Letteratura scientifica selezionata sul tema "Caractérisation poreux"

Le présent travail est une seconde étape faisant partie de notre travail de recherche sur l’influence des paramètres de composition sur le comportement des bétons autoplaçants (BAP) à l’état frais et durci. Il concerne l’étude de l’effet des rapports eau sur ciment et fines sur ciment sur le comportement du BAP à l’état durci. Plusieurs essais ont été réalisés tels que l’étalement, la boîte en L, la stabilité au tamis, le ressuage, les résistances mécaniques, le retrait libre (retrait de séchage et retrait endogène) et une étude microstructurale (caractérisation minéralogique, distributions porométriques) afin de comprendre les rôles joués par les différents constituants susceptibles d’entrer dans la formulation d’un BAP à base de matériaux locaux et chercher à mieux cerner les mécanismes qui régissaient les comportements vis-à-vis du retrait. Nous avons mis en évidence le rôle du réseau poreux et de la microstructure des hydrates. Les résultats obtenus offrent de belles perspectives pour optimiser les BAP en Algérie. Notre étude a permis de développer une variété de formulations de bétons autoplaçants répondant aux critères rhéologiques (bonne déformabilité, moins de ressuage, absence de ségrégation, meilleures performances mécaniques).

Groundwater quality management requires a good understanding of the contaminant migration phenomena within the porous media. A horizontal experimental tank (gross area of 63 m2) was built at Ecole Polytechnique de Montréal. An automatic data acquisition system, developed around a Timex-Sinclair ZX81 microcomputer, monitors, through 30 probes located in observation wells, the migration of a saline tracer. The dispersive properties of a limestone aggregate are derived from the spatial and temporal distribution of the tracer concentration. Key words: groundwater, quality, dispersion coefficient, automatic data acquisition, experimental tank, laboratory model, microcomputer.

Ce mémoire traite trois aspects différents, liés à la simulation et à la résolution des structures à partir des données de diffraction des rayons X par la poudre:- Le premier aspect de ma thèse vise à trouver de nouvelles solutions pour résoudre des structures complexes pour lesquelles une méthode ne peut pas fournir la solution quand un monocristal n'est pas disponible. Tirant profit de l'expérience du groupe dans la cristallographie des poudres, la RMN du solide et la simulation numérique, nous avons décidé de conjuguer ces trois approches complémentaires pour obtenir des solutions. - La deuxième partie présente l'étude énergique des germanates poreux hypothétiques, qui semblent être de bons candidats pour les applications des solides poreux (catalyse, stockage ou séparation de gaz). - Le troisième point traite de l'extension de la méthode AASBU aux structures hybrides. Nous avons dû "coller" ces briques de toutes les manières possibles pour fournir non seulement les structures connues, mais également des structures nouvelles virtuelles (ou pas encore découvertes). Pour deux nouvelles structures, nous avons décidé d'associer des liens organiques avec des unités trimériques inorganiques rares de trois octaèdres liés par un mu3-O, dont les conditions d'existence chimique sont établies par le groupe du laboratoire. Couplé à des acides trimésiques (MIL-100) ou téréphtaliques (MIL-101), ce trimère donne deux poudres vertes. L'indexation des modèles mène à la symétrie cubique (Fd-3m) et aux paramètres de maille (a = 72A pour MIL-100 et 89A pour MIL-101, correspondant à des volumes de maille sans précédent de 380. 000 et de 706,000A3)
This PhD concerned three different aspects, related both to simulation and resolution of structures from X-ray powder data:- The first aspect of my thesis aims at finding new solutions for solving complex structures for which a single method is unable to provide the solution when a single crystal is not available. Taking advantage of the expertise of the group in powder crystallography, solid state NMR and computer simulation, we decided to conjugate these three complementary approaches for trying to reach a solution. - The second part present the energetic studies of hypothetic porous germanates, which seem to be good candidates for the applications of porous solids (catalysis, gas storage or separation). - The third point concerned the extension of the AASBU to hybrid structures. The concept of SBU applies both to the inorganic and organic moieties. We had to find the proper ways for ‘sticking’ these bricks together in all the possible ways for providing not only the known structures, but also new virtual (or not yet discovered) ones. For two new structures, we decided to focus on the association of organic linkers with the rare inorganic trimeric units of three octahedra linked by a mu3-O, the chemical conditions of existence of which being established by the chemistry group of the laboratory. Coupled with either trimesic (MIL-100) or terephtalic (MIL-101) acids, this trimer gives two green powders. The indexation of the patterns lead to cubic symmetries (Fd-3m) and huge cell parameters (a = 72A for MIL-100 and 89A for MIL-101, corresponding to the unprecedented cell volumes of 380,000 and 706,000A3)

Ce travail de recherche présente la préparation et la caractérisation de matériaux monolithiques hautement poreux dérivés majoritairement de ressources naturelles. L'objectif était de préparer de nouveaux gels biosourcés jusqu'à 91%, de proposer des alternatives au séchage supercritique au CO2, et d'étudier quelques propriétés d'intérêt de tels gels après séchage, non seulement à l'état organique mais, dans certains cas, après pyrolyse pour obtenir des gels de carbone. A ces fins, le tannin et le soja ont été testés comme précurseurs, à différentes concentrations et différents pH, et trois voies de séchages ont été utilisées : supercritique, lyophilisation et séchage évaporatif. Les gels obtenus ont été caractérisés en termes de densité, porosité, distributions de tailles de pores et surfaces spécifiques, qu'ils soient sous forme organique ou carbonée selon l'application envisagée ou le type de porosité attendue. Leurs propriétés mécaniques et thermiques ont aussi été mesurées. La très large gamme de textures poreuses obtenues a permis de proposer des applications en tant qu'isolants thermiques, supports de catalyseur, ou électrodes de condensateur électrochimiques, selon les cas
This manuscript presents the preparation and the characterization of highly porous monolithic materials mainly derived from natural resources. The objectives were to: (i) develop new gels, biosourced up to the 91% level; (ii) suggest alternatives to supercritical drying in CO2, and (iii) investigate properties of interest for such gels in the organic state and, in some cases, after pyrolysis for obtaining carbon gels. For those purposes, tannin and soy flour were tested as precursors, at different concentrations and different pH, and three ways of drying were used: supercritical drying, freeze drying and evaporative drying. The obtained gels were characterized in terms of density, porosity, pore size distributions and specific surface area, whether in organic or in carbon form, depending on the intended application or expected type of porosity. Mechanical and thermal properties were also measured. The obtained broad range of porous textures allowed suggesting applications such as thermal insulators, catalyst supports or electrodes for electrochemical capacitors

Nous avons préparé de nouveaux matériaux ultraporeux, appelés Aérocellulose, à partir de solutions de cellulose dans la N-méthyl-morpholine-N-oxyde (NMMO) ou dans des solutions aqueuses d'hydroxyde de sodium, suivie d'une étape de régénération puis d'un séchage supercritique.
Les propriétés rhéologiques des solutions cellulose-NaOH-eau préparées ont été étudiées. Le temps, la température et l'augmentation de la concentration de cellulose conduisent à la formation d'un gel irréversible. L'ajout d'urée retarde la gélification et améliore la qualité du solvant.
Nous avons déterminé les cinétiques de régénération de la cellulose des gels physiques de cellulose et nous les avons comparées à celle des solutions de cellulose-NMMO-eau. La concentration en cellulose, le type et la température du bain non-solvant sont les principaux paramètres qui gouvernent la diffusion du solvant de la solution de cellulose vers le bain de régénération et donc la structure finale du matériau.
Les Aérocelluloses ont une porosité ouverte, supérieure à 90%, avec un diamètre de pores moyen de quelques centaines de nanomètres. Les propriétés mécaniques du matériau dépendent des paramètres de préparation.
L'Aérocellulose a été évaluée dans diverses applications. Nous avons créé des structures composites cellulose-particules inorganiques. Nous avons pyrolysé les Aérocelluloses afin d'obtenir des structures carbonées poreuses. Les Aérocelluloses carbonées utilisées dans les piles primaires au lithium ainsi que les Aérocelluloses carbonées platinées testées comme support catalytique pour les électrodes dans les piles à combustibles conduisent à des résultats prometteurs.

Il existe plusieurs modèles mathématiques pour décrire le comportement dynamique et acoustique des matériaux poreux. Ces modèles se basent sur l'introduction de plusieurs paramètres géométriques décrivant la structure du matériau poreux. La porosité, la résistivité statique, la tortuosité, les longueurs caractéristiques visqueuse et thermique et la perméabilité thermique sont les paramètres géométriques utilisés par exemple dans le modèle de Johnson-Lafarge. La détermination de ces six paramètres est un problème délicat, mais pourtant nécessaire pour la modélisation des matériaux poreux.Il existe des méthodes directes pour mesurer ces paramètres qui peuvent être plus ou moins couteuses et efficaces. Une alternative efficace et accessible aux méthodes directes est la méthode inverse qui est le sujet de ce mémoire. Cette méthode consiste à utiliser les données recueillies par un tube d'impédance, comme l'impédance de surface, pour remonter aux paramètres géométriques par inversion du modèle de Johnson-Lafarge.

Préparation de copolymères styrène-divinylbenzène ; modification chimique par chlorométhylation et phosphination ; caractéristiques texturales et thermiques. Étude de la réaction de Fischer-Tropsch : polymères utilisés, thermogravimétrie, catalyseur homogène ou en fer seul, catalyseur "homogène supporté" en statique, catalyseurs supportés en dynamique, évolutions texturales après catalyse. Dimérisation de l'éthylène : copolymères utilisés, étude du catalyseur homogène, étude du catalyseur homogène supporté, étude catalytique hétérogène, évolutions texturales après catalyse.

Les travaux de recherche effectués dans le cadre de cette thèse concernent la caractérisation par les approches mécanique et acoustique de la filtration dans un milieu poreux saturé soumis à un écoulement d’une suspension de particules solides. Des injections en continu d’une suspension de particules de limon, à différentes concentrations, ont été réalisées au laboratoire, dans une cellule contenant le milieu poreux (billes de verre ou sable). La rétention des particules dans le milieu est déterminée à partir des courbes de restitution et les paramètres hydrodispersifs sont déduits en utilisant la solution analytique de l’équation de transport. Afin de caractériser le processus de filtration en profondeur du milieu poreux, une méthode acoustique est appliquée en utilisant des mesures ultrasonores (en transmission et en réflexion) à travers le milieu poreux avant et après l’injection. Une simulation numérique fondée sur la théorie de Biot-Stoll a été mise en œuvre dans le but d’ajuster les résultats expérimentaux. L’évolution des paramètres mécaniques et acoustiques du milieu en fonction de la fréquence utilisée et de la profondeur du milieu poreux est alors déterminée par inversion
The research performed in this thesis aims to study the characterization of the filtration of suspended particles through a saturated porous media using both acoustic and mechanical methods. The step input injections of suspended particles (silt) with different concentrations were carried out in the laboratory column filled with the porous media (glass beads or sand). The retention of the particles is derived from the breakthrough curves and the hydro-dispersive parameters are then deduced by the analytical solution of the advection-dispersion equation. In order to describe the phenomenon of deep filtration, an acoustic method is carried out by using the measurements of ultrasound transmission and reflection. A numerical simulation based on the Biot-Stoll theory is developed and the results are adjusted with the experimental data. The evolution of the mechanical and the acoustical parameters of the porous media with the frequency and the depth of the porous media are determined by an inverse method

AUne étude théorique et expérimentale de la propagation acoustique dans les milieux à double porosité soumis à l’écoulement de liquides turbides est présentée. Deux matériaux à double porosité supposés obéir à l'extension faite par Berryman et Wang (1995) de la théorie de Biot en régime basse fréquence sont examinés : (i) le ROBU® dont les grains poreux individuels, formés de minuscules billes verre de borosilicate 3.3, sont quasi-sphériques et (ii) la Tobermorite 11 Å dont les grains poreux individuels à base de ciment sont de formes très irrégulières. Nous proposons, d’une part une modélisation numérique de la propagation acoustique à travers une maquette de forme parallélépipédique remplie d’un milieu à double porosité, et d’autre part une validation expérimentale en laboratoire. Les caractérisations du milieu à double porosité par la voie mécanique sont également présentées. Les essais de traçage en vue de la caractérisation du transport et du dépôt de particules en suspension dans le liquide turbide, sont effectués. Les interprétations des résultats sont basées entre autres sur le temps de transfert, le taux de restitution, la capacité de rétention, le profil spatial de la rétention et le tri granulométrique des particules transportées. L’objectif de nos travaux de recherche est de développer une méthode d’investigation non destructive permettant une évaluation du degré de colmatage résultant du dépôt des particules fines dans les pores, par exemple
A theoretical and experimental study of wave propagation in double porosity media submitted to the flowing of turbid liquids is led. Two samples of double porosity materials assumed to obey Berryman and Wang’s extension (1995) of Biot’s theory in the low frequency regime are considered : (i) ROBU® (pure binder-free borosilicate glass 3.3 manufactured to form the individual grains) and (ii) Tobermorite 11 Å ( the individual porous cement grains show irregular shapes). We propose on the one hand a numerical study of wave propagation through a rectangular box filled with a double porosity medium and, on the other an experimental validation in laboratory. The characterizations of the double porosity medium by using mechanical tools are also presented. The tracing tests for characterizing the transport and the deposition of suspended particles contained in saturating liquids, are realized. The interpretations of the results are based on the transfer time, the restitution ratio, the retention capacity, the spatial profile of the retention and the size sorting of transported particles. The aim of our research is to develop a method for non-destructive testing that allows an assessment of the degree of clogging resulting from the deposition of fine particles in the pores, for example

L'objectif de la thèse est d'élaborer de nouveaux matériaux polymères à hautes performances avec une porosité fermée de taille submicronique, selon une démarche originale de moussage par génération de gaz in-situ issu de la dégradation thermique de groupes pendants thermolabiles. Après avoir choisi une matrice polymère thermostable de type poly(phénylquinoxaline)s (PPQ) et ayant sélectionné un groupement thermolabile (tertiobutylcarbonate, Boc), une étude sur molécules modèles a permis de définir précisément la démarche suivie dans ce travail. Le greffage de ces groupements thermolabiles sur des fonctions phénols a pu être validé. Enfin, la décomposition des groupements Boc (libération de CO2 et isobutène) s'est avérée très propre, totale et laissant présager un bon contrôle du processus de moussage du système PPQ + CO2/isobutène. Différents monomères bis(α-dicétone)s ont été synthétisés puis polymérisés avec une bis(o-diamine) commerciale, pour conduire à des PPQ portant des groupements phénoliques en chaîne latérale. Suivant les conditions expérimentales choisies, ont été réalisées des structures ayant des taux de fonctions phénols variables, et une répartition particulière de ces fonctions selon la nature du monomère ou des architectures "statistiques" ou "séquencées". Le greffage de fonctions carbonates sur ces phénols a permis d'accéder à des taux de gaz générés élevés et variant de 150 à 654 mg/g, avec une répartition directement reliée à celle des fonctions phénols initiales. Trois paramètres essentiels permettent de contrôler les caractéristiques des matériaux poreux obtenus: la concentration en gaz généré, la Tg du polymère et la température de moussage. L'utilisation de températures de moussage élevées a permis d'élaborer des mousses de PPQ macroporeuses (ultra- et microcellulaires) dont la morphologie est similaire aux matériaux obtenus par des procédés conventionnels au CO2 supercritique. Les caractéristiques de cette macroporosité peuvent être contrôlées en fonction de la concentration en gaz et de la Tg du polymère. Par ailleurs, l'utilisation d'architectures "séquencées" (copolymères à blocs) permet la formation de matériaux ultra et microcellulaires ayant une double distribution de porosité. Cette distribution bimodale est très probablement due à une ségrégation de phase microscopique. Des températures de moussage modérées ont permis, pour l'ensemble des polymères étudiés, la formation de matériaux nanocellulaires de porosité fermée. Ces résultats montrent donc qu'il est possible de former et de stabiliser des nano-cellules (8-40 nm) par un mécanisme de nucléation-croissance, dans une matrice polymère. L'obtention de tailles très faibles et de densités de cellules élevées, nécessite un taux de nucléation important (concentration en gaz élevée) et une faible croissance des nanocellules nucléées (viscosité du système élevée). Parmi les différentes structures étudiées, les mousses de PPQ-OH présentent le meilleur compromis entre une quantité de gaz importante (345 mg/g) et une Tg élevée (370 °C) et conduisent à des matériaux nanocellulaires particulièrement intéressants (Φ: 8-11 nm -Nc: 41016 cellules/cm3 -P: 14- 16 %vol)
The aim of this thesis is to develop new high performance polymeric materials with closed submicron porosity. The adopted strategy is an original foaming process based on the in-situ gas generation from pendant thermolabile group decomposition. A thermostable polymer matrix poly(phenylquinoxaline)s (PPQ) has been chosen, as well as the thermolabile group tertbutylcarbonate (Boc). A preliminary model study was performed to precisely define the adapted strategy. Grafting the Boc structure on phenol group was shown to be efficient and the thermal decomposition provides carbon dioxide and isobutene in a very clean and quantitative way, which should lead to a good control of the foaming process of the system PPQ + CO2 /isobutene. Different monomers bis(α-diketone)s were synthesized and polymerized with a commercial bis(o-diamine), leading to PPQ with pendant phenol groups. Depending on the experimental conditions are prepared several structures having various phenol contents and specific repartitions depending on the monomer or "statistic”/”sequenced" architecture. The functionalisation of these phenol groups into Boc thermolabile groups could lead to a gas concentration from 150 to 654 mg/g and a repartition derived from the phenol ones. Three key parameters enable a good control of the porous materials morphology. They are the gas concentration, the glass transition (Tg) of the polymer and the foaming temperature. Using high foaming temperatures lead to macroporous PPQ foams (ultra and microcellular foams) whose morphologies are similar with ones obtained after a conventional CO2 foaming process. Parameters of this macroporosity can be controlled by playing on the gas concentration and the Tg of the polymer. Moreover foaming of "sequenced" architecture (bloc copolymers) lead to the formation of ultra and microcellular foams with a double distribution of pores. This bimodal distribution is probably due to microscopic phase segregations. All studied polymers associated with moderated foaming temperatures enable the formation of nanocellular foams with closed porosity. This results show that it is possible to form and stabilize nano-cells (8-40 nm) from a nucleation and growth mechanism in a polymer matrix. The production of such very small sizes and high cell densities requires a high nucleation rate (elevated gas concentration) and a limited growth of nucleated nano-cells (elevated system viscosity). Among the studied structures, the PPQ-OH foams show the best compromise between a high gas concentration (345 mg/g) and a high Tg (370 °C) and lead to very interesting nanocellular materials (Φ: 8-11 nm – Nc: 4 1016 cells/cm3 – P: 14-16 %vol)

Plusieurs verrous scientifiques et technologiques empêchent aujourd'hui de développer une technique et/ou un matériau qui permette de stocker une quantité importante d'hydrogène à pression et température ambiante dans un volume et un poids acceptable pour des applications embarquées. Une possible solution consiste à synthétiser des matériaux hybrides (matériaux poreux/métaux ou alliages) où les processus d'adsorption et d'absorption pourraient coopérer pour obtenir une capacité de stockage d'hydrogène en adéquation avec les besoins des applications. Notre travail a consisté à identifier et caractériser différents matériaux poreux ayant une organisation de pores bien définie et une taille de l'ordre de quelques nanomètres. Parmi eux, ont été choisis : une réplique de carbone (CT) et un réseau organométallique (MOF-5). De plus, plusieurs métaux nobles (Ni, Pd et Pt) ont été choisis pour leur facilité à dissocier l'hydrogène et à former des alliages (Pd-Ni) avec différentes compositions en milieu aqueux (oxydant). Une méthode d'imprégnation par voie chimique ainsi que le broyage mécanique ont été utilisés pour la synthèse des hybrides. L'étude des propriétés structurales, texturales et thermodynamiques (hydrogénation) des composites CT/Pd a montré qu'un effet coopératif existe entre les pores du CT et les nanoparticules métalliques pendant le processus d'ad/absorption d'hydrogène. Cette interaction entraîne une amélioration de la capacité d'hydrogénation par rapport à chacun des constituants de l'hybride.

La réfrigération magnétique (RM) constitue une technologie à fort potentiel en efficacité énergétique. Toutefois, son rendement demeure difficile à quantifier à cause des phénomènes magnétohydrodynamiques complexes qui surviennent au coeur du régénérateur ferromagnétique poreux. Les modèles existants de régénérateur sont unidimensionnels et effectifs. Leur simplicité excessive explique l'écart entre les données expérimentales extraites de prototypes et les résultats générés. Le modelé de régénérateur poreux présenté préconise une approche numérique directe appliqué sur un domaine tridimensionnel. Ce dernier est formé de canaux interstitiels définis par des agencements structurés de particules ferromagnétiques de Gd. Le fluide qui s'écoule dans les canaux régénère le solide ayant subi une variation de température induite par l'effet magnétocalorique (EMC). En somme, la résolution souple des équations de conservation, de mouvement et d'énergies est effectuée en considérant les propriétés du Gd (EMC, capacité calorifique) comme variables. La simulation d'un cycle de RM nécessite l'application d'astuces numériques spécifiques. La validité du modèle est évaluée à l'aide de données expérimentales et de comparaisons avec les résultats existants. Un montage expérimental a été construit ; des granules de Gd consolidés sont incluses dans un boîtier disposé dans le pôle d'un électroaimant dont la commutation induit l'EMC. Entre autres, des thermocouples insérés au centre de la structure poreuse permettent de mesurer le gradient de température le long du régénérateur. Les résultats générés par le modèle sont cohérents dans leur limite. Le bilan global d'énergie est respecté à 99.5%. Des corrélations de Nu et f spécifiques au régénérateur structure sont formulés. Les écarts de celles-ci avec les corrélations existantes et les données expérimentales indiquent qu'un raffinement du modèle est requis. En somme, le remplacement de la géométrie structuré par un milieu poreux aléatoire de faible densité (MPAFD) de large section doterait le modèle d'un réalisme accru.