car ils présentent une sensibilité notable à l’oxydation. Malgré cela, les silazanes montrent des caractéristiques et propriétés prometteuses sous atmosphère oxydante. Le comportement de ces précurseurs à l’oxydation sous air en fonction de la température et à la formation des revêtements dans l’environnement laboratoire et industriel sont analysés. Le renforcement de la surface par la formation de systèmes stables est réalisé en prenant en compte les phénomènes de frittage avec la matrice céramique et de neutralité avec les éléments convoyés aux températures et atmosphères considérées. Les mesures de réactivité et la simulation des réactions chimiques dans l’environnement des fours sont mises en œuvre afin de déterminer le comportement des revêtements dans les conditions d’utilisations industrielles
This research is about modification of fused silica surface properties in the aim to control reactions appearing at the interface glass or silicon / fused silica rolls during heat treatments. Fused silica rollers suffer damage caused by aggressive environments in furnaces (Na2SO4, tin, phosphoric acid,. . . ). The sol-gel process has the ability to adjust physicochemical properties of the coating by precursor modification. In this context, silazanes, precursors of oxy-silicon carbonitrides are excellent raw materials for the production of coatings high temperatures and corrosion resistant. The use and development in an oxidizing atmosphere were often overlooked because they have significant sensitivity to oxidation. Despite this, silazanes show promising characteristics and properties in an oxidizing atmosphere. The behavior of these precursors to oxidation in air as function of temperature and the formation of coatings in the laboratory and industrial environment are discussed. The strengthening of the surface by the formation of stable systems is performed by taking into account sintering phenomena of the ceramic matrix and neutrality with elements conveyed to temperatures and atmospheres considered. Reactivity analysis and simulation of chemical reactions in the environment of furnaces are carried out to determine the behavior of coatings under conditions of industrial uses

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Colin, Jérôme. "Instabilités de surface de solides contraints." Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2318.

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Abstract:

L'etude des proprietes d'adhesion de materiaux tels que les films minces sur substrats ou les multicouches nous a permis de caracteriser l'influence du melange des interfaces, realise par implantation ionique ou par diffusion thermique, sur les contraintes presentes dans ces structures ainsi que sur la propagation de fissures dans leurs interfaces. Nous avons aussi etudie le developpement d'instabilites sinusoidales de type rayleigh sur les surfaces de structures cylindriques soumis a des contraintes axiales. Une etude cinetique de l'evolution des surfaces laterales de whiskers et de pores dans une matrice infinie nous a permis de determiner la longueur d'onde pour laquelle la croissance des fluctuations est maximale. La stabilite des surfaces laterales d'un precipite dans une matrice a pu etre aussi caracterisee. Nous avons ensuite developpe le formalisme des instabilites localisees pour decrire l'evolution des surfaces lorsque des sources de contraintes non-homogenes sont presentes dans les solides. Nous avons utilise les resultats pour expliquer la transformation en papillon et la subdivision de precipites observees dans les superalliages. Nous avons defini une taille critique en dessous de laquelle ces precipites sont stables. Ce formalisme a ete egalement utilise pour decrire la formation d'ilots apparaissant au cours de la croissance d'un film sur substrat dans le cas d'une croissance de type stranski-krastanov.

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Nounah, Hassan. "Modélisation et caractérisation des matériaux à gradient de propriétés mécaniques par des méthodes microacoustiques." Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20117.

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Abstract:

Si actuellement les methodes quantitatives d'analyse en microscopie acoustique sont largement developpees sur des echantillons ayant une structure quasi-homogene, et dont les proprietes acoustiques ne varient pratiquement pas au voisinage de la surface, il n'en est pas de meme pour les materiaux ayant un gradient dans leurs proprietes mecaniques. C'est pour cela que nous avons developpe une importante etude aussi bien theorique que experimentale pour modeliser et caracteriser ces materiaux par des methodes microacoustiques. Sur le plan theorique, nous avons propose une methode originale de modelisation: elle est basee sur la subdivision du materiau a gradient en un nombre de couches suffisamment important pour que les parametres acoustiques varient de facon quasi-continue en fonction de la profondeur z suivant le profil du gradient considere. Ensuite, une etude fondamentale detaillee sur les courbes de dispersion pour differents couples de materiaux est presentee. L'analyse de ces courbes nous a permis de mettre en evidence deux points importants qui sont, suivant le couple de materiaux etudie: le point d'inflexion et le maximum de la courbure. Afin de completer cette etude, nous nous sommes interesses au probleme inverse qui nous permet, grace a ces points, de retrouver les caracteristiques physiques des materiaux a gradient. Les resultats experimentaux obtenus sur des echantillons d'acier, de verre et de materiaux metal/semi-conducteurs (in/gasb) ont confirme les previsions theoriques

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

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Abstract:

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

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Roman, Adriana. "Méthodes d'indentation normale et transverse appliquées à l'étude des propriétés mécaniques des films et révêtements." Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/RESTREINT/Th_Num/2000/50376-2000-276.pdf.

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Abstract:

Le travail presente dans ce memoire entre dans le cadre du developpement des activites du laboratoire dediees a la determination par indentation de la durete des materiaux. La premiere partie du document est consacree a l'etude de revetements de nickel-phosphore obtenus industriellement et etudies ici dans deux etats de traitements thermiques de recuit a 300\c et 600\c. Pour ces deux modalites il a ete possible de determiner la tenacite des revetements a partir de l'observation des fissures de type palmqvist, generees par indentation vickers normale. Dans la seconde partie l'effort est porte sur la determination de la durete de films de diamant en comparant les resultats obtenus a partir de quelques modeles parmi les plus utilises. Ces modeles decrivent la durete composite superficielle en fonction de la durete du film et du substrat. Enfin, en cherchant a s'affranchir de la connaissance du module d'elasticite du film necessaire dans le modele de chicot et lesage, on propose un nouveau modele de description de la durete composite permettant de prendre en compte la transition de comportement de type substrat ou de type film en fonction de la profondeur relative d'indentation.

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Faucheu, Jenny. "Relations microstructure-propriétés dans des films nanostructurés élaborés par voie latex." Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0075/these.pdf.

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Abstract:

The philosophy of this project is to use waterborne nanocomposite particles (latex of 100nm diameter) with controlled nanostructures as building blocks for the final material. A latex is a colloidal suspension in water of polymer particles stabilized by adsorption of surfactant molecules on the surface. A continuous film is obtained after water evaporation and particle coalescence. Two types of “fillers” were considered: mineral filler (nanoclays, laponite) and polymer fillers (alkyd resin with the ability to crosslink). The materials have been produced by in-situ polymerization (miniemulsion polymerization) in the presence of the second phase. Due to the presence of surfactant molecules, the waterborne films exhibited a different water uptake behavior than solvent-borne films. In addition, the presence of the second phase also impacted the water uptake and mechanical. In terms of mechanical properties, the presence of a percolating network of mineral fillers had a strong influence
Ce projet se centre sur le développement de revêtements respectueux de l'environnement basé sur la technologie latex. Un latex est une suspension colloïdale de particules (10nm-10µm de diamètre) de polymère dans l'eau. . . La stabilité de cette suspension est garantie par l'addition de molécules de tensioactifs (surfactant) qui portent une tête hydrophile et une queue hydrophobe. Ces molécules vont couvrir la surface des particules de latex avec leur tête hydrophile pointant vers la phase aqueuse, favorisant ainsi les forces de répulsion. Dans les conditions adéquates, ces particules coalescent après évaporation de l'eau pour former un film continu. La philosophie de ce projet est d'utiliser ces particules (dans notre cas 100nm de diamètre) en tant que brique élémentaire nanostructurée pour construire le matériau final nanostructuré à son tour. Les latex sont basés sur un copolymère acrylate, déjà bien répandu pour une application peinture intérieure. Cependant, ces propriétés ne permettent pas d'étendre son utilisation à une application peinture extérieure. Deux approches ont été considérées pour améliorer le comportement de ces revêtements. Tout d'abord, l'ajout d'une résine alkyde susceptible de réticuler au contact de l'air, et ensuite l'ajout de nanocharges minérales (argile). Le succès de l'introduction à l'échelle nanométrique de ces secondes phases repose sur une polymérisation in-situ en présence de cette seconde phase. La voie de synthèse adoptée est la polymérization par miniémulsion qui est un récent développement de la polymérisation en émulsion conventionnelle. Il a été montré que dans les eux stratégies, la nanostructuration du matériau a une influence sur la distribution du surfactant et de ce fait sur les propriétés de prise en eau. De plus la présence d'un réseau percolant de nanocharges entraîne une augmentation brutale du renforcement

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Jardret, Vincent. "Apport des techniques sclérométriques à la caractérisation des propriétés mécaniques des surfaces." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1996. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1894_vjardret.pdf.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes d'abrasion et des déformations des surfaces qui en résultent représente un grand intérêt pour l'élaboration des matériaux et la conception des systèmes industriels modernes vis à vis de l'usure et de l'abrasion. Le test de ravage ou test sclérométrique, constitue un outil intéressant pour caractériser la résistance à l'abrasion des matériaux. Un travail fondamental sur le développement d'une machine de test de rayage, nous a permis d'étudier deux types de comportements : les déformations élasto-plastiques d'une part, et les mécanismes de fracturation d'autre part. La plupart des études sur la résistance à l'abrasion se sont limitées au cas de matériaux purement plastiques, alors que de nombreuses expériences sur des métaux et des polymères ont montré que la mécanique des contacts et le comportement en indentation étaient largement influencés par les déformations élastiques de ces matériaux. Dans ce travail, les forces normale et tangentielle, la profondeur de pénétration de l'indenteur sous la surface initiale du matériau pendant le rayage, et le relevé topographique tridimensionnel de la surface rayée ont été mesurés. Ils nous ont permis d'estimer précisément la surface réelle de contact entre l'indenteur et le matériau, en prenant en considération à la fois les déformations élastiques et la formation des bourrelets autour du contact. Cette surface de contact permet alors de calculer la pression moyenne de contact pendant le rayage. Cette pression a été comparée à la dureté statique des matériaux ainsi qu'aux définitions classiques de dureté de rayage. Les proportions de déformation élastique et plastique pendant un test de rayage avec un indenteur Berkovich, ont été reliées au rapport entre le module d'élasticité et la dureté des matériaux massifs que nous avons testés. Cette étude a été réalisée sur une large gamme de matériaux ductiles allant des polymères aux métaux, et montre l'importance de la prise en compte des déformations élastiques et de la formation des bourrelets pour comprendre et caractériser précisément la résistance à l'abrasion des matériaux par un test sclérométrique. Les matériaux céramiques sont utilisés dans de nombreux systèmes mécaniques et électroniques. Mais leur utilisation est toujours limitée par leur comportement fragile. En particulier, l'endommagement en surface des composants en céramiques peut réduire considérablement leur durée de vie. La compréhension des mécanismes de déformation en surface et de la résistance à l'abrasion des matériaux en céramique est donc un élément clé dans leur utilisation et leur usinage. Dans ce travail, l'étude des fluctuations des forces normale et tangentielle pendant un test de rayage à été menée pour décrire le comportement à l'abrasion et les mécanismes de fracturation des matériaux céramiques à base d'alumine. La mesure des forces normale et tangentielle de rayage a été effectuée à une vitesse d'acquisition de 20 000 Hz. Des variations brutales de la force normale, correspondant à l'intervention de mécanismes de fracturation, ont été reliées au volume d'usure, estimé par une mesure topographique tridimensionelle de la surface rayée. L'énergie d'abrasion, égale à l'énergie totale de rayage divisée par le volume d'usure, à été étudiée en fonction de la profondeur de pénétration et de la vitesse de rayage. La méthode de caractérisation développée lors de ce travail, a servi pour analyser l'influence de la ténacité sur le comportement à l'usure de deux céramiques à base d'alumine. Ces deux céramiques ont été frittées avec différents additifs, ce qui leur procurent une différence de ténacité d'environ 30 %. L'effet physico-chimique d'un environnement liquide sur la résistance à l'abrasion d'une céramique à base d'alumine à clairement été montré, et relié aux propriétés de mouillabilité d'une grande série de fluides
An understanding of abrasion resistance and the associated surface deformation mechanisms is of primary importance in the materials engineering and design of many important industrial components undergoing wear and abrasion. Instrumented scratch testing has been shown to be a useful tool for characterization of the abrasion resistance of materials. Our fundamental work on the scratch tester development found two main applications, focused on elasto-plastic deformation and fracture mechanisms during a scratch test. Although most studies on scratch resistance have been limited to the theoretical case of purely plastic materials, experiments on metals and polymers have shown that the contact mechanics and indentation behavior are strongly influenced by the elastic behavior. In this work, the measurement of the normal and tangential scratch forces, the penetration depth relative to the initial surface and the three-dimensional topographic relief of the scratched surface are done. They have allowed us to acurately calculate the actual contact area between the indenter and the material, taking into account both elastic deformation and pile up phenomena. This contact surface was used to estimate the real mean contact pressure during scratch testing. This pressure was compared to the static hardness of the studied materials, as well as to the classical definitions of the scratch hardness. The ratio between the plastic and elastic deformation during a scratch test with a Berkovich indenter was then related to the ratio of the elastic modulus over the hardness for the tested bulk materials. This study was performed on a wide range of ductile materials from polymers to metals and demonstrates the importance of taking both elastic and pile-up phenomena into account in order to accurately understand and characterize the scratch resistance of materials. Ceramic materials are used in a large range of mechanical and electronic devices. But these materials are still limited in their application by their brittle behavior. In particular, surface damage of ceramic components may considerably decrease their lifetime. An understanding of abrasion resistance and the associated deformation mechanisms is then of primary importance in the use and machining of ceramic materials. In this work, the analysis of both the normal and tangential force fluctuations during a scratch test was done to describe the wear behavior and fracture processes of ceramic materials. The measurement of both normal and tangential scratch forces was done at the acquisition rate of 20 000 Hz. The fluctuations of the normal force was related to the worn volume estimated with the help of the three-dimensional topographic relief of the scratched surface. The abrasion energy is equal to the total scratch energy over the worn volume. It was studied as a function of penetration depth and scratch speed. The characterization method developed in this work is then used to investigate the effect of the fracture toughness on the wear behavior of two different sintered alumina. These alumina was sintered with different chemical additives which leads to a 30 % difference of their fracture toughness. The physico-chemical action of a large serie of fluids on the abrasion energy of alumina was clearly emphasized and related to their wetting properties

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Lunet, Guillaume. "Radômes actifs utilisant des matériaux et structures à propriétés électromagnétiques contrôlées." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13862/document.

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Abstract:

Les recherches que nous présentons dans ce mémoire s'inscrivent dans le cadre du développement de nouvelles structures et de l'étude de matériaux accordables en vue d'une intégration industrielle comme radôme actif.Plus particulièrement, ils consistent en la réalisation d'un dispositif micro-onde permettant à la fois un filtrage et une agilité fréquentiels en espace libre. Des structures basées sur des surfaces sélectives en fréquences, pour l'aspect filtrage, et sur des matériaux de type ferroélectrique, pour l'aspect accordabilité, sont développées. Des modélisations et des simulations électromagnétiques montrent que le changement de permittivité du matériau, obtenu par application d'un champ électrique externe, permet le pilotage fréquentiel de la transmission de la structure. Une mise en oeuvre expérimentale complète ces travaux, au cours de laquelle des prototypes ont été fabriqués par des techniques de photolithographie, puis caractérisés en espace libre grâce à un banc ABmm. Les mesures micro-ondes valident ainsi les résultats de simulations menées en amont et montrent les possibilités de contrôler la fréquence de transmission du radôme
The research we present in this memory registers within the framework to develop new structures and to study tunable materials for an industrial integration as an active radome. Specifically, they consist of achieving a free space microwave device for both a filtering behaviour and a frequency agility behaviour. Structures based on frequency selective surfaces, for the filtering aspect, and on ferroelectric materials for the tuning aspect, are developed. Modeling and simulations show that the change of the material permittivity, obtained by applying an external electric field, enable piloting the transmission frequency of the structure. An experimental implementation complete this work and prototypes have been fabricated by photolithography techniques and then characterized in free space with a bench ABmm. Thus, microwave measurements validate the results of simulations and show the possibility to control the frequency transmission of the radome

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Mabboux, Florence. "Matériaux implantaires dentaires et adhérence de Streptococcus sanguinis et de Streptococcus constellatus : caractérisation et rôle des propriétés physico-chimiques de surface." Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10236.

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Abstract:

Dans cette étude in vitro, nous avons évalué (i) l’intérêt de 3 approches différentes dans la caractérisation des propriétés de surface de biomatériaux implantaires dentaires (Titane et Ti-6A1-4V) et de Streptococcus sanguinis et de Streptococcus constellatus, avec et sans salive, (ii) l’adhérence de ces deux espèces sur ces biomatériaux, recouverts de salive, par l’analyse d’images, (iii) l’influence de la topographie de surface et de procédés de désinfection/stérilisation sur les propriétés de surface du Titane et du TA6V et sur l’adhérence bactérienne. Nos résultats montrent un comportement similaire du titane et de son alliage, le rôle déterminant du choix de la méthode dans la caractérisation physico-chimique de la surface des bactéries et des solides. Ils confirment l’intérêt de la détermination des interactions acide-base et électrostatiques pour une meilleure compréhension de l’adhésion bactérienne sur les matériaux implantaires
In this in vitro study, we have evaluated (i) the interest of 3 different approaches in the characterization of surface properties of implant dental biomaterials (Titanium and Ti-6A1-4V) and of Streptococcus sanguinis and Streptococcus constellatus, with and without saliva, (ii) the number of adherent bacterial cells on these biomaterials , coated with saliva, by analysis of images, (iii) the influence of surface topography and processes of disinfection /sterilisation on surface properties of Titanium, TA6V and on bacterial adherence. Our results show a similar behaviour of titanium and its alloy, the determining role of the method in the physico-chemical characterization of surface properties of bacteria and solids. They confirm the usefulness of determining acid-base interactions and electrostatic properties for a better understanding of streptococcal adhesion on implant dental materials

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Santana, Méndez Yucelys Yessenia. "Étude des propriétés mécaniques et tribologiques de matériaux revêtus à base de carbure de tungstène." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10086/document.

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Abstract:

Ce travail cherche à étudier la microstructure, les propriétés mécaniques et tribologiques de deux types de WC-Co déposés sur un acier SAE 1045. Les caractérisations microstructurale et mécanique ont été menées pour relier la morphologie, la rugosité, la dureté, la ténacité à la rupture et les contraintes résiduelles aux performances tribologiques. Des essais d'indentation conventionnelle et instrumentée sont réalisés pour déterminer la dureté et le module d'élasticité. La diffraction X a été utilisée pour déterminer les contraintes résiduelles en surface et la technique du trou incrémentaI pour leur répartition dans l'épaisseur. Les résultats indiquent des contraintes résiduelles plutôt de compression à la surface et la technique du trou révèle que la répartition des contraintes n'est pas uniforme dans l'épaisseur. Le revêtement WC-10Co-4Cr a des contraintes résiduelles de compression alors que, dans le revêtement WC-12Co, elles sont de traction. Des essais d'érosion à sec ont été menés selon la norme ASTM G-76 et avec des angles d'attaque de 30 et 90°. Nous avons trouvé que le taux d'érosion est plus élevé lorsque l'angle d'impact est de 90°. Une combinaison des types d'usure, fragile et ductile, a été observée. Les résultats indiquent que pour le matériau massif de WC-Co, plus le libre parcours moyen d'agglomérat est faible plus le taux d'usure est faible. De plus, il a été déterminé que le revêtement WC-10Co-4Cr présente une résistance à l'usure élevée due à la faible quantité de phase fragile présente W2C et des valeurs de contraintes résiduelles de compression élevées comparativement au revêtement WC-12Co
The present investigation is conducted to determine the microstructural, mechanical and tribological features of two different WC-Co systems deposited onto SAE 1045 steel. Microstructural and mechanical characterization was carried out in order to relate their morphology, roughness, hardness, fracture toughness and residual stresses to their tribological performance. Both conventional and instrumented indentation tests were also carried to measure hardness and elastic modulus. X-ray diffraction techniques were used to determine the surface residual stresses and the incremental hole drilling technique for their repartition through the thickness. The results indicate that both the bulk samples and the coatings exhibit compressive residual stresses on the surface and the hole-drilling technique indicates that the profile is not uniform. The WC-10Co-4Cr coatings displays compressive residual stresses, whereas the WC-12Co coating presents tensile residual stresses. Dry erosion tests according to the ASTM G-76 standard were carried out at 30° and 90° angle of impingement. The erosion rate for both coated systems was higher when the erosion test was carried out at an angle of 90°, and a combination between brittle and ductile wear type mechanisms was observed. The results also indicate that the bulk WC-Co materials with lower the mean free path of binder exhibited the lower mean rate erosion wear. Also, it was determined that the WC-10Co-4Cr coating presented a highest erosive wear resistance as consequence of both a smaller W2C brittle phase content and a higher through-thickness residual compressive stresses values, when compared to the WC-12Co coating

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Bélard, Laurent. "Nouvelles stratégies d’hydrophobation de matériaux à base d’amidon plastifié." Reims, 2007. http://theses.univ-reims.fr/exl-doc/GED00000748.pdf.

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Abstract:

L’amidon plastifié est un candidat attractif pour la substitution des polymères pétrochimiques traditionnels. Son utilisation reste cependant limitée notamment à cause de sa forte hydrophilie. Le présent travail s’est attaché à optimiser la formation et l’adhésion de couches de surface hydrophobes, visant à limiter la cinétique de reprise en eau du matériau amylacé. Deux voies ont été étudiées : - la formation d’une couche de surface enrichie en biopolyester, liée à une ségrégation de la phase dispersée vers la surface au cours de la mise en œuvre de mélanges amidon plastifié/polycaprolactone (PCL). L’étude de ce phénomène au cours d’un procédé d’extrusion en filière à profilé plat a mis en évidence l’influence de la viscosité de la phase biopolyester sur l’enrichissement de surface. Un critère prédictif de l’intensité de cet enrichissement, corrélé au comportement rhéologique du mélange, a été proposé. - le dépôt de couches hydrophobes de type plasma carbone, sur des substrats biopolyesters simulant la couche de surface enrichie obtenue au cours de la mise en œuvre. Les mesures de perméabilité aux gaz (O2 et H2O) effectuées ne montrent pas d’amélioration des propriétés barrière des substrats revêtus. La mobilité des substrats sélectionnés conduit en effet à des interactions importantes avec les espèces réactives du plasma et à la formation d’interphases de morphologie et de composition inadaptées. Ce comportement (également observé pour les élastomères) pourrait être intrinsèque à l’amidon plastifié
Plasticized starch is regarded as a potential replacement material for traditional petrochemical polymers. Its use is however limited by, beyond others, its high hydrophilic nature. The present work aims at optimizing the formation and adhesion of hydrophobic surface coatings, to reduce the water sorption rate in starchy materials. Two strategies have been studied: - the formation of surface enriched in biopolyester, due to the segregation of the dispersed surface towards the surface during the processing of plasticized starch/polycaprolacton (PCL) blends. The surface enrichment, studied during extrusion through the use of a die punt, is strongly influenced by the viscosity of the dispersed phase. A predictive criterion for surface enrichment, correlated to the blend viscous behaviour, has been proposed. - hydrophobic carbon plasma coatings, on biopolyesters substrates, simulating the enriched surface obtained through processing. The coated substrates do not exhibit any improvement in gas barrier properties. The rubbery behaviour of selected biopolyesters leads indeed to strong interactions between the reactive species of the plasma and the substrate, and the formation of interphases with inadequate composition and morphology. This behaviour (also observed for elastomeric polymers) could be intrinsic to plasticized starch

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Bouquet, Françoise. "Relations entre les propriétés physico-chimiques de surface de l'acier AISI 304 après différents traitements et le comportement mécanique d'assemblages collés." Compiègne, 1992. http://www.theses.fr/1992COMPD475.

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Abstract:

Quinze gammes de traitement de surface de l'acier inoxydable AISI 304 avant collage ont été étudiées. Les objectifs de cette étude étaient de sélectionner une gamme de traitement de surface qui puisse accroître les performances d'adhésion des joints collés et d'apporter une contribution à la compréhension des mécanismes d'adhésion et de décohésion après vieillissement. Le comportement mécanique des assemblages collés a montré que les anodisations en milieu acide nitrique et en milieu sulfochromique procuraient des performances très élevées après vieillissement humide. Des corrélations entre les propriétés physico-chimiques et les performances mécaniques ont été établies.

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Amara, Dehman. "Assemblage structural collé alumine-acier 304L : propriétés superficielles des substrats et adhérence." Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT005G.

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Abstract:

On évalue l'adhérence d'un assemblage céramique (alumine)/métal (acier inoxydable 304L) collé à l'aide d'un adhésif structural époxyde (Araldite AV119). La résistance de l'assemblage collé est mesurée par des tests de rupture : tests de cisaillement et d'arrachement. Pour améliorer l'adhésion de la colle sur les substrats metallique et en céramique, Différents traitements de surface (mécanique, chimique et thermique) sont mis en oeuvre. La caractérisation topographique et physico-chimique des surfaces collées est effectuée par différents moyens: rugosimetrie tridimensionnelle, test de la goutte sessile pour la mesure de l'énergie libre de surface, ESCA pour l'analyse chimique des éléments de surface et la microscopie électronique à balayage. Selon le traitement de surface utilisé. On examine l'influence des différents paramètres de surface tels que les coefficiants de rugosité et la morphologie de surface, L'énergie superficilelle et la nature chimique de la surface sur l'adhérence de l'assemblage. Ainsi, on développe des relations entre les paramètres de rugosité et la contrainte à la rupture de l'assemblage lorsque les surfaces présentent une même morphologie. Celle-ci^participe fortement dans les phénomènes de mouillage de la surface par l'adhésif et dans la rupture (dans le cas du cisaillement) des liaisons interfaciales adhésif/substrats. La caractérisation mécanique des deux interfaces révèle que la liaison adhésif-métal est la plus faible, La rupture de l'assemblage colle céramique/métal se produit alors à travers celle-ci.

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Millot, Nadine. "Synthèse et propriétés de ferrites nanométriques : influence de la taille des grains et de la nature de la surface sur les propriétés structurales et magnétiques de ferrites de titane synthétisés par chimie douce et mécanosynthèse." Dijon, 1998. http://www.theses.fr/1998DIJOS053.

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Abstract:

Pour étudier l'influence de la surface sur les propriétés des matériaux, les ferrites de titane nanométriques sont de bons candidats : l'accent a été mis sur la maitrise à la fois de la taille et de la stœchiométrie des grains de poudre. Nous avons développé deux méthodes de synthèse qui conduisent à des grains d'une quinzaine de nanomètres : la chimie douce et la mécanosynthese. C'est la chimie douce qui est la plus adaptée à l'étude de phénomènes de surface car l'état d'agrégation des poudres broyées, leur taux de défauts important, leur distribution granulométrique large et le fait que la phase formée soit métastable dans les conditions normales font de ces poudres de mauvais candidats pour une étude sur les phénomènes de surface. Par des techniques d'analyse locales et statistiques, des hétérogénéités au sein des grains de poudre lors de leur étude à l'air ont été mises en évidence. Leur origine est cinétique et découle d'une oxydation incomplète des cations Fe#2#+ sous l'effet des contraintes existant au sein même des grains. La solution pour étudier ces matériaux à l'équilibre consiste en la mise en place d'outils de caractérisation in situ : un dispositif de régulation de faibles pO#2 a ainsi été couple à des expériences de thermogravimétrie, de diffraction des rayons X et de conductivité. L'influence de la surface peut se faire par l'intermédiaire de deux paramètres : la contrainte de surface, qui ne semble pas avoir d'influence sur le paramètre de maille, et l'énergie de surface qui permet de stabiliser des phases hautement symétriques en dehors des limites habituelles mais qui n'influe pas sur la distribution cationique des ferrites. L'étude de la transition de Verwey pour des poudres nanométriques hautement non-stœchiométriques a permis de confirmer le caractère granulo-dépendant des transitions de phase et a montré que l'origine de cette transition est structurale avec comme paramètre pertinent le nombre de paires Fe#2#+/Fe#3#+ en sites octaédriques.

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Bouchet, Jérôme. "Influence des propriétés d'interphase sur les comportements d'éléments structuraux de multi-matériaux carbone-époxy-aluminium : cas des absorbeurs d'énergie." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10137.

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Lajaunie, Luc. "Influence de la préparation de surface sur les propriétés physiques des contacts à base Cobalt sur n-Ge." Poitiers, 2009. http://theses.edel.univ-poitiers.fr/theses/2009/Lajaunie-Luc/2009-Lajaunie-Luc-These.pdf.

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Abstract:

L'influence de différentes méthodes de préparation de surface sur la microstructure et les propriétés électriques des contacts à base Co sur n-Ge a été étudiée. Il a été montré que les nettoyages thermiques s'accompagnent de la diffusion d'impuretés métalliques dans le substrat. Lors du recuit, ces impuretés sont piégées par la formation des germaniures de cobalt. Un nettoyage à 700°C ou une attaque au HF permettent d'éliminer l'oxyde de germanium natif à l'interface M/SC, contrairement à un nettoyage thermique à 400°C qui cependant modifie la nature chimique de l’oxyde. Pour tous les échantillons, une microstructure complexe est observée après formation des germaniures. Les échantillons présentent une augmentation de la rugosité de l'interface M/SC et la coexistence des phases Co5Ge7 et CoGe2. Après un nettoyage à 400°C, une microstructure particulière, attribuée à l'oxyde restant après "nettoyage" est observée. Dans tous les cas, le modèle thermoïonique ne suffit pas à expliquer le comportement des diodes Schottky. En particulier, les valeurs obtenues pour la constante de Richardson sont très en deçà de la valeur attendue. Par une analyse en température des hauteurs de barrières, nous avons montré la nécessité de raisonner en terme d'inhomogénéités de barrière, ces dernières étant influencées par la microstructure. De plus, un fort ancrage du niveau de Fermi est observé pour les contacts directs M/SC alors qu'il est partiellement levé par l'oxyde de germanium natif présent à l'interface M/SC. Finalement, nous avons montré que ce désencrage du niveau de Fermi est lié à la nature chimique de l’oxyde
The influence of various surface cleaning procedures on both electrical properties and microstructure of Co based n-Ge Schottky contacts has been studied. In-depth diffusion of metallic impurities into the Ge substrate has been reported after thermal pre-treatments. After germanidation, gettering of the metallic impurities by the germanide phases has been observed. While no more oxide interlayer is observed after HF etching and thermal pre-treatment at 700°C, a temperature of 400°C has been found to be not enough to remove the oxide interlayer. However, it modifies the chemical nature of the oxide interlayer. A complex microstructure is reported for all the samples after germanidation. For most of the samples, the coexistence of Co5Ge7 and CoGe2 structures and an increase of the roughness of the M/SC interface have been observed. The particular microstructure observed, after germanidation, for the sample pre-treated at 400°C has been ascribed to the remaining oxide interlayer. Whatever the pre-treatments, the behaviours of all the Schottky diodes could not be explained by the thermionic model only. This model leads to a large underestimation of the Richardson’s constant. By a detailed analysis of the temperature dependence of the Schottky barrier heights, we have pointed out the necessity to reason in term of barrier inhomogeneity, these last being strongly influenced by the microstructure. The electrical results have been explained in the framework of the Fermi level pinning concept. While a strong Fermi level pinning is observed for intimate contacts, the presence of the native Ge oxide at the M/SC interface yields a depinning of the Fermi level. However, this depinning has been found to be dependent on the chemical nature of the oxide interlayer

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Chemkhi, Mahdi. "Nanocristallisation superficielle couplée à la nitruration plasma pour augmenter les propriétés de fatigue et d’usure d’alliages métalliques." Thesis, Troyes, 2014. http://www.theses.fr/2014TROY0038/document.

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Abstract:

Le couplage des traitements de surface mécaniques et thermochimiques a fait l’objet de nombreuses études ces dernières années. L’objectif d’un tel couplage est l’amélioration des cinétiques de diffusion d’espèces chimiques résultant en une augmentation des profondeurs de diffusion, et/ou une diminution de la température du traitement thermochimique sur les matériaux prétraités mécaniquement. Dans cette thèse, le procédé SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) de nanocristallisation superficiel par déformation plastique sévère a été combiné avec la nitruration plasma sur un acier inoxydable 316L de qualité médicale. Ce procédé duplex permet une amélioration notable sur la capacité de diffusion de l’azote sous la surface de l’acier SMATé. Une étape intermédiaire entre le SMAT et la nitruration plasma a été proposée ; son rôle significatif pour la diffusion de l’azote a été démontré. Ainsi, la comparaison des résultats obtenus après la nitruration plasma sur les échantillons SMATés avec ceux uniquement nitrurés a permis de constater une augmentation jusqu’à 60% de l’épaisseur des couches nitrurées. Par ailleurs, de nombreux moyens de caractérisation ont été mis en œuvre à travers divers essais mécaniques de fatigue et de tribologie. Un modèle numérique multi-échelle de diffusion a également été développé pour simuler les profils de concentration d’azote après traitement duplex. Les profils de concentration d’azote simulés sont en bon accord avec les résultats expérimentaux
Coupled mechanical and thermochemical surface treatments have been the subject of much research effort in recent years. The goal of such a coupling is to improve diffusion kinetics leading to increased penetration depths, and/or to decrease the treatment temperature for mechanically pretreated materials. In this work, SMAT (Surface Mechanical Attrittion Treatment), used to refine the grain size by severe plastic deformation, is combined with plasma nitriding of a 316L medical-grade stainless steel. This duplex process significantly improves nitrogen diffusion. An intermediate treatment between SMAT and plasma nitriding is also proposed and its significant effect on the nitrogen diffusion is demonstrated. Comparisons between nitrided-only samples and duplex-treated samples have shown up to 60% increase of the nitrided layer thickness. In order to better understand the link between the generated microstructures and the mechanical fatigue and tribological responses, the samples have been characterised by many different techniques. Also, a multiscale numerical model of the diffusion process is proposed in order to simulate the nitrogen concentration profiles after duplex treatment. The simulated and experimental profiles correspond rather well

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Beaulieu-Carbonneau, Gabrielle. "Impact des propriétés de surface des matériaux membranaires sur les caractéristiques des biofilms formés suivant la filtration de fluides laitiers." Master's thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28179.

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Abstract:

L’encrassement est un problème majeur qui affecte l’efficacité des procédés de filtration. Dans l’industrie laitière, le dépôt de constituants laitiers et le développement de biofilms sont les principaux responsables de l’encrassement des membranes. Comme la formation de biofilms est influencée par les propriétés de la surface des membranes, la sélection du matériau membranaire est un paramètre qui peut affecter l’adhésion de bactéries et la formation de biofilms. Ainsi, l'influence des propriétés de surface (hydrophobicité, potentiel zeta et rugosité) de divers matériaux (PES, PVDF, PAN) sur la performance et l’aptitude à l’encrassement des membranes a été évaluée lors de l'UF de lait et de lactosérum à 50 °C. Il a été montré que pour tous les matériaux, la résistance est globalement plus élevée lors de l'UF de lactosérum, mais que le PVDF présente la plus grande résistance irréversible lors de l'UF de lait et de lactosérum. Ces variations de résistance sont principalement attribuées à l'encrassement de la membrane par les constituants laitiers, car les résultats montrent que le nombre estimé de bactéries n’est significativement pas différent entre les trois différentes membranes. D’autre part, lors de l'UF de lactosérum, il a été montré que la rugosité de la surface des membranes affecte la diversité des communautés bactériennes adhérées aux membranes. En effet, après 20 h d'UF de lactosérum, plus de 5,04 log₁₀/cm² de bactéries sporulantes ont été dénombrées sur les membranes les plus rugueuses (PAN et PVDF) comparativement à 0,18 log₁₀/cm² sur la membrane la plus lisse (PES). Ainsi, l'utilisation d'une surface plus lisse combinée à une durée de filtration plus courte sont des éléments importants à envisager afin de réduire le nombre de bactéries sporulantes dans les systèmes de filtration et le nombre de spores bactériens dans les ingrédients du lactosérum.
Fouling of filtration membranes is a major issue affecting the efficiency of filtration processes. In the dairy industry, fouling is initiated by the deposition of dairy constituents, but also by the development of bacterial biofilms on filtration membranes. Since the formation of biofilms is primarily influenced by the surface properties, the membrane material selection may represent an important parameter to enable membrane fouling and bacteria adhesion. The influence of membrane surface properties (hydrophobicity, zeta potential and roughness) of various materials (PES, PVDF, PAN) was evaluated on both filtration performance and biofouling behavior during UF of milk and whey at 50 °C. The membrane resistance due to fouling was globally higher during whey UF, and the PVDF material had the highest irreversible resistance during both dairy fluids UF. These variations in resistance were mainly attributed to chemical fouling since no significant difference was observed when microorganisms are quantified through 16S rRNA gene copy numbers found on membranes. According to a metabarcoding approach, the membrane material did not influence the biofilms composition on membranes used for milk UF, mainly composed of water-associated bacteria. On the other hand, during whey UF, the membrane surface roughness clearly affected the bacterial diversity observed on it. Indeed, after 20 h of whey UF, more than 5.04 log₁₀ spore-forming bacteria per cm² were found on the roughest membranes (PAN and PVDF) compared to 0.18 log₁₀ per cm² on the smoothest type (PES). Thus, the use of a smoother surface combined with shorter filtration duration, may help the dairy industry to reduce the occurrence of persistent spore-forming biofilms in filtration systems and the number of bacterial spores in whey ingredients.

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Walter, Éric. "Etude de la surface de pigments de fer et de leur potentiel d'interaction avec les constituants de la couche active d'un support d'enregistrement magnétique." Mulhouse, 1994. http://www.theses.fr/1994MULH0348.

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Abstract:

Le principal objectif de ce travail est d'établir des corrélations entre les propriétés de surface de pigments magnétiques au fer et leur potentiel d'interaction avec divers constituants d'une encre magnétique utilisée pour la préparation de supports magnétiques de stockage d'information. La première partie est dévolue à la caractérisation de pigments aciculaires passives en surface à l'aide des techniques de mesure de chromatographie gazeuse inverse et de mesures de potentiel zêta. IGC montre une relation entre la composition chimique de surface et l'énergie de surface exprimée en terme de composante dispersive et spécifique du ys. De même, les mesures de potentiel zêta utilisent un équipement électroacoustophorétique montrent une corrélation entre le potentiel zêta en milieu organique. Selon le milieu utilisé, le pigment va acquérir une charge électrique plus ou moins importante. Ceci a une grande importance sur le mécanisme d'adsorption de l'ester stéarique ou de l'ester phosphorique dans le THF qui sont utilisés comme molécule modèle de composés polymères complexes utilisés dans la pratique. La dernière partie de cette étude est dédiée à l'évolution qualitative de l'adsorption de telles études ou bien séparément, ou bien en compétition pour la surface du pigment. Une représentation générale de la création d'une encre magnétique est atteinte et les limites pratiques extrapolées pour la partie fondamentale de notre travail

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Lepetit, Amaury. "Elaboration de matériaux composites à base de filaments de cellulose et de polyéthylène." Thesis, Limoges, 2017. http://www.theses.fr/2017LIMO0057/document.

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Abstract:

Fort d’une croissance annuelle de l’ordre de 6%, le secteur des matériaux composites est actuellement en pleine expansion et se doit de répondre aux exigences d’un marché en constante évolution. Dans le même temps, la raréfaction des ressources pétrolières et l’augmentation de la conscience environnementale, conduisent à une demande croissante en matériaux bio-composites. Le remplacement des fibres synthétiques (fibre de verre en particulier) par des fibres naturelles engendre un intérêt certain dont les motivations principales sont la réduction de l’impact environnemental, la diminution des coûts et l’obtention d’un matériau plus léger à volume égal. Néanmoins, la faible compatibilité existante entre les fibres de cellulose hydrophiles et les matrices polymères hydrophobes, est un des inconvénients majeurs qui nuit au bon développement de ces matériaux. L’objectif de cette thèse est de développer une alternative aux fibres de verre pour l’élaboration de matériaux composites à matrice thermoplastique. Pour ce faire, l’intégration de filaments de cellulose (FC), fournis par Kruger notre partenaire industriel, a été étudiée. En plus d’apporter un côté « vert » au matériau final, les FC permettent de réduire le poids des composites par rapport à leurs homologues synthétiques. Néanmoins, la faible compatibilité entre les filaments polaires et la matrice apolaire ainsi que la grande capacité d’absorption d’eau des FC nous a conduit à développer différentes stratégies de modification chimique des FC, afin d’en accroitre le caractère hydrophobe. Ces modifications ont permis de renforcer les matériaux composites grâce à l’amélioration de l’adhésion entre les FC et la matrice, le tout en minimisant la perte de résistance mécanique causée par l’absorption d’eau. Les résultats obtenus après acétylation, alkylation et encollage sont décrits dans ce manuscrit
Over the past two decades, the increase of environmental concerns and shortage of petroleum resources have provoked a growing interest in the use of natural fibers as an alternative to synthetic fibers for the reinforcement of composites. Natural fibers possess desirable specific properties including biodegradability, renewability and low-cost. In addition, they have densities much lower than synthetic fibers, which makes them interesting for different applications ranging from automotive parts to packaging. Despite their benefits, certain drawbacks such as incompatibility with the hydrophobic polymer matrix, a tendency to form aggregates during processing and a poor resistance to moisture absorption, reduce the potential of these fibers to be used as a reinforcement of hydrophobic thermoplastic matrices.This thesis aims to substitute glass fibers by cellulose fibers for their use in fiber-reinforced composites. Reinforcement of LDPE composites with cellulose filaments (CF), supplied by our industrial partner Kruger, was studied. CF appear to an interesting alternative to glass fibers because they possess desirable specific properties including biodegradability, low density, high tensile strength and modulus as well as providing a low-cost and renewable option. However, the weak interfacial adhesion between CF and LDPE, and the high moisture absorption of CF led us to carry out several chemical modifications of CF in order to increase their hydrophobicity. Modified CF-composites exhibit higher mechanical properties and lower water uptake than unmodified CF-composites. Results obtained from acetylation, alkylation and paper sizing are described in this manuscript

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Jacomine, Leandro. "Étude de l’influence de l’implantation ionique à haute énergie sur les propriétés de revêtements biocéramiques poreux." Strasbourg, 2010. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2010/JACOMINE_Leandro_2010.pdf.

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Abstract:

L'augmentation de l'espérance de vie des populations des pays développés conduit à la pose de plus en plus fréquente d'éléments prothétiques ostéo-articulaires ou dentaires. En fonction du patient et de sa pathologie, leur remplacement peut être nécessaire plus ou moins prématurément en raison de la nécrose de l'os en contact avec la surface de l'implant. L'application de biocéramiques spécifiques à la surface de l'implant sous la forme de couche mince, suivie d'un traitement ionique à haute énergie, peut réduire sensiblement le remplacement des éléments prothétiques. Dans ce travail de thèse, nous cherchons à améliorer les propriétés mécaniques et l'adhésion des couches d'hydroxyapatite à la suite d'un traitement de surface employant un faisceau de particules à haute énergie. Trois différentes doses ont été implantées : 5'1015 1016 et 2. 1016 ions·cm-2. L'amélioration des propriétés mécaniques des couches a été vérifiée à l'aide de techniques de nanoindentation et nanorayure; la modification des propriétés physico-chimiques a été mesurée grâce aux techniques RBS, NRA, DRIFTS, GXRD et EDX ; et la morphologie de surface a été abordée par des techniques AFM et MEB. À la fin de cette étude, des essais de dissolution en milieu biologique ont été mis en oeuvre. L'implantation ionique à haute énergie, appliquée avec une dose optimale et à une énergie d'accélération adaptée aux espèces implantées, conduit à des changements de topographie, à l'augmentation des propriétés mécaniques et à des modifications microstructurales des couches. L'ensemble de ces changements favorise le développement cellulaire lors des essais de dissolution in vitro
The increase of life expectancy in developed countries led to enhance prosthetic elements utilization for bone joints and dentistry applications. Depending on the patient and his pathology, their replacement may be necessary more or less prematurely, due to necrosis between bone and implant surface. The application of a bioceramic thin film onto the implant surface, followed by a treatment with high energy ions, can significantly reduce the replacement of prosthetic elements. In this thesis, we search for improve the mechanical properties and adhesion of hydroxyapatite layers deposited by pulsed laser deposition using a surface treatment of the deposit by using a beam of high energy particles. Three different doses were carried out : 5'1015 1016 and 2'1016 ions·cm-2. Improvement of mechanical properties of the layers were verified using nanoindentation and nanoscratch techniques; changes of physicochemical properties were measured by RBS, NRA, DRIFTS, GXRD and EDX techniques; and surface morphologies have been access by AFM and SEM techniques. At last, dissolution tests in biological environment have been implemented. The high energy ion implantation, applied to an optimal dose and adapted acceleration energy for a given implanted species leads to changes in topography, increasing mechanical properties and layer microstructural modifications. All these changes promote cell growth in in vitro dissolution test

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Keller, Clément. "Etude expérimentale des transitions volume/surface des propriétés mécaniques du nickel polycristallin de haute pureté." Phd thesis, Université de Caen, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00403216.

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Abstract:

Le comportement mécanique du nickel polycristallin de haute pureté a été étudié en fonction de l'épaisseur et du nombre de grains dans l'épaisseur, à l'aide d'essais mécaniques et d'observations en microscopie électronique en transmission (MET). L'objectif principal est de caractériser l'effet d'une transition volume/surface des échantillons polycristallins métalliques en lien avec le microformage industriel. Le comportement mécanique a été examiné à l'aide de deux séries d'échantillons, une première dont l'épaisseur est fixée à 500 µm avec une taille de grains variable et une seconde dont la taille de grains est maintenue constante (100 µm) et dont l'épaisseur varie entre 12,5 µm et 6,4 mm. Ces deux séries d'échantillons, assurant la séparation des deux variables d'étude, possèdent une microstructure similaire caractérisée expérimentalement par diffraction des neutrons, EBSD et MET. Avec une réduction du nombre de grains dans l'épaisseur en dessous d'une valeur critique indépendante de la série d'échantillon, un fort adoucissement, une modification des caractéristiques du glissement plastique et une réduction des contraintes internes sont révélés. Cette valeur critique définit la borne inférieure du comportement mécanique polycristallin classique en dessous de laquelle le comportement multicristallin puis quasi-monocristallin apparaît. Cette transition semble due à l'existence d'effets de surface provoqués par la transition polycristal-monocristal.

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Rudloff, Mathieu. "Etude des mécanismes de transition volume/surface du comportement mécanique d'un alliage Ni20Cr." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00564947.

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Abstract:

Le comportement mécanique d'un alliage nickel-chrome (Ni20Cr) a été étudié en fonction du nombre de grains dans l'épaisseur, et dans une moindre mesure de l'épaisseur, à l'aide d'essais mécanique statiques à température ambiante ainsi que d'observations en microscopie électronique à transmission (MET). L'objectif principal est de caractériser les mécanismes à l'origine de la transition volume/surface du comportement mécanique observée. Une première série d'échantillons est d'épaisseur constante (1,6 mm) mais de diamètre moyen de grains variable. L'hypothèse de l'influence du nombre de grains dans l'épaisseur qui se dégage des observations effectuées est examinée à l'aide d'une seconde série d'échantillons d'épaisseur variable (125 mm et 250 mm). Les microstructures des deux séries est par ailleurs caractérisée par EBSD et MEB démontrant leur similitude. Il ressort que la réduction du nombre de grains dans l'épaisseur en deçà d'un seuil critique, indépendamment de la série, conduit à une modification notable des caractéristiques du glissement plastique ainsi que des contraintes internes. Le comportement mécanique n'est plus alors polycristallin mais multicristallin voire quasi-monocristallin pour les très faibles nombres de grains dans l'épaisseur. L'émergence d'effets de surfaces pourrait expliquer ce phénomène. Parallèlement, compte tenu du caractère technologique du matériau étudié, quelques essais mécaniques en température (traction, fluage) ont été réalisés à la lumière des résultats précédents.

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Helt, Sophie. "Traitement de surface et propriétés acido-basiques d'un carbure de silicium : application au collage structural du SiC." Toulouse, INPT, 1998. http://www.theses.fr/1998INPT002C.

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Abstract:

Le carbure de silicium (SiC) présente des caractéristiques (rigidité, dureté, inertie chimique, stabilité dimensionnelle), qui font de lui un matériau prometteur pour le domaine aérospatial (ex : miroirs de satellites). Cependant, ses propriétés vont de pair avec une grande fragilité qui interdit toute technique d'assemblage classique, tel que le rivetage, et qui privilégie le collage structural. Les propriétés des surfaces à assembler sont de la plus haute importance et dans de nombreux problèmes de collage, Les traitements de surface sont largement responsables d'une adhésion de bonne qualité entre le substrat et l'adhésif. Trois types de traitement (mécanique, thermique et chimique) sont utilisées dans cette étude afin d'optimiser l'adhésion du SiC. Les résultats obtenus sont riches en informations et permettent d'observer une bonne corrélation entre les caractéristiques de la surface et les performances mécaniques des assemblages. En particulier, des mesures d'energie de surface des substrats font nettement ressortir le rôle de la chimie superficielle dans les processus d'adhésion. L'utilisation d'une méthode originale, basée sur la méthode de la goutte posée, dont le principe consiste à analyser l'évolution des angles de contact en fonction du PH de la solution aqueuse déposée sur la surface permet de caractériser les propriétés acido-basiques des surfaces au sens de Bronsted et de les relier aux propriétés adhésives. Une étroite corrélation a pu être mise en évidence entre le comportement acide-base et la composition chimique de la surface déterminée par XPS.

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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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Benard, Quentin. "Compréhension de l'influence des propriétés de surface sur l'adhésion de matériaux composites à matrice organique, lors de tests de cisaillement simples." Le Havre, 2005. http://www.theses.fr/2005LEHA0058.

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Abstract:

Ce travail financé par un projet européen FEDER, la région haute Normandie et la société AIRCELLE (groupe SAFRAN), a pour but la compréhension des phénomènes régissant les assemblages composites collés. Le premier chapitre est composé d'une étude bibliographique des différents phénomènes d'adhésion. Le chapitre suivant porte sur la présentation des matériaux utilisés, leur mise en œuvre, ainsi qu'un descriptif des techniques de caractérisation de surface. Puis le troisième chapitre apporte les premiers résultats concernant l'influence de la mise en œuvre et des fibres de renfort. Le quatrième et cinquième chapitre étudiera les traitements de surface par tissu à délaminer et laser excimère. Pour finir, le sixième et dernier chapitre a pour objectif d'appréhender les problématiques de vieillissement des assemblages collés. Enfin, la conclusion regroupe de façon concise l'essentiel des résultats probants de la thèse
This work is financially supported by a European project (FEDER), the region Haute Normandie and an industrial partnership in aeronautic field (AIRCELLE, SAFRAN group); its aim is to understand different phenomena governing adhesion in composite assemblies. The first part of this work is a bibliographic study on several adhesion phenomena. Then composite materials, manufacturing process and surface characterisations are introduced. The third part brings the first results on the influence of manufacturing and fibre reinforcement on composite adhesion. The two following parts take a special look at two specific surface treatment which are peel ply and excimer laser treatments. In the end, thermo-oxydative and hygrothermal ageing are studied in order to understand the potential influence of surface treatment on composite bonding. To sum up, the entire work is compiled in the conclusion where most of the elements can be used by the industrial

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Péraud, Sandrine. "Etude des propriétés mécaniques de films minces de NiTi et de SiC réalisés par mixage ionique dynamique - application à la tenue en fatigue d'alliages de titane." Poitiers, 1996. http://www.theses.fr/1996POIT2376.

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Abstract:

Dans la plupart des materiaux metalliques, les fissures de fatigue prennent naissance a la surface des pieces. L'objet de cette etude etait d'ameliorer la tenue en fatigue d'alliages de titane (ta6v et ti 6246), par la seule modification de leurs proprietes superficielles, a la fois sur le plan mecanique et physico-chimique. La technique de traitement de surface par mixage ionique dynamique (mid) a ete utilisee dans ce but. Des films minces (0,2 a 1,5 m) de niti et de sic elabores par mid, ont conduit a des gains considerables en terme de duree de vie de ces alliages de titane, aussi bien a 20c qu'a 300 et 425c. Les proprietes mecaniques specifiques de ces couches superficielles amorphes ont ete caracterisees. Des scratch-tests et des mesures de microdurete ont mis en evidence la parfaite adherence de ces revetements presentant une durete elevee, ainsi que le caractere fragile des films de sic et ductile et/ou superelastique des films de niti. Les modules d'young de ces films minces ont ete determines a 20, 300 et 425c en optimisant une methode de resonance developpee au laboratoire. Les valeurs obtenues sont tres inferieures a celles des materiaux massifs equivalents, l'origine de cette difference etant la structure amorphe des films mixes. Ces resultats ont ensuite ete confirmes par des mesures de nanoindentation. Les contraintes a rupture de ces depots ont ete mesurees a partir d'essais de traction in-situ, ces grandeurs etant fortement dependantes de l'epaisseur des films. Enfin, des contraintes residuelles en tension, de l'ordre du gpa, ont pu etre evaluees. Ces differentes grandeurs mecaniques etaient indispensables a l'evaluation des conditions de sollicitation (amplitude de deformation, de contrainte) atteintes dans ces couches, lors du chargement cyclique des materiaux traites. Une grande part des resultats de fatigue ont alors pu etre compris, en particulier le role de l'epaisseur des films suivant leur nature. Les augmentations considerables de duree de vie obtenues sur les alliages de titane ont ete essentiellement reliees a l'interface graduelle et diffuse de ces depots mixes, ainsi qu'a leur structure amorphe, leur conferent des caracteristiques mecaniques particulieres. Ces revetements semblent jouer un role de barriere mecanique et/ou structurale, influant sur les mecanismes de deformation du substrat et pouvant ainsi empecher ou au moins retarder l'amorcage de fissure de fatigue

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Muller, Didier. "Influence des caractéristiques physico-chimiques de la fibre de polyester et de l'ensimage sur les interactions fibres-ensimages : diffusion - répartition - cohésion." Lyon 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LYO10063.

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Abstract:

Le but de notre etude est d'essayer de mieux apprehender l'influence des caracteristiques de la fibre et de l'ensimage sur les interactions fibre de polyester-ensimage. Nous effectuons tout d'abord une caracterisation physico-chimique de la fibre de petp aux 3 premieres etapes de elaboration, et de 5 formulations d'ensimage pour fibre petp. Cette caracterisation nous permet de mesurer l'evolution de la structure de la fibre et de connaitre les principales proprietes des ensimages aux memes points. Puis nous etudions la diffusion des constituants de l'ensimage dans la structure de la fibre. La technique mise en uvre est celle des sondes paramagnetiques et leur observation en r. P. E. , avec marqueur de spin: radical nitroxyde. Nous montrons l'importance de la tg de la fibre et de la quantite d'eau presente sur le petp lors de l'etirage. Nous etudions ensuite la repartition de l'ensimage et son evolution a chaque stade par la technique des coefficients frictionnels. Apres avoir mesure l'influence de differents parametres de mesure sur la qualite de la reponse, nous proposons des modifications d'appareillage. Puis nous effectuons des essais comparatifs entre les ensimages aux differentes etapes. Enfin, nous cherchons a apprehender la cohesion inter-brins en effectuant 2 types de manipulations: 1) visualisation du phenomene par camera video ultra rapide; 2) comptage du nombre de brins subissant une decohesion. Grace a la methodologie utilisee, au stade etire nous pouvons classer les formulations selon leurs pouvoirs cohesifs, que nous cherchons a relier aux caracteristiques physico-chimiques des ensimages

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Blanc, Laurianne. "Développement et modélisation de plateformes à ondes acoustiques de surface guidées : caractérisation des propriétés mécaniques de films minces mésoporeux." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00668870.

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Abstract:

Ces travaux de thèse présentent le développement de capteurs à ondes acoustiques, plus particulièrement de capteurs à ondes de Love, à l'aide de matériaux mésoporeux. La première partie de ces travaux a porté sur la mise au point d'une méthode de caractérisation du module de rigidité d'un film mésoporeux déposé sur un capteur et soumis à un flux d'humidité. Le banc de mesure développé permet d'effectuer simultanément des mesures acoustiques et ellipsométriques. Les variations du module de rigidité d'un film mésoporeux d'oxyde de titane en fonction du taux d'humidité ont ensuite été calculées à l'aide d'une procédure d'ajustement de courbe entre les résultats expérimentaux et un modèle numérique dédié modélisant la propagation des ondes de Love dans la structure multicouche. Nous avons ainsi montré que l'influence de la sorption sur le comportement mécanique d'un film mésoporeux est un facteur important à prendre en compte, notamment lors de la conception de micro-capteurs. Par la suite, des dispositifs recouverts de SiO2 et de TiO2 mésoporeux ont été développés pour différentes applications : la détection de composés organiques volatils, la détection d'espèces biologiques et le suivi d'une réaction de photocatalyse. Enfin, nous avons réalisé des capteurs recouverts d'une unique couche mésoporeuse de TiO2 assurant simultanément les fonctions de guide d'onde et de couche sensible, permettant d'augmenter de manière significative la sensibilité du capteur.

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Saint-Pierre, Dorian. "Light interreflexions in ridged surfaces : influence of surface structure, material and lighting on color." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSES041.

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Abstract:

Les interréflexions lumineuses sont un phénomène optique relativement peu étudié, qui se produit sur les surfaces non-planes, plus précisément dans leurs concavités petites ou grandes, et qui affecte de manière sensible leur apparence colorée : chaque point éclairé dans une concavité de la surface rééclaire à son tour les autres points de la cavité. Ce processus d'éclairage mutuel peut se produire indéfiniment si la surface est diffusante. Il est crucial de prendre en compte un très grand nombre de réflexions successives pour correctement prédire l’apparence de matériaux structurés, par exemple dans le cas de l’impression 3D. Nous proposons des modèles permettant de décrire ces interréflexions avec des résolutions quasi-analytiques, moyennant l’hypothèse forte d’une surface striée périodique, formée de cavités en V infiniment longues, identiques et parallèles, faite d’un matériau opaque. Trois types de modèle d’interréflexions ont été étudiés : matériaux Lambertiens, spéculaires, et Lambertiens interfacé. Les résultats des modèles ont permis d’analyser en profondeur l’influence de la forme, de la géométrie d’éclairage, et du matériau sur la couleur et la luminosité perçue. Le modèle Lambertien met en évidence un gain de luminance et de chroma dans le cas de matériau diffusants hautement réfléchissants, qui peut cependant disparaitre selon le type d’éclairage considéré. Le modèle spéculaire met en évidence la saturation de la couleur en fonction du nombre de réflexions, et l’influence du changement de polarisation sur cette même couleur perçue. Le modèle Lambertien avec interface propose une approche pour des matériaux plus réalistes et montre une différence modeste avec les prédictions du modèle Lambertien pur. Ces modèles forment une boite à outil très utile pour se faire une idée des paramètres influant sur la couleur, a quelle évolution de couleur s'attendre, dans quelle mesure leur influence est significative, et de savoir expliquer les raisons physiques de ces évolutions. Les évolutions décrites peuvent, elles, se généraliser à des structures surfaces plus complexes que celles que nous avons effectivement étudiées
Light interreflections are an optical phenomenon that remains relatively Under-investigated, and happening on every non-planar surface, precisely in their big or small concavities, and that noticeably affects their color appearance : each illuminated point in a concavity is then illuminating the other points of the cavity. This process of mutual illumination can happen indefinitely on a scattering surface. It is crucial to acknowledge a high number of light successive reflections to correctly predict a structured material appearance, for example in the case of 3D printing. We propose models allowing the description of these interreflections with quasi-analytical solutions, Under the assumption that the surface is periodically ridged, made of infinitely long V-cavities, identical and parallel, made of opaque material. Three types of interreflection model were studied: Lambertian, mirror-like, and « interfaced » Lambertian materials. The results of the models allowed us to deeply investigate the influence of the shape, the lighting geometry and of the material on the perceived color and radiance. The Lambertian model put the emphasis on a gain in radiance and chroma in the case of highly reflective scattering materials, which can disappear with a change in lighting. The specular only model shows the saturation of the perceived color as a function of the number of specular reflections, and the influence of the polarization change on the color. The interfaced Lambertian model propose a more realistic approach for real life materials, with small differences with the predictions obtained with the Lambertian only model. These models are a useful toolbox to get an idea of the different parameters influencing the color, which evolution of the color to expect, and to what extent the influence is significant, and how to explain the physical reasons behind them. The described evolutions can be generalized to more complex surface structure than the one studied in this work

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Destribats, Mathieu. "Emulsions stabilisées par des particules colloïdales stimulables : propriétés fondamentales et matériaux." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00593686.

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Abstract:

Des émulsions particulièrement stables peuvent être formulées à l'aide de particules colloïdales (émulsions dites de Pickering). L'objectif de cette étude est d'accéder à la compréhension des mécanismes de stabilisation des interfaces, ainsi que du lien entre propriétés interfaciales et propriétés macroscopiques des émulsions. Dans ce cadre, la stratégie adoptée repose sur l'utilisation de particules colloïdales dont les caractéristiques peuvent être variées continûment à la fois en amont par la chimie de synthèse (variation de la mouillabilité, de la déformabilité) et in situ par un stimulus (pH, sel, température...). De plus, les émulsions stabilisées par de telles particules deviennent, elles aussi, sensibles aux stimuli et la déstabilisation des émulsions peut être déclenchée à la demande. Les mécanismes d'adsorption, les interactions entre particules aux interfaces et les propriétés résultantes des émulsions sont étudiés. L'établissement de concepts généraux régissant la stabilisation/déstabilisation des émulsions permet d'en contrôler, via la formulation ou le procédé (température, cisaillement), les propriétés d'usage. Enfin les émulsions stabilisées par des particules colloïdales peuvent être utilisées en tant que précurseurs dans la formulation de matériaux plus complexes : ceci est illustré par l'élaboration de capsules à libération thermostimulée.

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Bercelli, Lorenzo. "Étude des propriétés en fatigue polycyclique des matériaux et des structures obtenus par le procédé de fabrication additive arc-fil." Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2021. http://www.theses.fr/2021ENTA0008.

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Abstract:

Les procédés de fabrication additive s’imposent comme des moyens de production alternatifs pour la fabrication de pièces aux géométries complexes et à forte valeur ajoutée. C’est le cas du secteur industriel naval, où est proposée l’utilisation du procédé Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) pour la fabrication de pièces pouvant être creuses. Les matériaux issus de ce procédé présentent classiquement une microstructure hétérogène, des défauts internes, un champ de contraintes résiduelles et des aspérités marquées en surface. Dans ce contexte, et afin de mettre en place une méthode de dimensionnement en fatigue polycyclique d’une structure fabriquée par WAAM, les objectifs de cette thèse sont de proposer des méthodes de prévision prenant en compte, d’une part, les défauts internes inhérents au procédé, et d’autre part, l’état de surface brut de fabrication. La démarche adoptée pour répondre à ces objectifs repose sur l’utilisation de la thermométrie au cours d’essais cycliques pour l’identification de paramètres utiles à la mise en place de modèles probabilistes adaptés à chaque problématique. Il est ainsi montré, d’une part, que l’auto-échauffement (associé au caractère dissipatif) du volume moyen d’éprouvettes usinées, insensible à la présence de rares pores, permet l’identification de propriétés en fatigue d’un matériau virtuellement sain et par étude numérique du matériau avec ses défauts internes. D’autre part, le suivi par thermo-élasticimétrie (associé au couplage thermo-élastique) de surfaces brutes de fabrication permet la détection de l’amorçage de fissure et leur suivi en vue de l’identification d’une loi de propagation. Enfin ces observations sont confrontées au cas d’application d’une structure creuse aux faces internes brutes, à partir de laquelle sont posées les bases d’une démarche de dimensionnement
Additive manufacturing processes act as an alternative to the production of complex geometries and high added value parts. It is the case in the naval industry for which the Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) process is used to fabricate hollow structures. WAAM materials usually show a heterogeneous microstructure, internal defects, a strong residual stress field and rough asbuilt surfaces. The objective of the present work is to propose a method for fatigue life prediction taking into account both the internal defects and the rough asbuilt surfaces. The material parameters of probabilistic models are determined through the use of thermometry in fatigue tests. Firstly, it is shown that the self-heating of machined samples is not affected by the presence of rare pores, allowing for the identification of the fatigue properties of a virtually defect-free WAAM material. Secondly, the use of infrared thermography allows for the detection and the tracking of fatigue cracks on rough as-built surfaces of samples, giving useful information to the modelisation of crack propagation. Finally, these tests results are confronted to the case of a hollow WAAM structures with rough as-built internal surfaces. The fatigue testing of these structures allow to set the basis of a fatigue dimensioning method

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Kamgang, Noubissi Jean Omer. "Modification des propriétés physico-chimiques et décontamination des surfaces de matériaux par plasma d'arc glissant d'air humide." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES030.

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Abstract:

Les problèmes d'hygiène de surface rencontrés dans l'industrie alimentaire et dans le domaine médical sont souvent liés à la formation de biofilms microbiens plus résistants aux agents chimiques antimicrobiens que leurs homologues planctoniques. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'application d'une technique exploitant les propriétés d'une décharge glissante dans l'air humide à pression atmosphérique. La décharge génère un panache très riche en espèces actives vis-à-vis de la surface à traiter. Expérimentalement, après 2. 05 minutes de traitement par plasma, les matériaux testés présentent une augmentation significative de leur mouillabilité et de leur caractère acide base de Lewis. Ces modifications de surfaces entraînent une modification de l'adhésion de staphyloccocus epidermidis. En outre, un traitement direct de bactéries permet dans nos conditions expérimentales une destruction totale de 106 UFC. Cm-2 des cellules adhérentes et de 107 UFC. Cm-2 de biofilm
In food industries and hospitals, hygienic problems often results from biofilm formation. These sessile microbial are known to be particularly resistant to antimicrobial compounds. To limit the impact of such unwanted structures, it is possible to prevent bacterial adhesion, or, thereafter, to kill adherent cell. Plasma involve the productions of highly reactive species and can be efficient in both strategies. In that context, we've designed a new operating technique exploiting the properties of humid air produced by gliding arc at atmospheric pressure. Experimentally, a 2. 5 minutes treatment of testing materials induces an increase of their surface hydrophily. By modifying their properties, the “glidarc” treatment also modified the adhesion behavior of Staphilococcus epidermidis. This adhesion increases whatever the material employed. Also, “glidarc” treatment of sessile microbial induces a total destruction of 106 UFC. Cm-2 of attached cells and 107 UFC. Cm-2 of biofilm

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Deronzier, Eva. "Etude et optimisation des propriétés de transport de l’oxygène à travers des matériaux conducteurs mixtes pour la production d’énergie décarbonée." Thesis, Limoges, 2020. http://www.theses.fr/2020LIMO0056.

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Abstract:

Les conducteurs mixtes ioniques et électroniques sont utilisés dans de nombreux domaines d’applications, et notamment comme matériau d’électrodes pour les piles à combustible de type SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) ou comme matériaux membranaires pour la séparation et la production d’oxygène. Cependant, les flux de semi-perméabilité à l’oxygène obtenus par la technologie membranaire ne sont pas suffisamment importants actuellement pour répondre aux besoins industriels. L’enjeu de ces travaux de thèse a donc été de mieux comprendre la nature des mécanismes de transport de l’oxygène à travers les membranes céramiques afin d’améliorer leurs flux de semi-perméabilité à l’oxygène. Les propriétés de transport de l’oxygène de matériaux pérovkites à base de lanthane ou de baryum ont ainsi été caractérisées à partir d’un appareil original mis au point au laboratoire. Dans un deuxième temps, de nouvelles architectures de membranes ont été élaborées et caractérisées en termes de semi-perméabilité à l’oxygène
Mixed ionic and electronic conductors (MIEC) are used in numerous areas, such as cathode materials for the solid oxide fuel cells (SOFC) or as membrane materials for the oxygen gas separation. However, currently, oxygen semi-permeation fluxes produced by ceramic membranes are too low for potential industrial applications. Our study focuses on the better understanding of the oxygen transport mechanisms through the ceramic membranes in order to improve the oxygen semi-permeation fluxes through the membrane. The oxygen transport properties of lanthanum-based or barium-based perovskite materials are characterized and studied by a new and original setup. Then, new architectures of membranes are developed and their electrochemical performances are characterized

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Mehendale, Shruti. "Surface alloys of immiscible metals : STM studies of Fe and Au on Ru(0001)." Paris 7, 2010. http://www.theses.fr/2010PA077231.

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Abstract:

Les alliages de surface sont généralement stabilisés par les contraintes de surface qui dans certains cas peuvent induire le mélange de deux éléments immiscibles en volume. De nombreux exemples sont connus mais l'ordre atomique à longue distance n'est jamais présent. Cette thèse expose les résultats expérimentaux obtenus sur des couches ultra-minces étudiées par microscopie à effet tunnel. Une première partie présente les structures de monocouches d'argent, d'or et de fer sur une surface de ruthénium (0001). Les reconstructions de surface obtenues pour Au et Ag sont ensuite analysées théoriquement dans le cadre d'un modèle de Frenkel-Kontorova étendu aux systèmes bimétalliques. Dans un second temps, les résultats obtenus sur les co-dépôts AuFe/Ru sont exposés. Les structures ainsi que la qualité de l'ordre sont étudiés en fonction de la température de formation et de la stoechiométrie. Des mesures de microscopie résolue à l'échelle atomique complétées par celles de diffraction d'électrons lents révèlent la structure de l'alliage ainsi que sa stabilité. La phase √ 3 x √ 3 obtenue pour la composition Au₂Fe étant la plus stable. Ces résultats sont complétés par une analyse théorique basée sur des calculs ab initio d'énergie de formation. Il est ainsi mis en évidence que les interactions magnétiques participent à la stabilité de l'alliage. Outre l'intérêt à étudier les propriétés magnétiques de l'alliage AuFe en vue de possibles applications, ces résultats ouvrent de nouvelles possibilités quant à la création d'une nouvelle classe d'alliages de surface
Formation of alloys has been a subject of great interest as it leads to formation of a new materials. In recent past, surface alloys, a completely different class of materials has been emerged. It is alloying confined to the surface layer, either between the substrate and the overlayer or between two different metals on a third substrate. It may involve alloying of two bulk-immiscible metals. Such alloys stabilized by stress, have been discovered but most of them fail to exhibit long range order. In present work, we have studied surface alloys of immiscible metals experimentally using Scanning Tunneling Microscopy as principle investigation technique. As a first step, overlayers of elements like Ag, Au and Fe on Ru(OOOl) are studied experimentally and modeled theoretically. Furthermore, a surface alloy of two immiscible metals Fe and Au has been successfully formed on the surface of Ru (0001). The stoichiometry of the alloy is varied and effect of annealing temperature on alloying process is observed. Atomically resolved Scanning Tunneling Microscopy measurements reveal the structure of the alloy and Low Energy Electron Diffraction is used as an complementary tool for confirmation of the structure and the long range ordering of the alloy. We find the beat ordering for Au₂Fe stoichiometry, displaying √3 X √3 structure, ab initio density functional theory calculations show that this is indeed thé most stable structure with the lowest energy of formation and magnetism provides an important stabilizing effect to the alloy. This opens up novel possibilities for creating new class of surface alloys besides the interest in studying the magnetic properties of FeAu alloy

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Dissertations / Theses on the topic 'Propriétés de surface des matériaux'

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