Tesi: "Énergie – Matériaux"

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Hassler, Ulf. "Tomographie X bi-énergie de matériaux composites". Grenoble INPG, 1997. http://www.theses.fr/1997INPG0049.

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Abstract (sommario):

La tomographie x bi-energie permet, sous certaines conditions, de reconstruire quantitativement la distribution spatiale de la masse volumique de deux materiaux de base. Nous appliquons cette technique au controle non-destructif de materiaux composites, afin d'obtenir une bonne separation des materiaux de la matrice et des fibres. Dans la premiere partie de cette these, nous presentons les principaux composants d'un systeme de tomographie ainsi que les interactions physiques qui y ont lieu. Nous effectuons une serie de simulations du processus d'acquisition pour determiner l'influence d'un certain nombre de parametres sur les images reconstruites. Afin de reduire le niveau de bruit eleve des densites reconstruites, nous proposons l'application d'une segmentation structurelle de l'objet suivie d'un filtrage selectif. Dans la deuxieme partie, nous etudions une methode de calibration independante de la composition et de la densite des materiaux examines. Cette methode est basee sur la modelisation et l'estimation des proprietes spectrales du systeme d'acquisition. Nous determinons, a partir de mesures de transmission d'un jeu d'objets d'etalonnage, le spectre du rayonnement emis par le tube x et l'efficacite du systeme de detection. Ces proprietes spectrales sont ensuite utilisees pour le calcul analytique des fonctions de separation de la matrice et des fibres. Les resultats experimentaux, obtenus sur un banc experimental de tomographie au cea-leti, montrent la validite de l'approche de calibration proposee. L'inspection de materiaux composites est appliquee sur un echantillon compose de resine d'epoxy avec des fibres de verre. Mots cles : tomographie x bi-energie, double-energie, calibration, estimation de spectres x, efficacite de detection, materiaux composites, controle non-destructif.

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Al-Kaddour, Ghassan. "Propagation de fissure dans un matériau orienté : tenacité et énergie de rupture". Bordeaux 1, 1990. http://www.theses.fr/1990BOR10609.

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Abstract (sommario):

La caracterisation de la résistance a la propagation de fissure d'un matériau quelconque nécessite la détermination des deux facteurs d'intensite de contrainte (k#i#c) et de taux de libération d'énergie (g#i#c). Premièrement, à partir d'une étude bibliographique, nous avons rappelé les bases théoriques et numériques permettant d'obtenir les deux facteurs (k#i#c, g#i#c) et les nombreux types d'éprouvettes utilisées pour la mesure. Ensuite, nous avons réalise près de 400 essais de rupture sur trois matériaux orthotropes (pin-maritime, epicea, peuplier) et ceci avec trois types d'éprouvettes (CT, DCB, SENB) dans les trois directions les plus courantes (TR, TL, RL).

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Zhong, Wenli. "Préparation de matériaux à base de nitrure de bore pour des applications 'énergie'". Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20186.

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Abstract (sommario):

Bien que proposant des avantages importants par rapport à d'autres matériaux, les céramiques présentent un défaut récurrent, qui est leur plus ou moins grande fragilité due à des défauts de structure ou à des impuretés dans les réseaux structuraux. On s’affranchit de ces contraintes en améliorant la pureté des matériaux de base, en maîtrisant mieux les processus de fabrication, en les renforçant et en nanostructurant le matériau. C’est ce qui a donné naissance aux méthodes chimiques d’élaboration dites de « Bottom-up » qui reprennent le schéma de principe de la conception de la céramique naturelle en s’adaptant à la démarche des chimistes : des briques élémentaires représentant une architecture moléculaire sont assemblées pour former un composé macromoléculaire dont la composition est contrôlée à l’échelle atomique. Ce composé est mis en forme, durcit pour être transformé par cuisson en une céramique dont la composition est directement liée à la structure moléculaire des briques. Cette démarche est à l’origine de la voie dite des « polymères précéramiques ». Cette voie chimique s’adapte aux exigences des domaines de l’énergie. Notamment et afin d’exploiter et de saisir les opportunités que constituent l’apparition de nouveaux besoins en matériaux et/ou l’établissement de cahiers des charges stricts au regard des propriétés des matériaux dans ce domaine, la présente étude a pour objet d’élaborer des matériaux à base de BN comme les composites à renforts fibreux, les nanocomposites et les mousses.Après une introduction générale, le chapitre 1 décrit l’état de l’art de BN. Il s’intéresse à la littérature sur les propriétés des différentes formes du BN. La voie PDCs est détaillée et son application à l’élaboration du h-BN. Les différents types de précurseurs et de polymères sont décrits et l’accent est mis sur le borazine et le polyborazylène. La dernière partie concerne l’élaboration des composites à renforts fibreux, les nanocomposites et les mousses à base de BN qui sont considérés.Le chapitre 2 s’intéresse à l’élaboration de C/BN composites à partir de polyborazylènes qui est un projet de recherche sur ITER. Après un rappel sur le contexte de CEA, les différentes étapes liées au procédé d’élaboration des composites sont décrites et étudiées à l’aide d’outils de caractérisation comme la RMN solide,TGA, XRD et SEM. Le chapitre 3 s’intéresse à des nanocomposites qui se caractérisent par des phases nanocristallines de nitrure métallique parmi le nitrure de titane, de zirconium et d’hafnium dispersés dans une matrice de BN faiblement cristallisée. L’accent est mis sur la chimie moléculaire et sur la synthèse de polymétalloborazines qui permettent de conduire par pyrolyse à la formation directe de ces nanocomposites par croissance in-situ de la phase nanocristalline dans la matrice BN. Une étude préliminaire sur la possibilité de mettre en forme les polyméres en vue d’élaborer des structures massives nanocomposites est abordée.Le chapitre 4 se consacre à deux procédés de préparation de mousses. Le premier procédé qui combine la voie PDCs à la chimie intégrative vise à élaborer des mousses BN à porosité hiérarchisée. Le second procédé consiste à mélanger PMMA avec polyborazylènes pour subir des étapes de compactage et de pyrolyse générant des mousses. Pour ces deux types de matériaux, des mesures texturales comme BET et la porosimétrie mercure sont entreprises.Une conclusion générale termine le manuscrit. Elle fait un rappel des travaux entrepris dans chacun des trois chapitres et donne des perspectives liées aux trois types de matériau étudiés pendant la thèse
Energy developments have brought hexagonal boron nitride-based materials increasing interest for future materials and technologies. The objective of this thesis concerns the preparation of BN shapes for energy applications including fiber-reinforced BN composites, BN-based nanocomposites and BN foams. Fiber-reinforced BN composite and BN nanocomposites display potential as tiles for protection limiters for the Ion Cyclotron Range Frequency antennas in fusion nuclear reactors. Porous BN materials have interests as host material for hydrogen storage and as catalyst supports. The Polymer-Derived Ceramics route which offers new preparation opportunities in chemistry and ceramic sciences is applied to manufacture shaped BN-based materials.Firstly, in the context of C/BN composite, polyborazylene vacuum-assisted infiltration and pyrolysis process was successfully introduced. We focused on the design, elaboration and properties of the C/BN composite through the study of the (1) synthesis and polymerization of borazine, (2) the polyborazylene-to-boron nitride conversion, (3) the morphological texture and mechanical properties of derived C/BN composites. We firstly demonstrated that it is possible to obtain dense-derived C/BN composites (density: 1.773 g cm-3, open porosity: 5.09%) by tuning the viscosity of polyborazylene in the infiltration process. SEM observation presented a very strong bonding between fibers and matrix. TGA under air analysis confirmed the improved oxidation resistance property of C/BN composite compared with C fiber.Secondly, we investigated the design, processing, and properties of transition metal-containing boron nitride nanocomposites from polymetalloborazine. With proper choice of boron nitride precursor, and by controlling the B/M ratio (M = Ti, Zr, Hf), a set of representative polymetalloborazines has been prepared as precursors of nanocomposites. In the reaction of BN source with metal precursor leading to polymetalloborazines, two main mechanisms are mainly concerned: N-H and B-H units of BN percursor react with N-alkyl groups presented in metal precursors. After its pyrolysis under ammonia up to 1000 oC then nitrogen from 1000 to 1500oC, the derived nanocomposites reveal the presence of metal nitride nanocrystales with an average diameter of 6.5 nm homogeneously embedded in a poorly crystallized boron nitride matrix. A preliminary study is presented on the preparation of monolith-type nanocomposites from selected polytitanoborazines. Finally, we applied two PDCs route-based strategies to prepare hierarchically porous and micro cellular BN foams. In the first strategy, monolith-type BN foams with a hierarchical porosity were synthesized from polyborazylene using an integrative chemistry combined-based sequence set-up that consists of the impregnation of silica and carbonaceous templates followed by pyrolysis process and elimination of the template. These novel porous BN architectures display hierarchical and high porosity (76 %) with an open-cell interconnected macroporosity and a surface area up to 300 m2g-1. In the second strategy, a sacrificial processing route has been proposed to fabricate micro cellular BN foams with a porosity of 79 % from a mixture of polyborazylene and poly(methylmethacrylate) (PMMA) microbeads by warm-pressing followed by pyrolysis consisting of the burn-out of PMMA while polyborazylene is converted into BN. These novel BN foams display potential as catalyst supports and host material for hydrogen storage

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Zhang, Qi. "Récupération de micro-énergie renouvelable par couplage multiphysique des matériaux : applications aux bâtiments". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00629695.

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Abstract (sommario):

L'objet de l'étude menée vise la récupération de micro-énergie renouvelable au moyen des matériaux piézoélectriques, pyroélectriques et thermoélectriques. Cette étude porte sur l'optimisation de trois aspects de la récupération de micro-énergie : (i) le couplage entre le générateur et l'environnement, (ii) l'efficacité de conversion d'énergie par le choix adéquat de matériaux et (iii) l'extraction de l'énergie électrique. Des études expérimentales et théoriques ont été menées en premier lieu dans des conditions de laboratoire pour une meilleure compréhension des phénomènes de récupération de micro-énergie, puis dans des conditions réelles pour vérifier les performances effectives des dispositifs réalisés. Concernant l'effet thermoélectrique, une nouvelle méthode de récupération de micro-énergie ambiante et solaire est présentée. Cette méthode utilise les générateurs thermoélectriques et les effets des chaleurs sensibles et latentes des matériaux à changement de phase pour produire des micro-énergies aussi bien de jour que de nuit. Une puissance maximale de 1Wm-2 avec un matériau thermoélectrique (Bi2Te3) a été obtenue. Concernant l'effet pyroélectrique, l'effet des variations des vitesses du vent au cours du temps est exploité. Une variation temporelle maximale de la température de 16°C/mn est disponible, ce qui a conduit à une puissance moyenne récupérée de 0.6mWm-2. Concernant l'effet piézo-électrique, une structure mécanique de type harmonica a été développée ainsi qu'une estimation des efforts d'interaction fluide-structure. Le prototype développé fonctionne à partir des vitesses du vent de 2ms-1 et génère une production d'énergie électrique de 8.9mWm-2. A titre d'illustration, une application typique a été présenté (refroidissement de panneau photovoltaïque). Elle montre une augmentation de la production d'électricité autour de 10%. L'application met en évidence l'utilisation des micro-énergies renouvelables au service de la production de macro-énergie.

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Collet-Foucault, Florence. "Caractérisation hydrique et thermique de matériaux de génie civil à faibles impacts environnementaux". Rennes, INSA, 2004. http://www.theses.fr/2004ISAR0016.

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Abstract (sommario):

Ce travail porte sur la caracterisation hydrique et thermique des materiaux bauge, enduit chanvre chaux, beton de chanvre et laine de chanvre. Une premiere partie porte sur la qualite environnementale des materiaux de construction et sur la presentation des materiaux etudies. Leurs caracteristiques physiques structurelles sont ensuite donnees. La fixation et le transfert de l'humidite en phase vapeur sont alors etudies a travers des mesures de sorption et de permeabilite. Les resultats obtenus sont rapproches de la structure poreuse et sont couples afin de determiner le coefficient de diffusion hydrique isotherme. Enfin, les caracteristiques thermiques des materiaux sont mesurees a trois teneurs en eau. Des simulations permettent ensuite de comparer les besoins de chauffage d'un batiment pour des parois classiques et des parois constituees des materiaux etudies. Les resultats obtenus montrent que les besoins energetiques sont similaires, pour des impacts environnementaux plus faibles
This work deals with hydric and thermal characterization of cob, hemp and lime coating, hemp mortar and hemp wool. The first part deals with environmental quality of building materials and presents the ones studied. Their structural physical characteristics are given. The wet fixing and transfer are then studied by sorption and permeability measurement. The results obtained are compared with the porous structure and are coupled in order to calculate the isothermal hydric diffusivity coefficient. Lastly, the thermal characteristics of the materials are measured for three wet contents. The results are compared with those obtained for other materials. Simulations enable to compare the heating needs of a building with walls made of different materials (insulated concrete blocks, cob, hemp mortar). The results show that the heating needs for the studied materials are similar for lower environmental impacts all the building life cycle long

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Liu, Li. "Propriétés photo-physiques de nouveaux matériaux moléculaires pour la conversion de photons en énergie". Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAE010/document.

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Abstract (sommario):

Plusieurs processus photo-induits d'énergie et de transfert d'énergie ont été étudiés en solution et dans le film par spectroscopie d'absorption transitoire et de fluorescence pour deux types de cellules solaires. Combinés avec d'autres expériences et par une analyse globale, ces phénomènes ultrarapides avec leur durée de vie ont été observés et les scénarios photo-induits ont été déterminés. La compréhension approfondie des matériaux moléculaires pourrait aider les chimistes à concevoir des cellules solaires efficaces. La première étude sur l'influence des conceptions chimiques sur la formation et la séparation des charges implique différentes fractions donneuses et différents solvants et les résultats ont été expliqués par la théorie de Marcus-Jortner combinée avec le calcul quantique. La deuxième étude porte sur les complexes Fe (II) comme photosensibilisateurs pour les cellules solaires sensibilisées aux colorants. On a étudié une série de complexes de Fe (II) homo et hétérotéptiques avec des ligands de carbène et de terpyridine en solution et dans le film. La durée de vie de l'état de transfert de la charge métal-ligand du triplet d'enregistrement du complexe Fe (II) est obtenue en solution. La compréhension du film est en cours
Various photo-induced energy and energy transfer processes were investigated in solution and in the film by transient absorption and fluorescence spectroscopies for two types of solar cells. Combined with other experiments and through a global analysis, those ultrafast phenomena with their lifetimes were observed and the photo-induced scenarios were determined. The insight understanding of molecular materials could help chemists to design efficient solar cells.The first study about the influence of chemical designs on charge formation and separation involves different donor moieties and different solvents and the results were explained by Marcus-Jortner theory combined with quantum calculationThe second investigation is about Fe(II) complexes as photosensitizers for dye-sensitized solar cells. A series of homo- and heteroleptic Fe(II) complexes with carbene and terpyridine ligands have been studied in solution and in the film. The record triplet metal-to-ligand charge transfer state lifetime of Fe(II) complex is achieved in solution. The further understanding in the film is in progress

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Morel, Alban. "Matériaux nanocomposite pour le stockage de l'énergies". Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=98e08281-f7e6-4d77-bbab-26384f79814f.

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Abstract (sommario):

Dans un souci constant d'augmenter les densités volumiques d'énergie et de puissance des supercondensateurs électrochimiques, les objectifs de ce projet de doctorat consistent à étudier la faisabilité et les performance d'un système hybride VN/KOH. Aq/Co3O4. En effet, ces deux matériaux d'électrodes présentent à la fois de masses volumiques 8 fois plus importantes que les matériaux capacitifs carbonés, actuellement utilisés dans les systèmes commercialisés, et des capacités massiques plus élevées, du fait de leur comportement respectivement pseudocapacitif (VN) et faradique (Co3O4) en milieu alcalin. Etant donné que les caractéristiques attrayantes des supercondensateurs électrochimiques sont leur densité de puissance et leur longue durée de vie, il est important de s'assurer que chacun de ces matériaux réponde à ces exigences. Dans un premier temps, la faisabilité d'un pontage moléculaire, entre des nanoparticules de Co3O4 et des fibres de carbone, et son influence sur les performances électrochimiques du matériau nanocomposite ont été étudiées Dans un deuxième temps, des films minces de nitrure de vanadium ont été synthétisés, dans le but de déterminer les conditions requises pour assurer une longue durée de vie à cette électrode. Le mécanisme de stockage des charges dans différents électrolytes a été examiné par la même occasion. Enfin. Un système complet VN/KOHaq/Co3O4 a donc été réalisé et évalué électrochimiquement
This thesis is specifically aimed at studying the feasibility and the performance of a hybrid device VN/KOHaq/Co3O4 so as to enhance the volumetric energy and power density of electrochemical capacitor (ECs). The two electrode materials present a density 8 times larger than the usual capacitive carbon material, used in ECs, as well as a larger capacity per mass unit due to their pseudocapacitive (VN) and faradaic (C0304) properties. Considering that high power density and long cycle life make ECs attractive for some applications, it is important to ensure that each material fulfills these specifications. As a first step, the feasibility of establishing a molecular bridge between Co3O4 nanoparticles and carbon fibers and its effect on the electrochemical performance of the nanocomposite material were investigated. In a second phase, this films of vanadium nitride were prepared in order to determine the suitable conditions required to ensure a long cycle life of the electrode. Moreover, the charge storage processes of these VN electrodes were investigated in different electrolytes. Finally, a VN/KOHaq lCo3O4 microdevice was realized and electrochemically characterized

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Kchit, Nadir. "Piézorésistivité des matériaux composites magnétorhéologiques". Nice, 2008. http://www.theses.fr/2008NICE4075.

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Abstract (sommario):

Nous avons étudié la conductivité de matériaux composites formés de particules micrométriques de nickel, dispersées dans une résine réticulable à base de silicone en fonction de la pression appliquée, de la température et du champ magnétique. Ces particules sont alignées suivant la direction du champ magnétique appliqué au cours de la réticulation de l'élastomère, effectuée soit à température ambiante, soit à 80 °C. Nous avons trouvé que les échantillons structurés réticulés à température ambiante ne sont pas conducteurs à pression nulle mais sont très sensibles à la pression appliquée. En effet, leur résistivité peut varier de quelques G pour une pression nulle à quelques pour une pression comprise entre 20 et 200 kPa selon la nature des particules conductrices. Sur ce même type de matériau nous avons également obtenu une très forte magnétorésistance qui varie de plus de quatre ordres de grandeur quand le champ augmente de 0 à 200 kA/m. En revanche, les échantillons structurés et réticulés à 80°C présentent une faible résistivité initiale à la fin du refroidissement, et sont beaucoup moins sensibles à la pression appliquée. Nous les avons utilisés pour étudier la thermorésistance: en chauffant ces échantillons leur résistance augmente de quelques à quelques G. Nous avons développé un modèle pour prédire le comportement piézorésistif de ces matériaux qui prend en compte la rugosité de surface et l'épaisseur de la couche d'oxyde. Par le biais de ce modèle, nous avons caractérisé l'épaisseur résiduelle d'élastomère entre particules et le comportement de cette couche de surface lors d'une sollicitation mécanique
We have studied the conductivity of the composite material made of micron-sized nickel particles embedded in a silicone elastomer matrix in response to the applied pressure, temperature and magnetic field. The composite was cured at 80°C or at the ambient temperature and in the presence of an external magnetic field, in such a way that the magnetic particles formed structures aligned with the field. The samples cured at room temperature appeared to be non-conductive at zero pressure but very sensitive to the applied pressure. The resistance of these samples can vary from a few G at zero pressure to a few for a pressure ranging between 20 and 200 kPa, depending on the nature of conductive particles. For the same type of the composite, we have also obtained a very strong magnetoresistance - more than four orders of magnitude variation in resistance for a field ranging between 0 and 200 kA/m. However, the samples structured at 80°C show a low initial resistance at the end of cooling, and are much less sensitive to the applied pressure. We used these samples to study the thermoresistance: while heating, the resistance increases from a few to a few G We have developed a model to predict the behavior of these piezoresistive materials, which takes into account the surface roughness and the thickness of the oxide layer. Using this model, we characterized the residual thickness of the polymer layer between particles as well as the behaviour of such surface layer in the presence of a mechanical stress

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Sum, Jérémy. "Matériaux pour conversion et stockage simultanés de l'énergie". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS122.

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Abstract (sommario):

Ce projet de thèse vise la conception d’un seul dispositif électrochimique capable de collecter l’énergie solaire, la convertir et la stocker de façon réversible. Pour ce faire, nous avons choisi de travailler avec un matériau d’électrode bi-fonctionnel qui doit à la fois absorber une partie du spectre solaire et aussi accueillir réversiblement les ions lithiums dans sa structure. Dans ce contexte, nous avons travaillé avec un film de TiO2 anatase mésoporeux comme électrode positive bi-fonctionnelle. L'illumination de l'électrode lithiée (après décharge) induit une réaction d'extraction des ions lithium (c'est-à-dire la recharge de la batterie), ouvrant la voie aux batteries Li-ion photo-rechargeables. La photo-extraction des ions lithium à tension de circuit ouvert et pendant le cyclage électrochimique a été démontrée. Le mécanisme proposé envisage l’oxydation du Ti3+ en Ti4+ par les trous photo-générés, entraînant ainsi l'extraction de l'ion lithium. Cependant, le sort des photo-électrons n'a pas été élucidé. Dans cette thèse, nous avons choisi de contrôler et d'orienter le devenir des photo-électrons en ajoutant de l'eau comme accepteur. Ainsi, nous avons travaillé avec un électrolyte à base d'eau (ie Water In Salt, WIS) pour accéder à une grande capacité de stockage des ions lithium et produire une molécule de stockage, le dihydrogène. Selon l'état de charge de la batterie, la composition de l’électrode varie : d'une phase monocristalline à un matériau bi-phasique. L'impact de ce changement de composition sur la dynamique de la production d'hydrogène et les processus induits par la lumière seront tous deux discutés dans cette thèse. Ce travail constitue une preuve de concept que les batteries Li-ion à faible potentiel pourraient être rechargées uniquement par exposition à la lumière
Our approach to alleviate the solar intermittency is to combine, in a single photo-electrochemical cell, solar energy conversion and storage. Starting from a Li-ion battery configuration, we propose to use Li-ion host photo-electrodes, which could both harvest solar energy and store it. We will be presenting the case of mesoporous TiO2 anatase, as a positive electrode. The illumination of the lithiated electrode (after discharge) induces a lithium-ion extraction reaction (i.e. the recharge of the battery), opening the way to Li-ion photo-rechargeable batteries. Photo-extraction of lithium ions at open circuit voltage and during electrochemical cycling was demonstrated. The holes’ photo-generated seems to oxidize the Ti3+ into Ti4+ resulting in the extraction of the lithium ion, however the fate of the photo-electrons was not elucidated. In this thesis, we chose to control and orient the fate of the electrons by adding water as a photo-electron acceptor, thereby choosing a water-based electrolyte (i.e. water-in-salt, WIS) to also be able to access a large storage capacity of lithium ions and produce a storage molecule, the dihydrogen. Depending of the state of charge of the battery, the electrode composition varies a lot: from a single crystalline phase to a two-phase material. The impact of this composition change in the dynamics of, the production of hydrogen and the light-induced processes, both will be discussed in this thesis. This work constitutes a proof of concept that low potential Li-ion batteries could solely be recharged by exposure to light

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Covas, Maria Ramos. "Étude d'un procédé de recuit rapide et de chauffage de matériaux semiconducteurs par énergie microonde". Toulouse, INPT, 1993. http://www.theses.fr/1993INPT151H.

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Abstract (sommario):

La formidable evolution de l'electronique, au cours de ces dernieres annees, se poursuit par une course vers l'integration, reculant les limites du nombre de fonctions integrees, et de la vitesse de fonctionnement des circuits electroniques. Le recuit du silicium est un des points cles de cette evolution, et la maitrise de la qualite et de la duree de ce procede technologique un enjeu strategique. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau procede de recuit utilisant l'energie microonde. Le comportement metallique du silicium a hautes temperatures, mis en evidence dans cet ouvrage, rend delicat l'utilisation de cette energie. Nous montrons pourquoi un systeme d'adaptation est indispensable, et surtout comment le realiser. Par une modelisation numerique de l'evolution de la temperature au sein de l'echantillon nous apprehendons les dimensions de l'applicateur microonde necessaire a la mise en oeuvre de ce procede. Cette approche theorique est completee par la realisation pratique d'un applicateur microonde, les resultats experimentaux corroborent les resultats de notre etude theorique, et demontrent l'interet de notre procede. Au total, pour une qualite et un temps de traitement comparable aux procedes anterieurs les plus performants, le cout energetique est moindre. Nous parvenons non seulement a des recuits de qualite, mais nous montrons aussi que par un chauffage microonde nous pourrions ameliorer la realisation des substrats simox

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Montagne, Jean-Eucher. "Laser à exciplexes KrF impulsionnel de grande énergie : effets du rayonnement ultra-violet sur matériaux". Aix-Marseille 2, 1992. http://www.theses.fr/1992AIX22099.

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Abstract (sommario):

Les systemes laser krf, grace a leur courte longueur d'onde (248 nm) et a leur capacite a fournir de grandes energies, offrent de nombreuses potentialites, notamment dans le domaine de l'interaction laser-matiere. Ce memoire, dans une premiere partie, apporte une contribution a la mise au point d'un laser krf (kir) dont les performances se caracterisent par une grande energie (200 j), delivree au cours d'une longue impulsion (400 ns). Les trois elements principaux du laser, systeme de pompage a canons a electrons, milieu actif (cinetique chimique) et systeme d'extraction optique, sont analyses et modelises. Des solutions optimales sont proposees. Les differents modeles presentes sont en bonne coincidence avec les resultats experimentaux. Dans une seconde partie sont rapportes les premiers resultats d'interaction rayonnement ultraviolet-materiaux obtenus avec le laser kir sur un alliage de titane (ti-6al-4v) et un alliage d'aluminium (al 2017a) dans la gamme d'intensite de 1 a 400 mw/cm#2 (tau=300 ns). L'evolution du coefficient de couplage mecanique est mesuree et comparee a trois modeles pour ces deux materiaux places dans le vide et en atmosphere a pression variable. Un coefficient de couplage mecanique maximal est trouve egal a 4 dyne. S/j a 50 j/cm#2 pour le ti-6al-4v et a 3 dyne. S/j a 40 j/cm#2 pour l'al 2017a, apres decapage prealable de la couche d'oxyde. La pression induite a la surface de l'echantillon est evaluee a 100 mpa a 400 mw/cm#2 pour les deux materiaux etudies. La densite et la temperature electroniques sont mesurees, dans l'hypothese d'un equilibre thermodynamique local, par spectroscopie d'emission large bande et par absorption d'un faisceau laser sonde a 514. 5 nm. Une densite de 2. 10#1#9 electrons par cm#3 est mesuree a une intensite de 400 mw/cm#2 pour le ti-6al-4v et pour l'al 2017a. A cette intensite, la temperature electronique atteint 50000 k

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El, Maiss Janwa. "Conception des matériaux à faible énergie de surface : une nouvelle étape pour la production durable". Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4073.

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Abstract (sommario):

Les matériaux à faible énergie de surface (LSEMs) sont conçus pour différentes applications. Parmi celle-ci, les applications sur un support solide pour l’élaboration de surfaces superhydro/oléophobes ainsi qu’à l'interface de 2 milieux distincts pour la synthèse de nouveaux tensioactifs éco-responsables. Actuellement, ces matériaux sont constitués essentiellement de composés fluorés pour leurs propriétés uniques leur conférant à la fois l’hydro- et oléo-phobie ainsi que pour leur stabilité thermique et chimique dans des milieux corrosifs. Ce projet montre que l’élaboration des surfaces superhydro/oléophobes peut être réalisée sans utiliser nécessairement des chaînes perfluorées. Deux approches sont adoptées dans ce processus. La première stratégie est d'étudier l'influence de la longueur de la chaîne fluorée sur la structuration et la mouillabilité de la surface des dérivés du ProDOT. La seconde est d'explorer l'influence d'une chaine hydrocarbonée incorporée au coeur des monomères et d'étudier l'effet du type et de la longueur de ces chaînes sur les propriétés de surface. Dans le cadre de l'application des LSEMs sur les ‘matériaux mous’, deux études ont été réalisées : la première se focalisant sur l'effet de la longueur des chaînes hydrocarbonées sur les tensioactifs hybrides à courte chaine fluorée et la deuxième étudiant l'effet de la tête polaire. Deux séries de sulfates et bisulfates hybrides ont donc été synthétisées et leurs propriétés physico-chimiques étudiées. Ce travail a abouti à des résultats intéressants
Two types of Low surface energy materials LSEMs can be recognized; those which are firstly applied on solid surfaces to elaborate superhydro/oleophobic surfaces that are micro and nano structured, and secondly at the water/air interface to synthesize new ecofriendly surfactants. LSEMs are essentially made from fluorinated compounds due to their unique properties of being both hydro and oleophobic as well as, their thermal and chemical stability in corrosive media. This project shows that the creation of superhydrophobic materials with high oleophobic properties does not necessarily require the utilization of long and bioaccumulative perfluorocarbon chains. Two approaches were adopted in this field. The first strategy was to develop ProDOT derivatives bearing short fluorinated chains to study the influence of the fluorinated chain length on the surface wettability. The proceeding part was to explore the effect of the introduction of a hydrocarbon tail and study the effect of their type and chain length on the surface properties. Another important aspect of this research involves the application of LSEMs on soft materials like surfactants as alternatives to toxic perfluorinated homologues. This study was done to explore the effect of the variant hydrocarbon chains with a short fluorinated tail of hybrid surfactants as well as the effect of the polar head. In this area, two families of hybrid sulfate and bisulfates were synthesized. Their physico-chemical properties were investigated and interesting results were obtained

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Ahmim, Smail. "Conversion de la chaleur fatale de bas niveau en énergie électrique par effet magnétocalorique". Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST015.

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Abstract (sommario):

Mes travaux de thèse visent à récupérer, grapiller, la chaleur fatale de bas à très bas niveau pour produire de l'énergie électrique et ainsi alimenter des petits systèmes autonomes (µW à mW). Le générateur développé convertit l'énergie en trois étapes. Tout d'abord l'énergie thermique est convertie en énergie magnétique au travers d'un cycle thermodynamique opéré à l'aide d'un matériau magnétocalorique. Cette première conversion est intimement liée à la seconde, conversion de l'énergie magnétique en énergie mécanique, car le déplacement du matériau magnétocalorique contrôle aussi le champ appliqué et les échanges thermiques avec les réservoirs. C'est l'imbrication de ces deux cycles, thermodynamique et dynamique, qui permet au système d'auto-osciller. L'énergie mécanique du système pseudo-oscillant est finalement convertie en énergie électrique via des éléments piézoélectriques. Mes travaux expérimentaux, théoriques et numériques ont cherché à maximiser l'énergie électrique récupérée tout en assurant l'auto-oscillation de la structure. Les dispositifs développés sont en mesure d'auto-osciller pour des écarts de température de 35 °C tout en produisant de l'énergie électrique. Notre prototype le plus performant présente une énergie de 10,6 μJ par cycle pour une fréquence de 0,41 Hz, soit une puissance de 4,2 μW (240 μW/cm3). Ces travaux mettent l'accent sur les cycles associés à la conversion d'énergie
The main objective of my thesis is the design and development of a device suitable to recover, and scavenge, low grade heat to produce electrical energy and thus supply small autonomous systems (μW to mW). The developed generator converts energy in three steps. First of all, thermal energy is converted into magnetic energy through a thermodynamic cycle operated by a magnetocaloric material. This first conversion is closely linked to the second, conversion of magnetic energy into mechanical energy, because the displacement of the magnetocaloric material also controls the applied field and the heat exchanges with the reservoirs. It is the interweaving of these two cycles, thermodynamic and dynamic, which allows the system to self-oscillate. The mechanical energy of the pseudo-oscillating system is converted into electrical energy via piezoelectric elements. My experimental, theoretical and numerical works aimed to maximize the electrical energy recovered while ensuring the self-oscillation of the structure. All devices developed are able to self-oscillate for temperature difference of 35 °C while producing electrical energy. Our most efficient prototype has an energy of 10.6 μJ per cycle for a frequency of 0.41 Hz, i.e. a power of 4.2 μW (240 μW/cm3). This work, especially, focuses on the cycles associated with energy conversion

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Ray, Erwan. "Matériaux oxynitrures pour l'énergie : applications à la photocatalyse visible et à la catalyse hétérogène". Rennes 1, 2011. http://www.theses.fr/2011REN1S084.

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Abstract (sommario):

Ces travaux de thèse abordent d'un point de vue prospectif et appliqué la synthèse de matériaux de type nitrure de compositions originales pour les deux procédés que sont la catalyse hétérogène et la photocatalyse en lumière visible. Une part importante des travaux a été consacrée à la caractérisation des poudres d'un point de vue structural et optique. En catalyse hétérogène, les phosphates azotés "AlPON" bien connus au Laboratoire ont été testés en tant que catalyseurs hétérogènes, à acido-basicité contrôlée, en réaction de transestérification dans le cycle de production de biodiesel. En photocatalyse visible, de nouvelles phases oxynitrures colorées à base de métaux de transition ont été explorées et les premières mesures d'activité photocatalytique réalisées. Les résultats obtenus sur ces nouvelles phases sont prometteurs mais nécessitent encore l'optimisation de leur synthèse tant au niveau de la pureté que de leur état de cristallisation
Focusing on prospective and applied approaches, this thesis work deals with the synthesis of nitride type materials with original compositions for heterogeneous catalysis and visible-light photocatalysis. A significant part of the work was assigned to the characterization of powders from structural and optical viewpoints. AlPOxNy nitridophosphates, with tunable acido-basicity, have been tested as heterogeneous catalysts in the transesterification reaction of vegetable oils to produce biodiesel. For visible-light-driven photocatalysis, original colored oxynitrides phases containing transition metals have been explored and the first photocatalytic tests have been realized. The measured activities are promising but need to be improved regarding the optimization of the synthesis for both purity and crystallization state

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Tilioua, Mouhcine. "Comportement asymptotique de matériaux ferromagnétiques minces avec énergie de surface et/ou couplage d'échange inter-couches". Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. http://www.theses.fr/2003EPXX0005.

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Celasun, Yagmur. "Synthèse et caractérisation de nouveaux matériaux d'électrode positive pour des applications Li-ion à haute énergie". Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI047.

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Abstract (sommario):

Cette thèse concerne le développement de rocksalts désordonnés surlithiés pour les systèmes Li-Ion à haute densité d’énergie. Dans un premier volet, les paramètres de synthèse ont été optimisés pour améliorer les performances du rocksalt désordonné Li2.2NiTi0.2Nb0.6O4. Pour comprendre l’origine de sa forte irréversibilité au premier cycle, des analyses in situ structurales et électrochimiques avancées montrent un changement structural avec l’apparition d’un désordre durant la première charge. Ensuite, le rocksalt désordonné Li2TiS3 a été préparé selon notre procédé breveté. De nouvelles compositions avec une substitution au Sélénium, Li2TiSexS3-x, ont permis d’obtenir de fortes capacités de décharge à des potentiels inférieurs avec une meilleure cyclabilité. L’activité réversible redox du soufre a été confirmée par électrochimie et par analyses de surface ex situ mais des caractérisations plus poussées sont nécessaires pour élucider le procédé redox complexe du sélénium
This thesis focuses on the development of overlithiated disordered rocksalts for high-energy Li-ion systems. Firstly, synthesis parameters have been optimized to improve the performances of the disordered rocksalt Li2.2NiTi0.2Nb0.6O4. To examine its high irreversibility (35%) at the first cycle, in situ advanced structural and electrochemical analyses have been performed. Results show that a structural change and disordering happen during the first charge. In a second part, the disordered rocksalt Li2TiS3 has been prepared with our patented process. To improve cycling stability of the cells, Li2TiS3 has been partially substituted with selenium and new Li2TiSexS3-x compositions have been prepared. Li2TiSexS3-x cells have large discharge capacities at slightly lower potentials. Reversible sulfur redox activity is confirmed by electrochemistry and ex situ surface analyses, however further characterizations are required to elucidate the relatively complex selenium redox process

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Liscio, Fabiola. "Nanostructures magnétiques auto-assemblées sur des surfaces à faible énergie par épitaxie par jets moléculaires". Grenoble INPG, 2009. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00391031.

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Abstract (sommario):

Les nanostructures d'alliages MxPt1x (M=Co et Fe) développent des anisotropies magnétiques perpendiculaires, très intéressantes pour des applications dans le domaine de l'enregistrement à haute densité. Dans ce travail de thèse, la nature du substrat (structure, symétrie et énergie de surface) et l'influence de la température de co-déposition sur les propriétés structurales et magnétiques des nanostructures ont été étudiés. La méthode a consisté à déposer des atomes de métaux de transition par épitaxie à jets moléculaires sur les surfaces WSe2(001) et NaCl(001) de faible énergie. Elle a conduit à la formation de nanostructures modèles, non contraintes dont les propriétés ont été déterminées par différentes techniques (diffraction X, XAFS, GISAXS, MET, STM et magnétometrie SQUID). Les effets de mise en ordre chimique à courte et à longue distance et l'influence de la morphologie et de la direction de croissance sur les propriétés magnétiques ont été clairement démontrés
Nanostructures of MxPt1x (M=Co and Fe) alloys have perpendicular magnetic anisotropy which makes them good candidates as high density magnetic recording media. In this thesis work, the structural and magnetic properties of these nanostructures were studied as a function of the substrate (structure, symmetry and surface energy) and the co-deposition temperature. The nanostructures were prepared by co-deposition of transition metal atoms on low energy surfaces WSe2(0001) and NaCl(001) by molecular beam epitaxy. This led to the formation of stress-free nanostructures whose properties were characterized by techniques including X-ray diffaction, XAFS, GISAXS, TEM, STM and SQUID magnetometry. The chemical order effects at short- and long-range and the in uence of morphology and growth direction on magnetic properties were clearly shown

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Luna, Cornejo Ollin Alan. "Formulation de matériaux électrostrictifs par voie émulsion pour la récupération d'énergie". Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0012/document.

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Abstract (sommario):

L’objectif de ces travaux est le développement de réseaux de nanoparticules conductrices telles que les nanotubes de carbone (CNT) ou feuillets de graphene dans une matrice polymère élastique faite de polydimethylsiloxane (PDMS). Une approche par voie émulsion est utilisée pour contrôler de façon précise la structure interne des matériaux. Les dispersions de CNT ou de graphène sont incorporées dans la phase continue d’une émulsion directe composée de gouttelettes de PDMS dans l’eau. Après évaporation, les nanoparticules s’agrègent au niveau de bords de Plateau pour former de réseaux dont la morphologie dépend de la taille de gouttelettes. Les propriétés diélectriques de ces matériaux sont contrôlées par la taille de gouttelettes, la concentration de charges et leur état d’agrégation. L’optimisation de leviers de formulation permet d’atteindre des valeurs de permittivité diélectrique très élevées (ϵ'r≈104 à 100Hz). De plus, nous avons développé une méthode expérimentale adaptée et précise afin d’étudier les propriétés diélectriques du matériau soumis à une contrainte mécanique (i.e. électrostriction). Les propriétés d’électrostriction des matériaux sont étudiées et nous obtenons des coefficients d’électrostriction très élevée (M33 ≈10-11 m2/V2 à 100Hz). Cette valeur est à ce jour et à notre connaissance la plus élevée dans la littérature. Les matériaux développés au cours de ces travaux peuvent être utilisés dans des capacités variables pour la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique. Les matériaux électrostrictifs développés dans cette thèse sont donc des candidats potentiels pour des applications de récupération d’énergie vibratoire, cependant l’optimisation de certains paramètres reste à étudier
The aim of this work is to develop near percolated networks of conductive nanoparticles such as carbon nanotubes (CNT) or graphenesheets within an elastic polymer matrix, such as polydimethylsiloxane (PDMS). A novel emulsion formulation route is employed to achieve a fine control over the inner structure of the materials. Graphene or CNT aqueous dispersions are integrated in the continuous phase of an emulsion made of PDMS droplets in water. After water removal, the nanoparticles are segregated in between the PDMS droplets at the Plateau borders of the emulsion. The morphology of the networks formed by the particles is controlled by the size of the emulsion droplets. The dielectrics properties of such materials are governed by (i) the droplets size, (ii) the filler concentration and (iii) the aggregation state. The optimization of such factors by the emulsion approach leads to giant dielectric permittivity (ϵ'r≈104 à 100Hz). In addition, we developed accurate characterization devices to study the material dielectric properties in response to a mechanical stress (i.e. electrostriction). Particularly high electrostrictive coefficients of M33 ≈ 10-11 m2/V2 at 100Hz are measured. To our knowledge, these are the highest values in the literature to date. The electrostrictive materials developed in the present work can be implemented in variable capacitors for conversion of mechanical energy into electrical energy. They are promising candidates for ambient mechanical energy harvesting; however, the optimization of some parameters remains to be studied

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Nguyen, Khanh-Son. "Comportement thermo-chimique de matériaux minéraux : Application à la protection incendie". Rennes, INSA, 2009. http://www.theses.fr/2009ISAR0006.

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Abstract (sommario):

Ce travail est réalisé dans le cadre de la continuation du projet européen FIREMAT (CRAFT 2002-2005) dédié au développement de nouveaux matériaux minéraux de protection incendie. Notre étude consiste à construire un modèle numérique afin de simuler le transfert thermique au sein de ce type de matériaux minéraux avec ou sans changement de phase. Les résultats de ce modèle sont confrontés aux résultats obtenus lors d'études expérimentales reposant essentiellement sur la mise en œuvre de tests au four réalisé en imposant des températures de feu conventionnel tels que ceux des courbes normalisées ISO 834, HCM (Hydrocarbure Majorée), etc. La modélisation numérique utilise un couplage thermo-chimique pour retraduire le comportement de matériaux aux hautes températures. La cinétique de réaction de transformation des matériaux est exploitée pour le calcul. La fiabilité de notre solution numérique a été validée par la confrontation numérique-expérimentale. Nous avons adapté le modèle de calcul en exploitant sa flexibilité aux cas suivants de transformation dans la formulation : cinétique à une seule réaction, cinétique à deux réactions découplées ou couplées et cinétique correspondant à une série de trois réactions. De plus, en couplant dans la modélisation l'aspect mécanique et l'aspect thermo-chimique, nous constatons que l'évolution du champ de contraintes dépend très fortement des conditions de blocage en déformation, en particulier aux bords de l'élément étudié. Ceci permet alors d'expliquer l'observation de fissurations précoces lors de test au laboratoire. Disposer des paramètres cinétiques des composés minéraux est nécessaire pour ex-ploiter l'outil de calcul développé. Nous avons réalisé des analyses thermogravimétriques (TG) (à l'échelle micro et macro) et déduit les données cinétiques de conversion d'une série de minéraux tels que le gypse, la calcite, la portlandite, la gibbsite, la brucite et le liant phosphatique. Les résultats obtenus sont en général acceptables et constituent une banque de données pour leur utilisation dans la modélisation numérique du comportement des matériaux soumis à différentes sollicitations thermiques et environnementales (vieillissement). Nous avons également étudié l'influence de l'échelle d'analyse thermique sur le résultat de modélisation utilisant la cinétique de conversion. Une large différence entre les résultats d'analyses à l'échelle micro et macro est constatée. Nous concluons dans un premier temps que la cinétique identifiée par l'analyse à l'échelle micro est la plus pertinente. Une des solutions pour contourner certaines hypothèses de modélisation numérique (conditions aux limites, effets de dégradation, etc. ) et traduire globalement le comportement des matériaux testés est de partir des résultats expérimentaux pour identifier tous les paramètres caractéristiques utilisés dans le modèle en dehors des paramètres liés à la cinétique. Une telle approche inverse a été mise en place à partir des données expérimentales les plus faciles à mesurer (par exemple le champ de températures) pour estimer les paramètres caractéristiques du matériau testé. Les valeurs des paramètres ont été déduites afin d'obtenir la minimisation de l'écart entre le résultat numérique et expérimental. Ces données paramétriques apparentes s'avèrent exploitables pour toute simulation numérique des réponses thermiques du matériau, par exemple en présence d'un changement de feu ou de géométrie. L'application industrielle de nos travaux est directe et peut porter sur le pré-dimensionnement d'une solution avant de passer à des tests, une exploitation de la banque de données cinétiques ou une extrapolation de résultats d'essais au feu conventionnel ISO 834 à partir des résultats des essais au feu HCM
The present PhD study is related to the European project FIREMAT (CRAFT 2002-2005) dedicated to the development of new fireproofing materials. Our study focus on a numerical modelling to simulate heat transfer in mineral materials with or without phase transition. The simulated results are compared with experimental measurements, essentially based on fire test requiring temperatures of the conventional fire curves such as ISO 834, HCM (Hydrocarbon Modified), etc. The modelling used a thermo-chemical combination approach to explain the behavior of materials at high temperature. Kinetic conversion of material is used for the calculation. The reliability of our numerical solution has been validated by numerical-experimental comparison of fire tests. The parameters of the proposed model and modified model are determined for different transformations in composite compounds : single kinetic reaction, uncombined kinetic or two combined reactions and several kinetic reactions (three reactions). Furthermore, the thermo-chemical approach is combined to a mechanical approach. The evolution of internal stress depends strongly on blocking distortion, especially at the edges of the tested panel. It's also explain our observation of early cracking during fire test in laboratory. Kinetics parameters identification of all inorganic compounds is necessary to use the developed numerical tool in a consistent manner. Thermogravimetric analysis (TG) (micro and macro scale of sample) are realised and a database is deduced of thermal conversion of minerals compounds like gypsum, calcite, portlandite, gibbsite, brucite and phosphate binder. The results are generally quite good and provide a database in order to simulate materials behavior under thermal exposures and also environmental deterioration (e. G. Alteration by carbonation process). Moreover, different experimental results allow us to study the influence of the state of the material (powder state compared to solid state) on the results of modeling. A significant difference between analysis results of micro and macro scale is noted. To circumvent some difficulties related to modeling assumptions (boundary conditions, effects of mechanical degradation, etc. ) and bring the overall behavior of materials, another numerical method is developed. Such model is used to identify all significant parameters and not related to the kinetics conversion based on experimental results of fire tests. An inverse approach is developed from the easiest measured experimental data, e. G. Temperature field. The parameters values are finally deduced after minimisation of the gap between numerical and experimental data. The use of such numerical tools for industrial application is now available:pre-design technical solution before real scale tests proceeding application of kinetic database, prediction of test results under fire conventional ISO 834 from fire HCM results

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Preda, Ioana. "Modélisation et caractérisation des matériaux nanocomposites par des méthodes diélectriques". Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20013/document.

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Abstract (sommario):

"Il ya beaucoup de place vers le bas!", ait déclaré Richard Feynman dans son discours sur les nanotechnologies en 1959, ouvrant un nouveau monde de la science et de la technologie! L'idée d'utiliser des nanoparticules afin d'améliorer les propriétés diélectriques des polymères qui étaient déjà en cours d'utilisation a suscité l'intérêt des chercheurs dans les deux dernières décennies. Nanocharges tels que la silice, l'alumine, l dioxyde de titan, etc, mais aussi des particules plus grosses comme les argiles ou les nanotubes de carbone ont été mélangés avec les polymères «classiques» afin d'améliorer les propriétés du polyéthylène, des résines époxy, de polypropylène, etc.De nos jours, le rendement de conversion d'énergie de générateurs électriques est limitée par des problèmes thermiques et électriques, limitations étant surtout liées à la qualité des rubans isolants appliqués sur les barres en cuivre. En conséquence, des rubans isolants innovants basés sur des de matériaux nanostructurés ont été envisagés pour augmenter le rendement énergétique des alternateurs et le but de ce travail est d'étudier ces matériaux innovants et de comparer leurs propriétés avec celles des matériaux déjà utilisés, afin d'aider à choisir le meilleur matériau composite pour les futurs rubans. Après une brève introduction sur le contexte de ce travail, on a présenté bref état de l'art les propriétés des polymères époxy, avec un débat sur les propriétés électriques de la matrice polymère choisie (résine époxyde), ses propriétés chimiques et thermiques. Ensuite, les nanocharges choisies et leurs propriétés spécifiques sont présentés, en discutant les différentes étapes du procédé de fabrication, aussi qu'un débat sur les phénomènes qui apparaissent à l'échelle nanométrique et leur éventuelle influence sur les propriétés du matériau composite fini.Différents groupes de matériaux composites à base d'époxy remplis de silice nanométrique, argile organique ou de nitrure de bore sont analysés dans ce travail. Afin de caractériser et interpréter leurs propriétés, plusieurs outils ont été utilisés: la microscopie imagerie, la caractérisation thermique ainsi que les méthodes d'investigation à fort ou faible champ électrique. Leur caractéristiques sont ressemblés et différents observations sur des propriétés «générales» ou «spécifiques» des matériaux composites ont été observés et discutés par rapport à l'influence du type de charge utilisée, de son traitement ou de son poids total sont débattues.Enfin, un modèle numérique basé sure une généralisation de la loi des mélanges sera utilisée afin de prédire la réponse diélectrique des matériaux composites ainsi que les paramètres (taille, permittivité) de l'interphase, «l'ingrédient« magique du mélange matrice de remplissage. Le modèle présenté nous a permis de donner un lien entre les différents matériaux et de valider les résultats obtenus expérimentalement. Une approche par éléments finis est utilisée.Ce manuscrit s'achève par des conclusions sur le travail présenté et il laisse entrevoir les perspectives dans l'analyse complexe des polymères nanocomposites
“There's plenty of room of the bottom!” said Richard Feynman in his talk on top-down nanotechnology in 1959, bringing into the spot light a new world of science and technology ! The idea of using nanoparticles in order to improve the dielectric properties of the polymers that were already in use attracted the interest of researchers for the last two decades. Nanofillers such as silica, alumina, titania etc, but also larger particles such as clays or carbon nanotubes were mixed with the “classic” polymers in order to improve the properties of polyethylene, epoxy resins, polypropylene etc. Since nowadays the energy conversion efficiency of electrical generators is restricted by thermal and electrical issues, these limitations can be related to the electrical insulator tapes themselves. Thus, innovative insulating tapes based on nanostructured material scenarios to address the energy saving concern are intended and the purpose of this work is to investigate these innovative materials and to compare their properties with those of the materials already in use, in order to help choosing the best composite material for the future tapes.This works begins with a state of the art regarding the properties of epoxy polymers. Their chemical, thermal and dielectric properties are presented. Afterwards, the chosen fillers and their specific properties are presented. The influence of the chosen fillers as well as different steps of the nanocomposite materials manufacturing process are presented and the discussion ends with a debate on the phenomena appearing at the nanometric scale and their possible influence on the properties of the finite composite material .Different materials groups of epoxy based composites filled with nanometric silica, organoclay or boron nitride are analyzed afterwards. In order to characterize and interpret their properties, several tools were used: imaging microscopy, thermal characterization as well as high and low electric field investigation methods. A debate trying to distinguish between so called “general” or “specific” behavior of the composite materials with respect to the normal, unfilled polymer is also presented. The influence of the type of filler, its treatment or its weight total percentage will be are chosen as comparison criteria. Finally, a numerical model based on Finite Element Method approximation was used in order to predict the dielectric response of the composite materials as well as the specific parameters (size, permittivity) of the interphase, the magic “ingredient” of the matrix-filler mix. The presented model allowed us to give a connection between the different materials and validate the experimentally obtained results. This manuscript ends with conclusions on the presented work and suggests possible future works in the complex analysis of polymer nanocomposites

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Jordan, Catherine. "Etude de la réticulation d'un système époxy-amine sous apport d’énergie micro-ondes : Application à l’élaboration de matériaux composites". Lyon, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAL0098.

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Abstract (sommario):

Le travail nrésenté concerne l'utilisation de l'éner ie microondes (fréquences 2,45 GHz) pour la réticulation de matrices polyépoxy. Après une mise au point rigoureuse des conditions expérimentales, des réseaux homogènes ont été obtenus, mats ils ne sont que partiellement réticulés. C'est pourquoi la première partie de ce mémoire est consacrée à la réalisation et à la caractérisation de réseaux partiellement réticulés par voie thermique. L'utilisation de l'équation de Di Benedetto a permis de déterminer de manière précise la conversion à partir de la mesure de transition vitreuse. Les réseaux ont ensuite été caractérisés par des mesures d-a mécanique statique et dynamique. Les propriétés ont été reliées au taux de conversion des matrices. L'influence d'une post-réticulation a également été étudiée. L'homogénéité des échantillons réticulés est mise en évidence par des mesures de température de transition vitreuse et de taux de conversion. La limitation du taux de conversion final à 907. Dans ce cas a été expliquée par l'apparition de la vitrification du système. La réticulation des matrices sous micro-ondes est appliquée à l'élaboration de matériaux composites unidirectionnels à fibre de verre. Les matériaux composites mis en œuvre par voie thermique ont été comparés aux matériaux élaborés sous micro-ondes. Les essais mécaniques de torsion, de flexion trois points avec appuis rapprochés mettant en jeu des contraintes de cisaillement ont été utilisés pour la caractérisation des matériaux composites et de l’interface fibre/matrice
An investigation was carried out into the effect of a microwave cure (frequency 2,45 GHz) on a polyepoxy matrix,. Compared to a standard thermal cure. The micro-wave process was adjusted in order to realize homogeneous samples. However, the samples were only partially cured with this treatment. It is the reason why a previous study consisted in the realization and the characterization of partially cross-linked networks. The Di Benedetto equation has been used to calculate the degree of cure with the measurement of the glass transition temperature. The mechanical properties were related to the degree of conversion of 90% is due to the vitrification state of the network at this step of the treatment. The knowledge 0f the matrix behaviour allowed the elaboration of glass fibre reinforced composite materials. Mechanical tests such as torsion, three point bending were used in order to characterize the fibre/matrix interface

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Sari-Bey, Sana. "Mise au point de nouveaux matériaux à changement de phase pour optimiser les transferts énergétiques". Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST1158.

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Abstract (sommario):

Les recherches dans le domaine des matériaux innovants possédant une meilleure efficacité énergétique présentent un enjeu environnemental majeur. L'un des moyens d'économiser l'énergie est le stockage. L'utilisation des matériaux à changement de phase est une solution permettant d'absorber, de stocker et de restituer de grandes quantités d'énergie. Ce travail porte sur l'étude expérimentale des propriétés thermophysiques et des changements de phase de matériaux composites à matrice polymère contenant un matériau à changement de phase microencapsulé et sur l'optimisation de ces propriétés. Des composites contenants différentes fractions massiques de microcapsules de paraffine ont d'abord été caractérisés. Afin d'améliorer le transfert thermique des microcapsules de paraffine métallisées avec de l'argent ont ensuite été utilisées. Une nouvelle série d'échantillons a été réalisée. Dans les composites la matrice polymère choisie est le polycaprolactone (PCL), ce polymère a une température de fusion particulièrement faible (53°C), qui permet de le mélanger aux microcapsules sans les détériorer. Les mélanges polymère/microcapsules ont été réalisés à l'aide d'un mélangeur interne, ils ont ensuite été pressés pour obtenir des plaques de composites. L'homogénéité des échantillons a été vérifiée en faisant des observations au microscope électronique à balayage et des mesures de densité. Le matériau à changement de phase utilisé est un mélange de paraffines qui a une température de changement de phase de 26°C, microencapsulé dans du PMMA hautement réticulé, et commercialisé par la société BASF® sous la dénomination commerciale de Micronal® DS 5001 X. Le PCL a une température de fusion inférieure à la température de ramollissement du PMMA. Un des objectifs de cette étude était d'obtenir un matériau qui reste solide même quand la paraffine fond. La microencapsulation a permis cela en évitant que la paraffine ne diffuse hors de l'échantillon lors de cycles successifs, elle permet également d'éviter les phénomènes de convection quand la paraffine est liquide. D'autre part, un autre objectif était de voir si la métallisation des particules permettait d'améliorer les propriétés thermiques en augmentant significativement la conductivité et la diffusivité thermique. La DSC a été utilisée pour connaître les températures et les enthalpies de changements de phase ainsi que les Cp des matériaux entre -20 et 40 °C. Une technique expérimentale développée au laboratoire (DICO) permet de mesurer simultanément la conductivité thermique (λ) et la diffusivité thermique (a) à température ambiante. Une évolution récente de ce dispositif permet maintenant de faire des mesures en rampe en température entre -15°C et 180°C. Les mesures de l'évolution de la conductivité et de la diffusivité thermique en fonction de la température ont donc été réalisées en chauffe et en refroidissement. Les changements de phase observés en DSC se retrouvent sur l'évolution de la conductivité et de la diffusivité thermiques tracées en fonction de la température. On voit également l'impact de l'état solide ou liquide de la paraffine contenue dans les microcapsules sur ces propriétés. Enfin l'évolution de la capacité calorifique volumique a pu être calculée à partir des résultats obtenus avec la DICO (Cp=λ/a) et comparée à l'évolution de la capacité calorifique massique mesurée en DSC. Globalement le transfert thermique a été amélioré pour les composites contenant des Micronal® argentés mais leur capacité de stockage est inférieure aux composites ne contenant que des Micronal®
Research in the field of innovative materials with improved energy efficiency have a major environmental issue. One way to save energy is storage. The use of phase change materials (PCM) is a solution for absorbing, storing and releasing large amounts of energy. This study focuses on the experimental study of the thermophysical properties and phase changes of polymer matrix composite materials containing microencapsulated PCM and the optimization of their thermophysical properties. Composite containing different mass fractions of paraffin microcapsules were first characterized. To improve heat transfer, paraffin microcapsules metallized with silver were then used. A new set of samples was elaborated. In the composite the selected polymer matrix is polycaprolactone (PCL), this polymer has a particularly low melting point (53°C), which allows to mix the microcapsules without damaging them. The polymer/microcapsules mixtures were prepared using a blender, they were then pressed to obtain plates of composites. The homogeneity of the samples was verified by scanning electron microscopy observations and density measurements. The phase change material used is a mixture of paraffins having a phase change temperature of 26°C, in microencapsulated highly crosslinked PMMA, and marketed by BASF under the trade name of Micronal®DS 5001 X. PCL has a melting temperature lower than the softening temperature of PMMA. One objective of this study was to obtain a material that remains solid even when the paraffin melts. Microencapsulation has avoided that the paraffin in the sample diffuses out during successive cycles, it also avoids convection when paraffin is liquid. On the other hand, another goal was to see if metallization of the particles allowed to improve the thermal properties by significantly increasing the thermal conductivity and diffusivity. DSC was used to determine the temperatures and enthalpies of the phase changes and the materials Cp between -20 and 40 ° C. An experimental technique, developed in the laboratory (DICO), can simultaneously measure the thermal conductivity (λ) and thermal diffusivity (a) at room temperature. A recent development of this system now allows to make measurements in ramp between -15°C and 180°C. The measures of the change in thermal conductivity and diffusivity as a function of temperature have been carried out by heating and cooling. Phase changes observed in DSC are found on the evolution of thermal conductivity and thermal diffusivity plotted as a function temperature. It also shows the impact on these properties of solid or liquid state of the paraffin contained in the microcapsules. Finally the evolution of the volumetric heat capacity was calculated from the results obtained with DICO (Cp=λ/a) and compared with the evolution of the specific heat capacity measured by DSC. Globally, heat transfer was improved for composites containing silver but their storage capacity is lower than for the composites containing only Micronal®

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Popa, Florin. "Elaboration et étude de poudres magnétiques douces (Ni-Fe, Ni-Fe-X, Ni-Fe-X-Y) à l'état nanocristallin par broyage mécanique de haute énergie". Phd thesis, Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10019.

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Abstract (sommario):

Le composé intermétallique Ni3Fe et les alliages 79Ni16Fe5Mo et 77Ni14Fe5Cu4Mo (% massique) ont été élaborés par broyage mécanique de haute énergie. Le temps minimum pour leur obtention a été établi. La formation de ces alliages a été suivie par diffraction de rayons X, de neutrons et analyses thermomagnétiques. Pour le composé intermétallique, l’effet bénéfique de recuits (à 400 et 450 °C) sur la formation de l’alliage et des propriétés magnétiques a été mis en évidence. La température de recristallisation et l’enthalpie de formation de Ni3Fe ont été déterminées par analyses calorimétriques différentielles. L’évolution du champ coercitif en fonction du temps de broyage et de la taille de grain est aussi présentée. La formation des alliages à base de nickel au cours de recuits a été analysée. Le diagramme broyage – recuit – transformation pour le composé Ni3Fe a été étendu. Pour l’alliage NiFeMo, l’évolution de l’aimantation en fonction du temps de broyage est présenté, ainsi que la reproductibilité des propriétés magnétiques de diverses séries d’échantillons. La sensibilité de la diffraction neutronique a été utilisée pour mettre en évidence la présence de contamination par les jarres et/ou les billes lors de broyage long. Pour l’alliage NiFeCuMo, l’évolution de l’aimantation spontanée en fonction du temps de broyage est analysée. L’influence du temps de broyage sur la composition de l’alliage est montrée. Pour les longs temps de mécanosynthèse, une différence entre les températures de Curie mesurées en montée et en descente est alors observée et discutée
The Ni3Fe intermetallic compound and the 79Ni16Fe5Mo and 77Ni14Fe5Cu4Mo (wt. %) alloys have been obtained by high energy mechanical milling. For the given conditions, the minimum time needed for theirs formation has been established. The alloys formation has been followed by X-ray and neutron diffraction and thermomagnetic analyses. For the Ni3Fe intermetallic compound the annealing effect on his formation has been proved; the annealing temperatures were 400 °C and 450 °C. The recrystallization temperature and formation enthalpy of Ni3Fe have been obtained by differential scanning calorimetry. The coercitive field evolution with milling time and crystallite size is also discussed. A formation mechanism of the Ni-Fe alloys under the temperature and magnetic field is proposed. A extended milling – annealing – transformation diagram for the Ni3Fe formation is given. For the NiFeMo alloy, the magnetisation evolution with the milling time is showed; also the reproductibility of magnetic properties for different alloys series is discussed. The sensibility of neutron diffraction has been used to show the iron contamination by the containers and/or balls for the long milling times. For the NiFeCuMo alloy, the spontaneous magnetisation evolution with the milling time is analyzed. The long time milling influence to the alloy composition is showed. For the long milling times, a difference between the Curie temperature at heating and cooling is observed and discussed

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Popa, Florin. "Elaboration et étude de poudres magnétiques douces (Ni-Fe, Ni-Fe-X, Ni-Fe-X-Y) à l'état nanocristallin par broyage mécanique de haute énergie". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00258428.

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Abstract (sommario):

Le composé intermétallique Ni3Fe et les alliages 79Ni16Fe5Mo et 77Ni14Fe5Cu4Mo (% massique) ont été élaborés par broyage mécanique de haute énergie. Le temps minimum pour leur obtention a été établi. La formation de ces alliages a été suivie par diffraction de rayons X, de neutrons et analyses thermomagnétiques. Pour le composé intermétallique, l'effet bénéfique de recuits (à 400 et 450 °C) sur la formation de l'alliage et des propriétés magnétiques a été mis en évidence. La température de recristallisation et l'enthalpie de formation de Ni3Fe ont été déterminées par analyses calorimétriques différentielles. L'évolution du champ coercitif en fonction du temps de broyage et de la taille de grain est aussi présentée. La formation des alliages à base de nickel au cours de recuits a été analysée. Le diagramme broyage – recuit – transformation pour le composé Ni3Fe a été étendu. Pour l'alliage NiFeMo, l'évolution de l'aimantation en fonction du temps de broyage est présenté, ainsi que la reproductibilité des propriétés magnétiques de diverses séries d'échantillons. La sensibilité de la diffraction neutronique a été utilisée pour mettre en évidence la présence de contamination par les jarres et/ou les billes lors de broyage long. Pour l'alliage NiFeCuMo, l'évolution de l'aimantation spontanée en fonction du temps de broyage est analysée. L'influence du temps de broyage sur la composition de l'alliage est montrée. Pour les longs temps de mécanosynthèse, une différence entre les températures de Curie mesurées en montée et en descente est alors observée et discutée.

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Nauleau, Élodie. "Évolution au cours du temps des propriétés physiques et mécaniques des matériaux cimentaires d'un puit géothermique basse énergie". Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00920098.

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Abstract (sommario):

Tout au long d'un puits géothermique basse énergie (jusqu'à 2000 mètres de profondeur), du ciment est utilisé dans les espaces annulaires entre les tubages et les formations géologiques environnantes. Son rôle est de garantir les étanchéités, la tenue mécanique des couches et la protection du tubage. La qualité et la tenue dans le temps de ces ciments sont importantes. Compte tenu du gradient géothermique, des circulations d'eau chargée en éléments chimiques au sein de l'aquifère et des fortes contraintes dues à la profondeur, l'hydratation du ciment est susceptible d'être influencée significativement. En effet, ces facteurs peuvent à long terme contribuer à une dégradation prématurée du puits. L'objectif de ce travail est d'étudier les effets des conditions environnementales des puits géothermiques (la température, la pression et les concentrations en NaCl) sur les propriétés physiques et mécaniques des pâtes de ciment en passant par une étude microstructurale poussée. Pour cela, plusieurs coulis de ciment ont été échantillonnés sur un chantier géothermique en Ile de-France. Sur ce chantier, le coulis ciment de classe G et le coulis de ciment allégé en bentonite sont utilisés tout au long du puits. Les pâtes de ciment durcies réalisées en laboratoire ont été étudiées en utilisant une méthodologie basée sur des mesures non destructives (vitesse du son, fréquence de résonance, perméabilité) et destructives (module de Young, résistance à la compression, conductivité thermique). Les propriétés thermiques et physico-mécaniques des pâtes de ciment durcies issues de ces mesures ont été couplées à des observations microstructurales par diffraction de rayon X, par microscopie électronique à balayage et par porosimétrie par intrusion de mercure. Les résultats ont montré que les analyses microstructurales sont corrélables avec les propriétés physico-mécaniques et qu'elles sont de bons indicateurs de l'état de ces ciments dans les puits. Ce travail de thèse propose une méthodologie de mesure fiable. En effet, les nombreux essais réalisés et leurs analyses ont permis de déterminer les relations qui permettent de prédire la résistance à la compression des pâtes de ciment d'un puits géothermique. Enfin et quels que soient les paramètres environnementaux appliqués, des relations empiriques ont pu être proposées. Ces dernières, en reliant les résultats de méthodes non destructives avec ceux de méthodes destructives permettront de déterminer les propriétés des pâtes de ciment d'un puits géothermique sans passer par des essais destructifs

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Fregard, Florence. "Rôle des interactions hydrophobes et électrostatiques dans l'adhésion de bactéries méthanogènes aux matériaux de faible énergie de surface". Lille 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LIL10047.

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Abstract (sommario):

L'adhésion bactérienne aux surfaces inertes représente le paramètre déterminant qui gouverne à la fois la vitesse de démarrage et les performances finales des digesteurs de méthanisation. Ce travail constitue une étude des mécanismes impliqués dans l'adhésion initiale de bactéries méthanogènes, ou autres anaérobies, aux matériaux plastiques. Dans cette optique, nous avons caractérisé les propriétés des surfaces bactériennes et polymériques en terme de charge, d'hydrophobicité et de composition chimique à l'aide de méthodologies originales. Nous avons montré que les bactéries méthanogènes filamenteuses, de nature hydrophile, adhéraient 3 a 4 fois moins à l'ensemble des supports que les autres bactéries anaérobies et, dans tous les cas, nous avons observé une adhésion maximale au pvc. Nos essais ont montre l'intervention de l'hydrophobicité et de la charge des surfaces dans la colonisation initiale. Cependant, nos travaux sur supports de faible énergie de surface répondent à la théorie D. L. V. O. Des interactions à longue distance, les bactéries absorbant réversiblement dans le minimum secondaire alors qu'elles adhèrent de façon plus homogène et plus ferme aux supports hydrophiles et aux surfaces traitées par des cations trivalents, à des distances de séparation inférieures. Nous avons par ailleurs observé l'importance de polymères de surface, tels que le lipopolysaccharide ou l'acide lipotéichoide qui interviennent indirectement dans l'adhesion par l'intermédiaire de leurs propriétés de surface. Enfin, nous avons montré qu'il existait une compétition pour l'attachement qui varie en fonction des populations en présence et que la séquence de présentation des bactéries au support intervenait souvent dans l'adhésion subséquente

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Simoneau, Louis, e Louis Simoneau. "Réparation de pièces et développement de matériaux à gradients fonctionnels à l'aide de la déposition sous énergie dirigée". Master's thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/36959.

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Abstract (sommario):

La fabrication additive regroupe une famille de procédés de mise en forme des métaux permettant la fabrication de pièces à géométrie complexe qui n’étaient pas réalisables auparavant. Selon l'industrie, cette nouvelle technologie est intéressante au niveau économique et au niveau des nouvelles possibilités de conception de pièces que celle-ci rend maintenant possible. Parmi les nombreux procédés de fabrication, la Déposition sous Énergie Dirigée (DED) se distingue des autres technologies de fabrication additive par sa méthode de déposition de matière particulière. Utilisant une puissante source d’énergie sous la forme d’un laser, d’un faisceau d’électrons ou d’un arc plasma, celle-ci permet de créer des pièces en 3 dimensions à l’aide de poudre ou de fil d’apport. La DED est notamment reconnue pour sa capacité à réparer des pièces de manière efficace et sa facilité à créer des pièces présentant des gradients de composition chimique. Ces deux applications particulières ont fait l’objet de trois projets de recherche distincts qui composent ce mémoire de maîtrise. Le premier s’intéresse aux propriétés mécaniques de composites à matrice métalliques d’alliage detitaneTi-6Al-4V renforcés à l’aide de carbures de tungstène conçus à l’aide d’un appareil de type DED. Le second explore les propriétés mécaniques et la microstructure de pièces d’acier inoxydable 316L-Si entièrement construites et réparées avec un appareil DED. Finalement, le dernier ouvrage s’intéresse aux propriétés mécaniques et à la microstructure de pièces d’alliage d’aluminium AlSi7Mg entièrement construites et réparées grâce à la DED.
La fabrication additive regroupe une famille de procédés de mise en forme des métaux permettant la fabrication de pièces à géométrie complexe qui n’étaient pas réalisables auparavant. Selon l'industrie, cette nouvelle technologie est intéressante au niveau économique et au niveau des nouvelles possibilités de conception de pièces que celle-ci rend maintenant possible. Parmi les nombreux procédés de fabrication, la Déposition sous Énergie Dirigée (DED) se distingue des autres technologies de fabrication additive par sa méthode de déposition de matière particulière. Utilisant une puissante source d’énergie sous la forme d’un laser, d’un faisceau d’électrons ou d’un arc plasma, celle-ci permet de créer des pièces en 3 dimensions à l’aide de poudre ou de fil d’apport. La DED est notamment reconnue pour sa capacité à réparer des pièces de manière efficace et sa facilité à créer des pièces présentant des gradients de composition chimique. Ces deux applications particulières ont fait l’objet de trois projets de recherche distincts qui composent ce mémoire de maîtrise. Le premier s’intéresse aux propriétés mécaniques de composites à matrice métalliques d’alliage detitaneTi-6Al-4V renforcés à l’aide de carbures de tungstène conçus à l’aide d’un appareil de type DED. Le second explore les propriétés mécaniques et la microstructure de pièces d’acier inoxydable 316L-Si entièrement construites et réparées avec un appareil DED. Finalement, le dernier ouvrage s’intéresse aux propriétés mécaniques et à la microstructure de pièces d’alliage d’aluminium AlSi7Mg entièrement construites et réparées grâce à la DED.
Additive Manufacturing (AM) is a novel manufacturing process that allows the creation of complex shaped metallic parts from scratch in a layer-by-layer fashion conversely to conventional subtractive processes. This new technology is interesting for many manufacturing industries since it can enable significant cost savings and allows the creation of completely new and more efficient designs that were not achievable before. Directed Energy Deposition (DED) is a sub-category of AM processes that set itself apart from the others with its clever deposition process design.Using a high-density energy source such as an electron beam, a laser or a plasma arc, this process melts feedstock in powder or wire form onto a base plate the create a dense depositand a final part in an iterative way. Thanks to its deposition process, DED apparatuses can create Functionally Graded Materials (FGM) parts exhibiting varying mechanical or physical properties within their volume and repair defective or broken parts. These two main applications were the subject of three different studies that are presented in this master’s thesis. In the first one, complex shaped Ti-6Al-4V Metal Matric Composites (MMC) reinforced with different fraction of tungsten carbides (WC) created with a DED apparatus were studied in terms of mechanical behavior and wear properties.The next paper looked at tensile properties and microstructure of completely built and repaired 316L-Si stainless steel parts with DED. Finally, the last one studied the microstructure and the mechanical properties of entirely built and repaired AlSi7Mgparts using DED.
Additive Manufacturing (AM) is a novel manufacturing process that allows the creation of complex shaped metallic parts from scratch in a layer-by-layer fashion conversely to conventional subtractive processes. This new technology is interesting for many manufacturing industries since it can enable significant cost savings and allows the creation of completely new and more efficient designs that were not achievable before. Directed Energy Deposition (DED) is a sub-category of AM processes that set itself apart from the others with its clever deposition process design.Using a high-density energy source such as an electron beam, a laser or a plasma arc, this process melts feedstock in powder or wire form onto a base plate the create a dense depositand a final part in an iterative way. Thanks to its deposition process, DED apparatuses can create Functionally Graded Materials (FGM) parts exhibiting varying mechanical or physical properties within their volume and repair defective or broken parts. These two main applications were the subject of three different studies that are presented in this master’s thesis. In the first one, complex shaped Ti-6Al-4V Metal Matric Composites (MMC) reinforced with different fraction of tungsten carbides (WC) created with a DED apparatus were studied in terms of mechanical behavior and wear properties.The next paper looked at tensile properties and microstructure of completely built and repaired 316L-Si stainless steel parts with DED. Finally, the last one studied the microstructure and the mechanical properties of entirely built and repaired AlSi7Mgparts using DED.

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Braga, Delfin. "Etude des phénomènes de charge des matériaux isolants sous faisceau d'électrons de basse énergie (200 eV-30 keV)". Paris 11, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004341.

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Abstract (sommario):

Les phénomènes de charge des isolants ont été étudiés à l'aide d'un microscope électronique à balayage qui permet d'injecter de très faibles doses d'électrons dans une large gamme d'énergie et de mesurer simultanément l'émission électronique secondaire et la charge générée dans le matériau par influence. Les résultats obtenus ont permis de montrer que le rendement électronique secondaire est un bon moyen de caractériser l'état de charge d'un isolant et de classer ces matériaux en deux grandes classes selon leur capacité à relaxer les charges générées: les "piégeurs", de fortes résistivités, piégeant de manière stable les charges pendant des mois, et les "conductifs", de résistivités plus faibles, relaxant les charges plus ou moins rapidement selon la densité et la mobilité des charges intrinsèques au matériau. Le paramètre fondamental qui contrôle la cinétique de charge des isolants est la densité de courant primaire J0. Pour les "piégeurs", différents régimes de charge (autorégulé, vieillissement, dégradation) fonction de J0 et du domaine d'énergie considéré ont été observés. L'étude des "conductifs" a révélé l'existence d'un courant permanent au sein de ces matériaux, caractérisé par le rendement stationnaire [sigma]∞ qui permet de fixer la valeur limite de J0 que peut supporter un "conductif" sans accumulation de charges. Ces résultats ont permis de définir quel type de matériau devait être utilisé d'un point de vue électrique pour réduire voire annuler la déviation des électrons par les espaceurs des écrans plats à effet champ, mais aussi de mettre en place une nouvelle voie d'exploration du champ interne produit par polarisation thermique d'échantillons vitreux. Nous avons également développé une nouvelle voie d'exploration de l'évolution spatio-temporelle des charges piégées sur les isolants "piégeurs" grâce à l'utilisation d'un microscope à force électrostatique. Les premiers résultats montrent la grande stabilité des charges au sein de ces matériaux
Charging phenomena of insulating materials were studied thanks to a scanning electron microscope which allows the injection of few electrons doses in a large domain of energies and the measurements of the secondary electron emission and the induced current created in the sample holder by the charges generated in the sample. The results shown that the secondary electron emission yield is a very sensitive parameter to characterise the charging state of an insulator and they allowed to class these materials in two groups relatively to their ability to relax the generated charges: the "trapping insulators", presenting high resistivities, in which the charges are trapped in a stable way during several months and the "conductive insulators", presenting lower resistivities than the "trapping" ones, in which the charges relaxation occurs more or less rapidly depending on the density and the mobility of intrinsic charges of the material. The fundamental parameter controlling the charging kinetic is the current density J0. For "trapping insulators", different regimes (self-regulated, ageing, degradation) function of J0 and the domain of energy considered were observed. The study of "conductive insulators" revealed that a permanent current exist in these materials which is characterised by a steady state yield [sigma]∞ which fix the maximum value of J0 withstanding by a "conductive" without charge accumulation beneath its surface. These results allowed to define what kind of materials should be used from an electrical angle to reduce indeed to cancel the deviation of electrons due to spacers in field emission displays, and also to introduce a new characterisation process of the internal field created by thermal poling in glasses samples. We also developed a new exploration way of spatial and time evolution of trapped charges in "trapping insulators" thanks to an electrostatic force microscope. Firsts results show the very high stability of trapped charges in these materials

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Nauleau, Élodie. "Évolution au cours du temps des propriétés physiques et mécaniques des matériaux cimentaires d’un puit géothermique basse énergie". Thesis, Paris Est, 2013. http://www.theses.fr/2013PEST1132/document.

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Abstract (sommario):

Tout au long d'un puits géothermique basse énergie (jusqu'à 2000 mètres de profondeur), du ciment est utilisé dans les espaces annulaires entre les tubages et les formations géologiques environnantes. Son rôle est de garantir les étanchéités, la tenue mécanique des couches et la protection du tubage. La qualité et la tenue dans le temps de ces ciments sont importantes. Compte tenu du gradient géothermique, des circulations d'eau chargée en éléments chimiques au sein de l'aquifère et des fortes contraintes dues à la profondeur, l'hydratation du ciment est susceptible d'être influencée significativement. En effet, ces facteurs peuvent à long terme contribuer à une dégradation prématurée du puits. L'objectif de ce travail est d'étudier les effets des conditions environnementales des puits géothermiques (la température, la pression et les concentrations en NaCl) sur les propriétés physiques et mécaniques des pâtes de ciment en passant par une étude microstructurale poussée. Pour cela, plusieurs coulis de ciment ont été échantillonnés sur un chantier géothermique en Ile de-France. Sur ce chantier, le coulis ciment de classe G et le coulis de ciment allégé en bentonite sont utilisés tout au long du puits. Les pâtes de ciment durcies réalisées en laboratoire ont été étudiées en utilisant une méthodologie basée sur des mesures non destructives (vitesse du son, fréquence de résonance, perméabilité) et destructives (module de Young, résistance à la compression, conductivité thermique). Les propriétés thermiques et physico-mécaniques des pâtes de ciment durcies issues de ces mesures ont été couplées à des observations microstructurales par diffraction de rayon X, par microscopie électronique à balayage et par porosimétrie par intrusion de mercure. Les résultats ont montré que les analyses microstructurales sont corrélables avec les propriétés physico-mécaniques et qu'elles sont de bons indicateurs de l'état de ces ciments dans les puits. Ce travail de thèse propose une méthodologie de mesure fiable. En effet, les nombreux essais réalisés et leurs analyses ont permis de déterminer les relations qui permettent de prédire la résistance à la compression des pâtes de ciment d'un puits géothermique. Enfin et quels que soient les paramètres environnementaux appliqués, des relations empiriques ont pu être proposées. Ces dernières, en reliant les résultats de méthodes non destructives avec ceux de méthodes destructives permettront de déterminer les propriétés des pâtes de ciment d'un puits géothermique sans passer par des essais destructifs
In low energy geothermal wells (up to 2000 meters deep), cement is used in the annular space, between the casing and surrounding geological formations. Its role is to ensure the zonal isolation, the mechanical strength of the layers and the protection of the casing. The quality and stability over time of these cements are important. Given the geothermal gradient, water circulations loaded in chemical elements in the aquifer and strong confining stresses due to the depth, cement hydration is likely to be significantly influenced. Indeed, these factors may in the long term contribute to premature degradation of the well. The objective of this work is to examine the effects of environmental conditions of geothermal wells (temperature, pressure and concentrations of NaCl) on the physical and mechanical properties of cement pastes and microstructural inverstigations. Several grouts were sampled on a geothermal project in Ile de France. On this project, the class G cement grout and cement with bentonite grout are used throughout the well. Hardened cement pastes prepared in the laboratory were studied using a methodology based on non-destructive (ultrasonic wave velocity, resonance frequency, permeability) and destructive measurements (Young's modulus, compressive strength, thermal conductivity). Thermal and physico-mechanical properties of hardened cement pastes from these measures were coupled with microstructural observations by X-ray diffraction, scanning electron microscopy and mercury intrusion porosimetry. The results showed that the microstructural analyses concur with the physico-mechanical properties and are good indicators of the state of the cement in the well. This thesis proposes a reliable testing methodology. Indead, many tests and analyses provide relationships that predict the compressive strength of cement pastes a geothermal well. Finally, and irrespective of the environmental conditions applied, empirical relationships have been proposed. These link relations the results of non-destructive methods with those from destructive tests and can be used to determine the properties of cement pastes without carrying out destructive tests in geothermal wells

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Menigault, Thierry. "Etude des transferts de chaleur couples dans un lit poreux bicouche sélectif chaud : application à la conversion de l'énergie solaire concentrée". Perpignan, 1992. http://www.theses.fr/1995PERP0198.

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Abstract (sommario):

Les transferts de chaleur par conduction, convection et rayonnement dans un milieu poreux constitue de l'empilement de deux lits fixes de particules de proprietes optiques differentes sont etudies. Au plan experimental, l'absorption selective du rayonnement solaire concentre est mis en evidence a l'aide de systemes constitues soit de bille de verre et carbure de silicium empilees, soit d'un nid d'abeille en silice et de particules de sic. Des efficacites de conversion du rayonnement solaire en gaz a haute temperature de 78% a 800c sont mesurees. Enfin, on montre que le rendement du systeme est plus eleve qu'un milieu poreux absorbant unique a partir de 550c grace a la reduction des pertes par rayonnement infra-rouge. L'etude theorique est developpee dans l'approximation 1 d. La description des transferts de chaleur par rayonnement est realise a partir de l'equation de transfert radiatif en milieu semi-transparent chaud absorbant, diffusant. Les resultats des methodes de discretisation directionnelle a 2 et n flux (n = 10 ou 16) sont compares. Les proprietes des materiaux sont decrites a l'aide de modeles a bandes. L'etude parametrique permet de definir les proprietes de materiau permettant d'atteindre l'efficacite de conversion du rayonnement solaire maximale. L'accord theorie-experience est tres satisfaisant tant au plan global (efficacite) que local (champ de temperature)

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Beldjoudi, Guillaume. "Approche multi-énergies associée à un détecteur spectrométrique rayons X pour l'identification de matériaux". Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00708579.

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Abstract (sommario):

Le développement des détecteurs de rayons X en comptage à base de semiconducteurs est en plein essor depuis une dizaine d'années, et des applications aussi bien dans le domaine médical que dans le domaine du contrôle non destructif sont envisagées. Ces détecteurs permettent en effet de réaliser des mesures à des énergies multiples en une seule acquisition, et ce avec une excellente séparation énergétique. Depuis les années 2008-2009, il semble qu'une véritable course se soit lancée pour le développement de détecteur permettant des mesures multi-énergies sur un nombre toujours plus nombreux de bandes d'énergies. Cependant, à ce jour, parmi l'ensemble des travaux qui ont été réalisés, l'intérêt de réaliser des mesures sur un grand nombre d'énergies n'a pas été démontré pour l'identification de matériaux. Dans le cadre d'une étude en sécurité, nous avons évalué l'intérêt lié à l'utilisation de détecteurs de rayons X en comptage permettant la réalisation de mesures sur plusieurs bandes d'énergies. Le domaine applicatif étudié concerne l'identification de matériaux dans les bagages des voyageurs. Nous avons tout d'abord développé une méthode originale d'identification de matériaux homogènes applicable à tout type de détecteur multi-énergies. Dans un premier temps, nous avons étudié, en simulation, l'évolution des performances d'identification de matériaux avec l'augmentation du nombre de bandes d'énergies de comptage. Un processus d'optimisation a été réalisé dans le but de déterminer, pour certaines configurations, une géométrie optimale des bandes d'énergies de comptage. Dans un second temps, les conséquences résultant de la prise en compte de la fonction de réponse du détecteur ont été quantifiées par la simulation de différents effets détecteurs (partage de charge, résolution en énergie). Une validation expérimentale a enfin pu être effectuée en utilisant un détecteur spectrométrique en comptage. À partir des mesures réalisées avec un tel détecteur, un regroupement des données nous a permis d'évaluer les performances d'identification de détecteurs possédant un nombre de bandes d'énergies de comptage différent. Enfin, nous avons mené une étude préliminaire sur la transposition à la tomographie multi-énergies de la méthode d'identification de matériaux homogènes développée initialement en radiographie. Cette modalité d'imagerie permet alors l'identification de matériaux superposés.

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Potop, Alexandra-Iulia. "Imagerie par rayons X résolue en énergie : Méthodes de décomposition en base de matériaux adaptées à des détecteurs spectrométriques". Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0096/document.

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Abstract (sommario):

Les systèmes d’imagerie par rayons X conventionnels utilisent des détecteurs à base de scintillateur en mode intégration d’énergie. La nouvelle génération de détecteurs à base de semi-conducteur CdTe/CdZnTe permet de compter le nombre de photons et de mesurer l’énergie avec laquelle les photons arrivent sur le détecteur. Le laboratoire LDET (CEA LETI) a développé des détecteurs spectrométriques pixellisés à base de CdTe pour l’imagerie par rayons X associés à un circuit de lecture rapide permettant de travailler à fort taux de comptage avec une bonne résolution en énergie. Ces travaux de thèse proposent d’apporter une contribution au traitement des données acquises sur ces détecteurs résolus en énergie pour la quantification des constituants des matériaux en radiographie et en tomographie. Le cadre médical applicatif choisi est l’ostéodensitométrie. Des simulations de radiographie, qui prennent en compte les imperfections du système de détection, comme le partage de charges et les empilements, ont été réalisées. Nous avons choisi d’étudier des méthodes de traitements des données spectrales basées sur la décomposition en base de matériaux. Cette technique de réduction des données consiste à modéliser le coefficient d’atténuation linéique d’un matériau par une combinaison linéaire des fonctions d’atténuation de deux matériaux de base. Deux approches, utilisant toutes les deux un apprentissage par calibrage, ont été adaptées pour notre application. La première est une adaptation de l’approche polynômiale standard, appliquée pour deux et trois canaux d’énergie. Un processus d’optimisation des seuils des canaux a été réalisé afin de trouver la configuration optimale des bandes d’énergie. Une étude sur le nombre de canaux a permis d’évaluer les limites de la formulation polynômiale. Pour aller plus loin dans l’exploitation du potentiel des nouveaux détecteurs, une approche statistique développée dans notre laboratoire a été adaptée pour la décomposition en base de matériaux. Elle peut se généraliser à un grand nombre de canaux (100 par exemple). Une comparaison des deux approches a été réalisée selon des critères de performance comme le bruit et la précision sur l’estimation des longueurs des matériaux traversés. La validation des deux approches étudiées sur des données expérimentales acquises en radiographie, dans notre laboratoire, avec des détecteurs spectrométriques, a montré une bonne quantification des constituants des matériaux, en accord avec les résultats obtenus en simulation
Scintillator based integrating detectors are used in conventional X-ray imaging systems. The new generation of energy-resolved semiconductor radiation detectors, based on CdTe/CdZnTe, allows counting the number of photons incident on the detector and measure their energy. The LDET laboratory developed pixelated spectrometric detectors for X-ray imaging, associated with a fast readout circuit, which allows working with high fluxes and while maintaining a good energy resolution. With this thesis, we bring our contribution to data processing acquired in radiographic and tomographic modes for material components quantification. Osteodensitometry was chosen as a medical application. Radiographic data was acquired by simulation with a detector which presents imperfections as charge sharing and pile-up. The methods chosen for data processing are based on a material decomposition approach. Basis material decomposition models the linear attenuation coefficient of a material as a linear combination of the attenuations of two basis materials based on the energy related information acquired in each energy bin. Two approaches based on a calibration step were adapted for our application. The first is the polynomial approach used for standard dual energy acquisitions, which was applied for two and three energies acquired with the energy-resolved detector. We searched the optimal configuration of bins. We evaluated the limits of the polynomial approach with a study on the number of channels. To go further and take benefit of the elevated number of bins acquired with the detectors developed in our laboratory, a statistical approach implemented in our laboratory was adapted for the material decomposition method for quantifying mineral content in bone. The two approaches were compared using figures of merit as bias and noise over the lengths of the materials traversed by X-rays. An experimental radiographic validation of the two approaches was done in our laboratory with a spectrometric detector. Results in material quantification reflect an agreement with the simulations

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Nachtane, Mourad. "Énergies marines renouvelables et étude des performances des matériaux composites : cas d'une hydrolienne". Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. http://www.theses.fr/2019ENTA0010.

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Abstract (sommario):

Les énergies marines renouvelables (EMR) apparaissent aujourd’hui comme une formidable opportunité et un véritable choix écologique et industriel pour répondre à la demande croissante de l’énergie et pour lutter contre le réchauffement climatique. Au cours de cette thèse, on se propose d’étudier l’un de ces types qui s’appelle l’énergie hydrolienne qui présente un immense potentiel dans le bouquet énergétique mondial. une nouvelle forme de pale d’une hydrolienne à axe horizontale a été développé par l’optimisation d’un hydrofoil existant en utilisant la méthode BEM (Blade Element Momentum) afin d’améliorer ses performances hydrodynamiques. La deuxième partie a été consacrée à étudier les performances mécaniques des matériaux composites comme composants structurels des pales d’hydrolienne et de la tuyère. Ces structures sont sujettes à de nombreux types de chargements, tels que les impacts de corps externes, la fatigue due à la variation des courants, mais également à diverses agressions liées à l’environnement marin telles que la variation de la température et l’humidité qui peuvent induire du vieillissement et de la corrosion. Une compréhension approfondie du comportement à long terme de ces parties mobiles est donc essentielle afin de doter les bureaux d’études, confrontés au dimensionnement des structures d’énergies marines, d’outils leur permettant de faire le choix des matériaux (couplefibre/matrice), architectures fibreuses (nappe, tissus), séquence d’empilement des stratifiées minimisant la sensibilité aux chargements appliqués des structures travaillantes. L’objectif final de cette thèse est le développement d’outils et de méthodologies tant numériques qu’expérimentales capables de simuler l’impact du courant et du comportement de ces systèmes de façon couplée ce qui constitue un enjeu majeur de dimensionnement. En effet le but est d’identifier les voies d’optimisation qui permettront d’aller sur la phase commerciale avec un gain de LCOE (Levelized Cost of Energy) substantiel
Recently, Renewable Marine Energies (RME) has emerged as a tremendous opportunity for a real ecological and industrial choice to meet the growing demands for energy and also to fight global warming. The study conducted in this thesis is with in this framework of research and is focused on the investigation of one of the most promising categories of RMEs which is tidal current turbine. A new hydrofoil for the turbine was designed using BEM (Blade Element Momentum) methods and CFD (Computational Fluid Dynamics) calculations with improved hydrodynamic efficiency. Furthermore, a series of numerical studies were conducted to investigate and examine the damage behavior of composite materials under critical loadings by developing DLOAD and VUMAT routines. This numerical study assisted in understanding the problems of structural lightening, resistance to fatigue and impact loading, and other degradation phenomena of themechanical properties of a composite turbine in severe marine environments and solving the needs of the manufactures. Moreover, study about the dynamic behavior of a composite/composite bonded assembly was also conducted because joint assembly plays a vital role in reducing the mass of the structure which is of extreme relevance in the field of marine and offshore structures. Another important obstacle regarding the application of composite and bonded structures in marine was the control of hygro-mechanical coupling. Therefore in this context, additional campaign of tests was carried out on bonded composite specimens by studying the hygrothermal effect on their dynamic behavior at different deformation rates using Hopkinson bar method. This hybrid study of hygro-thermal effect of the dynamic properties of the bonded composites will aid in optimization of the structures and to move into the commercial phase with a substantial gain in LCOE (Levelized Cost of Energy) in future

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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 (sommario):

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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Rapontchombo, Omanda Jessie. "Performances de garnitures frittées métalliques à basse teneur en cuivre pour les applications de freinage ferroviaire haute énergie". Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1I039/document.

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Abstract (sommario):

Les matériaux de garniture de frein ferroviaire haute énergie sont des composites à matrice métallique de formulations complexes et fortement hétérogènes. L’orientation vers ce type de matériau découle des nombreuses performances que le système de frein à disque doit assurer : tribologique (frottement, usure), thermomécaniques (intégrité en température), acoustiques (crissement). De nouvelles normes environnementales conduisent à des évolutions nécessaires des garnitures vers par exemple, des formulations à basse teneur en cuivre. La complexité des formulations conduit à des développements principalement empiriques. Il est proposé dans ce travail de développer des méthodologies améliorant la compréhension du lien entre la formulation des matériaux de friction et ses performances en freinage. Le premier volet des travaux exposés consiste en des caractérisations microstructurales couplées à des mesures de propriétés thermophysiques des matériaux. Celles-ci menées sur des matériaux neufs et après sollicitations de freinage ont montrées des évolutions significatives. Le second volet de l’étude concerne les essais à l’échelle réduite permettant d’atteindre des sollicitations analogues à celles durant des essais de performances à l’échelle 1. Les échantillons de dimensions réduites simplifient les analyses tribologiques. Le dernier volet des travaux s’intéresse aux aspects vibroacoustiques via des essais sur un système simplifié qui mettent en évidence le rôle du circuit tribologique. Outre ces apports méthodologiques, l’étude montre l’impact des axes de développement des nouvelles formulations. Des explications sont données sur les liens entre la formulation, propriétés et performances thermomécaniques, vibroacoustiques et tribologiques des garnitures. Tout comme les méthodologies proposées, elles doivent permettre d’améliorer les développements futurs
High energy railway brake materials are metallic matrix composite with complex and highly heterogeneous formulations. The technological choice towards this type of material for brake pads stems from the many performances that disc brake system must ensure: tribological performances (friction coefficient, wear), thermomechanical performances (integrity in temperature), acoustic performances (squeal). New international environmental standards, lead to evolutions of pad formulations, consisting of reduce copper content. Because of complexity of the formulations, the developments are empirical. It is proposed in this work to develop methodologies that improve the understanding of the link between the formulation of friction materials and their braking performances. The first part of the works consists of microstructural characterizations of the materials on new materials and after braking solicitations showing significant evolutions. The characterizations are coupled with measurements of the thermophysical properties. The second part of the study concerns reduced scale tests that achieve similar solicitations to full scale performance braking tests. Reduced scale samples simplify tribological analysis. The last part of the work focuses on vibroacoustic aspects by studying squeal tendency of a simplified system that highlight the role of the tribological circuit. In addition to these methodological contributions, the study shows the impact of the development axes of the new formulations. Explanations are given on the links between the formulation, properties and performances: thermomechanical, vibroacoustic and tribological. As the proposed methodologies, they must allow to improve prospective material developments

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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 (sommario):

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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Ernst, Emil. "Le principe de Saint-Venant, théorème et axiome. Une approche énergétique". Montpellier 2, 1995. http://www.theses.fr/1995MON20094.

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Abstract (sommario):

Le principe de saint-venant a ete aborde dans cette etude sous plusieurs angles. Nous avons d'abord determine les conditions les plus generales sous lesquelles une formulation du principe est encore envisageable, si toutefois la fonction deformation contrainte verifie les conditions de regularite usuelles pour les theories utilisant l'hypothese des petites perturbations ; de cette maniere, les limites naturelles du principe ont ete tracees. La condition classique demandant que le sous-domaine dont on determine l'energie de deformation soit eloigne des parties chargees de la frontiere a ete remplacee par une condition purement topologique, qui a l'avantage de caracteriser sans ambiguite les situations ou une formulation du principe reste possible. Ensuite, le cadre et les outils mathematiques mis en place dans les premiers chapitres sont effectivement employes pour formuler et demontrer une variante du principe de saint-venant pour le probleme de boussinesq. On peut, grace aux resultats ainsi obtenus, mieux saisir le role des conditions concernant le torseur des champs de chargements, classiquement associees aux principes. Enfin, a ete abordee le probleme de l'extension des methodes et resultats de la premiere partie au cas des materiaux elastiques en grandes deformations ; pour cela a ete definie une classe de materiaux pour lesquels, grace a leurs proprietes mecaniques standard, l'etude de la distribution de l'energie de deformation peut encore donner des indications sur l'allure des solutions. L'obtention d'une formulation du principe dans ce cas est a peine esquisse, mais les resultats obtenus vont dans le meme sens que ceux de la premiere partie de notre etude

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Koutti, Lahcen. "Étude de la densité électronique des phases paramagnétique et antiferromagnétique des monosulfures NiS, CoS et FeS de structure hexagonale dans l'approximation de la densité locale de spin". Metz, 1999. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1999/Koutti.Lahcen.SMZ9917.pdf.

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Abstract (sommario):

Nous avons étudié la densité de l'état fondamental des monosulfures FeS, Cos et NiS dans les phases antiferromagnétique et paramagnétique en utilisant les équations de Kohn-Sham. Ces équations sont représentées dans le formalisme des combinaisons linéaires d'orbitales atomiques (CLOA). Elles sont résolues de façon autocohérente dans le cadre de l'approximation de la densité locale de spin (LSDA), de l'approximation du gradient généralisé (GGA) et de la correction LSDA+ U ou U est l'interaction de Coulomb intra-site. Nous avons utilisé la structure hexagonale idéale de NiAs pour calculer la densité d'états électronique des monosulfures dans les deux phases magnétiques. L'organisation des états électronique doit expliquer la transition semi-conducteur-métal de FeS et NiS et le caractère métallique de CoS à toutes les températures. Dans l'approche LSDA nous avons précisé l'origine de la bande interdite de NiS en évaluant les influences respectives du champ cristallin, de l'énergie d'échange-corrélation et des paramètres du réseau. Nous avons montré que la diminution du paramètre c avait une action prédominante sur la suppression de la bande interdite. Pour FeS la comparaison entre la densité d'états calculée et les spectres de photoémission et de BIS permet l'identification des structures présentés dans les spectres expérimentaux. L'existence d'une bande interdite a pu être montré grâce à l'approximation LSDA + U. Le calcul de la densité d'états de CoS réalisé avec l'approximation LSDA montre que le composé est métallique en dessous et au dessus de la température de Néel. La simple LSDA est apte à décrire les propriétés électriques de FeS, CoS et NiS. Alors que la correction GGA n'apporte pas de modification significative aux résultats LSDA, l'approximation LSDA+U améliore la largeur de la bande interdite et la valeur du moment de spin pour FeS et NiS

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Guévelou, Simon. "Caractérisation des propriétés thermo-radiatives de mousses à structure numériquement contrôlée : vers le design d'absorbeurs solaires". Nantes, 2015. https://archive.bu.univ-nantes.fr/pollux/show/show?id=c466828e-38ff-4587-93c6-fb3b0099a5f0.

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Abstract (sommario):

Dans le cadre de l'ANR SEED OPTISOL, le Laboratoire de Thermocinétique de Nantes (LTN) a eu pour mission d’orienter la conception d’absorbeurs solaires innovants basés sur des mousses réfractaires poreuses. L'objectif est d'aider les élaborateurs (laboratoire CIRIMAT, société SiCAT) à mettre au point des mousses ayant des propriétés radiatives sélectives (absorbantes dans le domaine du visible, faiblement émissives dans le domaine de l'infrarouge) à partir d'objectifs énergétiques fixés par le laboratoire PROMES. Ces mousses doivent permettre d’alimenter en air chaud une turbine à gaz produisant de l'électricité. Ce sujet sur le développement d'énergie renouvelable présente un fort potentiel de développement. Durant cette thèse, le LTN s’est proposé, en collaboration avec l'IUSTI de Marseille, d'élaborer par méthodes numériques des mousses dont les microstructures sont contrôlées (porosité, surface volumique, géométrie/ dimension des pores et des brins). Nous pouvons disposer alors d’un jeu conséquent de mousses à partir duquel nous avons fait le lien entre les propriétés radiatives et les paramètres texturaux principaux via un code numérique iMorphRad, (C++, méthode de Monte-Carlo par lancer de rayon). Nous avons établi des lois robustes liant les propriétés radiatives (absorptance, coefficient d'absorption, coefficient de diffusion, fonction de phase) aux paramètres texturaux principaux. Les résultats de cette approche numérique permettent in fine de valider les modèles analytiques permettant de déterminer le rendement optimal de conversion solaire-chaleur via le choix judicieux d’une mousse à propriétés texturales maitrisées
As part of the ANR SEED OPTISOL the Laboratoire de Thermocinétique de Nantes (LTN) was tasked to guide the design of innovative solar absorbers based on refractory open-cells foams. The goal is to help material science research teams (laboratory CIRIMAT, Sicat company) to develop foams having selective radiative properties (high absorptivity in the visible range, low emissivity in the infrared range) from energy requirements set by the PROMES laboratory. These foams must allow to supply hot air to a gas turbine to produce electricity. This topic on renewable energy development has great potential for development. During this thesis, the LTN has developed, in collaboration with the laboratory IUSTI at Marseille, some numerical methods for designing foams with prescribed microstructure (porosity, density surface geometry / pore size and strands). We can then have a consistent set of foams from which we made the link between the radiative properties and major textural parameters through a numerical code iMorphRad, (C++, Monte-Carlo ray tracing). We have established robust laws connecting radiative properties (absorptance, absorption coefficient, scattering coefficient, scattering phase function) to the main textural parameters. The results of this numerical approach allows ultimately the validation of analytical models to determine the optimal solar-heat conversion through a judicious choice of a foam with pertinent textural properties

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Lê, Ngọc Huyền Trân. "Transformation de la biomasse aérienne de Miscanthus giganteus : aptitude à la dégradation enzymatique et valorisation des coproduits en agro-matériaux". Amiens, 2011. http://www.theses.fr/2011AMIE0100.

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Abstract (sommario):

L’utilisation de la biomasse végétale pour produire des matériaux durables ou encore de l’énergie suscite un intérêt croissant. Le miscanthus (Miscanthus giganteus) est une graminée à fort potentiel dans le domaine des biocarburants. La biomasse peut être récoltée « en vert » à l’automne pour un maximum de biomasse ou « en sec » en hiver. L’objectif de cette étude est d’une part préciser l’impact des modalités de récolte du miscanthus (précoce, tardif) sur la composition chimique et l’aptitude à la saccharification enzymatique de la biomasse aérienne pour produire du bioéthanol de seconde génération et d’autre part évaluer une possible valorisation des résidus de cette saccharification en agro-matériaux. La date de récolte influence la qualité chimique de la biomasse au niveau de la proportion de la fraction soluble et dans une moindre mesure la qualité intrinsèque des parois. L’hétérogénéité chimique des organes s’accompagne d’une susceptibilité variable aux enzymes de saccharification. Le miscanthus est très récalcitrant à la dégradation enzymatique et nécessite un prétraitement. Le prétraitement à l’ammoniaque est plus efficace que le prétraitement à l’acide et permet de révéler l’impact de la date de la récolte sur la saccharification enzymatique : le taux de conversion de la biomasse précoce est supérieur au rendement obtenu pour la récolte tardive. Cette étude a ensuite été consacrée à la valorisation des coproduits solides dans l’élaboration de matériaux cimentaires ou composites autoliés par thermocompression. Les matériaux cimentaires possèdent une bonne ouvrabilité et des résistances mécaniques intéressantes. Le traitement enzymatique des lignocelluloses ne permet pas de lever le retard de prise important des bétons lignocellulosiques. Contrairement au miscanthus non traité, les coproduits de la saccharification de la biomasse prétraitée par l’acide ou l’ammoniaque permettent l’obtention de composites autoliés. Une utilisation à des fins industrielles de ces composites nécessite toutefois une amélioration de leurs propriétés d’usages
The use of plant resources in renewable materials and energy is receiving increased interest. In this respect, Miscanthus (Miscanthus giganteus) is a perennial grass showing great potential as a raw material for bioethanol production. The plant biomass can be harvested at different dates, in autumn (early harvest) in order to maximize yield, and in winter (delayed harvest). The main objectives were first to evaluate the impact of harvesting date (early, late) on the chemical composition susceptibility to enzymatic saccharification of miscanthus aiming at production second generation bioethanol, second to explore the use of lignocellulosic byproduct into agromaterials. The proportion of soluble fraction is mainly affected by the harvesting date while few change occurred in the cell wall composition. Chemical heterogeneity according to the type of organ leads to variation in susceptibility to saccharification. Owing to its high recalcitrance towards enzymatic conversion, a chemical pretreatment is required. Ammonia pretreated biomass is more prone to saccharification compared to acid treated samples. Following ammonia treatment, early harvested biomass is shown to be more efficiently converted by enzymes than a diluted acid pretreatment. Then the use of solid byproducts into cementitious material and self-binding fiberboards is explored. The obtained cementitious material had a great workability and interesting mechanical properties. Enzymatic treatment does not improve the delay in the setting time of the lignocellulosic composite. In contrast to the raw miscanthus, fiberboards are obtained by hot-pressing of byproducts from the saccharified biomass. Nevertheless, industrial applications would still require further improvements of the composites properties

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Bonfante, Gwenaël. "Electromouillage et fiabilité : investigation de matériaux diélectriques et de couches minces hydrophobes". Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1289.

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Abstract (sommario):

Dans le but d'améliorer la fiabilité des technologies utilisant l'électromouillage, l'objectif de cette thèse est d'étudier les mécanismes de vieillissement de matériaux diélectriques et hydrophobes utilisés en électromouillage et d'appliquer ensuite le protocole de caractérisation établi, à de nouveaux matériaux. Cette thèse s'articule en trois parties. Dans une première partie, afin de caractériser finement les propriétés d'hydrophobie de surfaces et de déterminer plus particulièrement leur polarité, nous avons mis au point une méthode de mesure de la polarité de surface basée sur le mouillage de deux liquides sur une surface, ce qui apporte une précision accrue avec un minimum de mesures. Dans une deuxième partie, nous avons étudié différents revêtements utilisés en électromouillage avant et après vieillissement. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés aux films hydrophobes largement utilisés dans les systèmes optiques et de micro-laboratoires comme le Fluoropel©, le Cytop© et le parylène C. Cette étude montre une altération non négligeable des performances des matériaux de manière reproductible. L'hystérésis de mouillage, l'angle de contact au repos ainsi que les propriétés de cohésion des couches ont été étudiés afin de mettre en évidence les paramètres critiques à la durée de vie.Dans la dernière partie, nous avons cherché à mettre au point une méthode de dépôt d'un nouveau matériau hydrophobe par deux techniques de synthèse ; la voie sol-gel et la pulvérisation cathodique (PVD). Ainsi, un sol de précurseur à base du métal applicable pour la préparation de couches minces de son oxyde a été élaboré. La solution est obtenue à partir d'un précurseur synthétisé au laboratoire et stabilisée par des chélatants (acétylacétone). La stabilité de la solution ainsi que la procédure de dépôt sont présentées et les revêtements recuits déposés par sol-gel et PVD sont caractérisés par DRX et d'un point de vue morphologique (MEB, microscope optique…). Si, il fut possible de préparer par la méthode sol-gel des films de 300nm couvrants, leur forte rugosité n'a pas permis de les tester en électromouillage. Par la méthode PVD, nous avons pu réaliser des couches de 400 nm d'épaisseur, très lisses et utilisables en électromouillage. Ces films donnent de très bons résultats en électromouillage sur substrats plans et en lentilles liquides
In order to increase the technologies reliability using electrowetting, this work aims to study the mechanisms of ageing on dielectric and hydrophobic materials used in electrowetting as well and to apply this study to new materials. This thesis is composed of three parts.First, to be able to characterize precisely the hydrophobic properties of these surfaces and especially their surface polarity, we established a method to measure the surface polarity based on wettability of two liquids on a surface permitting a better precision with less measurements. In a second part, we studied different films used in electrowetting before and after ageing around 90°C for one week in order to simulate a long term ageing at an ambient temperature. Widely used hydrophobic coating used in optical systems and lab-on-chip will be mainly characterized such as Fluoropel©, Cytop© and parylène C. This work shows the visible alteration of material performances in a reproducible way. Wetting hysteresis and natural contact angle with the cohesive properties of the coatings are studied in order to establish critical parameters for the life time.Finally, we tried to establish a method to deposit a hydrophobic metal oxide coating by two ways, sol-gel technic with dip-coating deposition and by PVD. A precursor sol made of the metal usable to deposit its oxide thin films has been elaborated. The solution is prepared from the synthesized precursor and stabilized by chelatant (acetylacetone). The solution stability as well as the deposition method used are presented and the annealed coatings deposited by sol-gel and PVD are characterized by XRD and morphologically (SEM, optic microscope …). By the sol-gel method, covering coatings of about 300nm have been made. However, because of the roughness, no electrowetting experiments could have been achieved. By PVD, we have deposited coatings of 400nm thickness, very smooth and usable in electrowetting. These coatings give very good results in electrowetting on plane substrates and liquid lenses

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Jullien, Céline. "Caractère hygiènique des matériaux utilisés dans les agro-industries - Contribution des caractéristiques de surface des micro-organismes (spores de BACILLUS) et des matériaux". Compiègne, 2001. http://www.theses.fr/2001COMP1372.

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Abstract (sommario):

La faculté des micro-organismes à adhérer à des supports inertes est une propriété reconnue et largement décrite. Dans l'industrie agroalimentaire, la présence de micro-organismes adhérents représente une source de contamination qui peut se traduire par l'altération des produits, et être dans certains cas à l'origine de toxiinfections alimentaires. Les spores de Bacillus, et plus particulièrement de Bacillus cereus, font partie des micro-organismes fréquemment isolés sur les chaînes de production agro-industrielles. En plus d'une capacité à adhérer particulièrement élevée, ce micro-organisme possède une grande résistance aux produits détergents et désinfectants, ainsi qu'aux traitements thermiques. Afin de réduire ou de prévenir le risque de contamination, des méthodes préventives, axées sur l'amélioration de la conception hygiénique des équipements, sont actuellement développées et soumises à réglementation au niveau européen par la Directive 98/37/EC (1998). Dans ce contexte, les principaux objectifs de ce travail de thèse étaient de mettre en évidence l'influence respective des propriétés de surface du matériau et des spores de Bacillus sur l'adhésion et la résistance aux procédures de Nettoyage En Place (NEP). Des matériaux de structures chimiques très différentes (verre, polymères, acier) ou semblables (aciers inoxydables) ont été comparés. L'influence des structures superficielles des spores telles que l'exosporium ou les curli a également été étudiée, et des méthodes permettant de mettre en évidence la présence de micro-organismes ou de souillures organiques à la surface des matériaux ont été envisagées. Parmi les paramètres topographiques et physico-chimiques, le rôle du RA et du Rz et des composantes acido-basiques a été mis en évidence dans l'adhésion des spores de B. Cereus lorsque des matériaux de verre, acier et polymères sont comparés. En revanche, Rz et RPK sont les seuls paramètres qui ont pu être corrélés avec le statut hygiénique des aciers inoxydables. De plus, l'hydrophobicité de surface des spores et la présence d'exosporium et de curli semblent favoriser leur adhésion et leur résistance aux procédures de nettoyage. Un état de surface " vieilli " a été simulé par l'alternance de cycles d'encrassement et de NEP. Il se traduit par le développement d'un film carboné relativement homogène à la surface des aciers inoxydables, et non localisé au niveau des défauts de surface. Cette modification globale de l'état de surface a pour conséquence un abaissement du statut hygiénique des matériaux testés. Cette étude a montré que le taux de contamination du support semble plus affecté par les propriétés des micro-organismes (spores de Bacillus cereus ou spores de Bacillus subtilis) que par les propriétés du support lui même. Au contraire, les caractéristiques du support sont apparues significatives dans la résistance des spores aux procédures de NEP. Enfin, il apparaît clairement que la prise en compte du vieillissement est nécessaire dans l'étude du comportement hygiénique des matériaux
Bacterial adhesion is a well known and frequently observed phenomenon described in a wide range of applications. In the food industry, bacterial adhesion can be a potential risk for food contamination, and consecutive food spoilage or infectious disease. Bacillus spores, more particularly these of Bacillus cereus, are frequently isolated from food processing equipment surfaces. This micro-organism exhibits a high ability to adhere and to resist to heat and chemical treatments. Among solutions considered to prevent or reduce the potential risks of contamination, the hygienic conception of equipment has been taken into account by regulatory authorities in the European Union "Machine Directive" 98/37/EC (EU Council Directive, 1998). In this context, the main objective of this thesis work was to put in evidence the respective influence of material and spore surface properties on adhesion and resistance to Cleaning In Place (CIP) procedures. Materials with various (glass, steel and polymers) or similar (stainless steels) chemical structures were studied. The role of spore morphological structures (exosporium or curli) was investigated, and methods to detect adhering micro-organisms or soils were elaborated. Among topographic and physicochemical properties, RA and Rz as well as acido-basic components appeared significant on adhesion ; whereas Rz and RPK were the only parameters related to the hygienic level of stainless steels. It also seemed that bacterial surface hydrophobicity as well as curli and exosporium enhanced spore attachment and resistance to cleaning procedures. An ageing procedure was performed on materials by successive soiling and CIP procedure on a pilot plant. This conditioning procedure was found to induce the growth of an organic homogeneous film on stainless steel surfaces, not only localised in the surface defaults, raising the evidence of lowered hygienic level of the surface. This study allowed to conclude that the level of adhering spores was more influenced by micro¬organisms surface characteristics (Bacillus cereus or Bacillus subtilis spores) than by the material surface itself. Conversely, material surface characteristics appeared to influence the resistance of adhering spores to CIP procedures. Finally, it clearly appeared that ageing procedure should be taken into account for further investigations on hygienic properties of the surfaces

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Debeaux, Sébastien. "Récupération d'énergie issue des déformations de structures aéronautiques à l'aide de matériaux piézoélectriques". Mémoire, Université de Sherbrooke, 2012. http://hdl.handle.net/11143/6169.

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Abstract (sommario):

Résumé: La maintenance des structures aéronautiques (fuselage, ailes) est une opération majeure très onéreuse. Elle requiert l'immobilisation des appareils ainsi que le démontage de certaines de leurs parties afin de procéder à leur inspection. Pour permettre une surveillance in situ, des capteurs et actionneurs ont peu à peu été intégrés aux structures aéronautiques. L'utilisation de capteurs et actionneurs sans fil est attirante du fait qu'elle n'implique pas de câblage des noeuds (gain de poids et de coût). Ces noeuds doivent néanmoins être auto-alimentés afin d'être réellement viables_ L'idée est donc de convertir l'énergie mécanique (vibrations) disponible dans les structures d'avions en électricité en utilisant des matériaux piézoélectriques. Les travaux effectués dans ce mémoire permettent d'évaluer le potentiel des récupérateurs d'énergie basés sur les déformations (différents des récupérateurs inertiels) pour alimenter des noeuds sans fil embarqués sur des structures d'avions. Pour cela, des modèles simples sont utilisés pour décrire le comportement dynamique typique des parties de l'avion : une poutre représente l'aile soumise à des charges aérodynamiques et une plaque représente un panneau de fuselage soumis à des champs de pression (bruit de jet et couche limite turbulente). Des matériaux piézoélectriques aussi différents que le PZT monolithique, le composite piézo-fibres et le Polyfluorure de Vinylidêne (PVDF) sont testés dans le but d'évaluer l'influence de leurs caractéristiques (taille, polarisation, capacité, forme des électrodes...) sur la puissance électrique récupérée. Les résultats montrent que pour une excitation aéronautique typique de la poutre (10 Hz et 56 udef), l'énergie produite est de l'ordre de 40 mi pour le PZT monolithique pour une durée de charge de 7 minutes. D'après la littérature, cette énergie est suffisante pour faire des transmissions RF (25 pi). Mais pour d'autres types d'excitations (par exemple le buit de bruit de jet des réacteurs d'avion), il faudra 25 minutes pour produire une énergie de 1 mJ pour le même type de piézoélectrique. L'inconvénient est qu'il faudra attendre de nombreuses secondes avant de charger la batterie du récupérateur d'énergie. Si l'on considère que plusieurs autres organes devront consommer de l'énergie en parallèle, le temps en chaque cycle pourra être de plusieurs minutes. Par conséquent, les récupérateurs d'énergie basés sur les déformations peuvent être utilisés pour alimenter des nœuds sans fil même s'ils ne permettent pas des mesures en temps réel. Cependant, cette approche est une manière simple et pratique de collecter de l'énergie que les autres types de récupérateurs (inertiel, solaire...) puisqu'elle nécessite seulement le collage du matériau piézoélectrique sur la surface vibrante. Enfin, il en ressortira des conseils de dimensionnement pour ce type de récupérateur afin d'en optimiser l'utilisation à partir d'une excitation donnée.||Abstract: Aerospace structural maintenance (fuselage, wings) is a major component of operational costs which requires aircraft to be grounded and some of its parts to be dismantled in order to proceed to inspection. In order to allow in situ monitoring, Structural Health Monitoring (SHM) has been proposed where sensors and actuators are integrated on the structure. To avoid extensive wiring of the nodes, wireless sensors and actuators are attractive but should be self powered to fully benefit from them. One idea is to convert the mechanical energy (vibrations) available all over an aircraft into electricity using piezoelectric materials. This work investigates the potential of strain-based energy harvesters (as opposed to inertial harvesters) to supply wireless nodes on typical aircraft structures. A simple model is used to describe typical dynamic behavior of aircraft components: a beam representing the whole wing subjected to aerodynamic loading and a plate representing a fuselage panel subjected to pressure fields (jet noise and turbulent boundary layer). Various configurations of piezoelectric materials are tested such as bulk PZT, PZT fiber composite and Polyvinylidene Fluoride (PVDF) in order to evaluate the influence of their characteristics (size, polarization, electrodes' shape, capacitance...) on the harvested power. The results show that for a typical aerospace excitation of the beam (10 Hz and 56 mudef), the energy produced is up to 40 mJ with bulk PZT for a 7 minutes loading time. From the literature, this appears sufficient for RF transmission (25 muJ). For other excitation sources (for instance jet noise), the energy produced is up to only 1 mJ with bulk PZT for a 25 minutes loading time. The drawback is that we should wait for several seconds in order to charge the harvester's battery. And, considering that many other components than the RF transceiver will require energy in the meantime, the time laps between two' measures could increase to several minutes. Therefore, strain-based energy harvester could be used for supplying wireless sensor nodes but they would not allow real time measurement. However this approach is a simple and convenient way to scavenge energy compared to other kinds of harvesters (inertial, solar...) since it amounts to bonding a piezoelectric material on a flexible surface. Some design advices are eventually proposed for this kind of harvesters. They could be used for designing a harvester able to produce desired power from a known excitation.[symboles non conformes]

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Benmedakhene, Salim. "Étude phénoménologique du comportement à l'impact des matériaux composites". Compiègne, 1996. http://www.theses.fr/1996COMPD918.

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Abstract (sommario):

Dans cette étude, l'analyse du comportement a l'impact et la modélisation du comportement endommageable impliquent la connaissance des mécanismes mis en jeu dans le transfert de l'énergie. Une modélisation de l'endommagement basée sur un bilan énergétique semble adéquate pour décrire l'impact à basse vitesse. En d'autres termes, un schéma d'évolution de l'endommagement est recherche par l'intermédiaire de variables susceptibles de permettre le calcul de l'énergie absorbée. Cette approche globale permet, à partir d'hypothèses simplificatrices, d'obtenir des résultats assez proches de l'expérience. L'étude du comportement résiduel a mis en évidence l'interaction des endommagements et des ruptures dans les matériaux avec le type de sollicitations résiduelles. Les résultats des essais post-impact choc Charpy et poids tombant sont en parfaite corrélation. En effet, à partir du moment ou l'endommagement se situe dans une structure de géométrie finie, la zone endommagée contrôle directement le comportement de cette structure. Ceci est schématisé par une loi qui repose sur le fait que la résistance d'une chaîne est gouvernée par celle de son maillon le plus faible.

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Gharbi, Tasnim. "Bicouches Cuivre/oxyde : propriétés optiques, géométriques et structurales, énergie d’activation et SPR". Electronic Thesis or Diss., Troyes, 2022. http://www.theses.fr/2022TROY0009.

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Abstract (sommario):

L'objectif de cette thèse est de déterminer conjointementles épaisseurs et la permittivité relative de bicouches de Cuivre et d’oxyde à partir de mesures d’absorbance. Les hypothèses sur le type d’oxyde et les modèles d’inclusion d’air sont comparées, mises en œuvre et exploitées. Les meilleurs modèles en terme de qualité d’ajustement aux données expérimentales sont reliés à la structure des matériaux. Ce problème inverse est résolu en utilisant des métaheuristiques : PSO (Particle Swarm Optimization), ABC (Artificial Bee Colony) et EM (EvolutionaryMethod) qui sont comparées. Ces méthodes sont hybridées avec les méthodes du gradient et de Nelder-Mead. Les résultats obtenus sont utilisés pour évaluer et discuter l’énergie d’activation de l’oxyde de cuivre et pour étudier les propriétés d’un capteur SPR (Surface Plasmon Resonance) utilisant ce type de bicouche Cuivre/Oxyde
The main purpose of this thesis is to determine simultaneously the thicknesses and the relative permittivity of copper and oxide bilayers from absorbance measurements. We compare and analyze the assumptions on oxide type and air inclusion models. We discuss the best models in terms of goodness off it to experimental data to provide the structure of the materials. We solve this inverse problem by using metaheuristics:PSO (Particle Swarm Optimization), ABC (Artificial Bee Colony) and EM (Evolutionary Method). We compare these methods including hybridization with the gradient and Nelder-Mead methods. We use the results obtained to evaluate and discuss theactivation energy of copper oxide and to study theproperties of an SPR (Surface Plasmon Resonance) sensor using this type of copper/oxide bilayer

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Salameh, Chrystelle Mounir. "Synthèse de matériaux nitrures fonctionnels à base de bore ou d'aluminium pour des applications en énergie (production et stockage de l'hydrogène)". Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20157/document.

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Abstract (sommario):

Les matériaux céramiques poreux présentent des propriétés de grand intérêt grâce à leur potentiel dans les applications de l'énergie. L'objectif général de cette thèse concerne le développement de matériaux (carbo)nitrures pour la production et le stockage de l'hydrogène (synthèse, caractérisation, propriétés et applications). La voie polymère précéramique, offrant un grand nombre de possibilités dans la chimie et la science des céramiques, est utilisée pour élaborer ces matériaux. Tout d'abord, nous avons préparé les systèmes binaires poreux tels que AlN et BN en répliquant la structure du CMK-3 et du charbon actif. Après pyrolyse, nous avons démontré la faisabilité de produire des nitrures avec une porosité adaptée. Par ailleurs, en couplant la voie polymère précéramique avec la technologie des aérogels, nous avons réussi à préparer des aérogels AlN et BN avec une porosité relativement élevée. Nous avons évalué le potentiel de ces matériaux poreux pour le nanoconfinement de deux hydrures chimiques, l'alanate de sodium et l'ammoniaborane, respectivement. Dans les deux cas, la nanoconfinement a déstabilisé le réseau de l'hydrure et a permis la libération de H2 à de basses températures ; en outre, dans le cas de l'ammoniaborane confiné, aucun sous-produit gazeux indésirable n'a été détectée, ce qui confirme la pureté du H2 dégagé. Deuxièmement, nous avons préparé des systèmes quaternaires poreux par association de AlN/BN avec des céramiques à base de silicium. En particulier, nous avons élaboré des céramiques SiAlCN en utilisant deux approches: la voie à « 2 sources » et la voie à « source unique ». En ce qui concerne la première, nous avons préparé des matériaux mésoporeux ordonnés qui ont été utilisés comme supports catalytiques pour l'hydrolyse d'une solution alcaline de borohydrure de sodium. Nous avons réussi à générer du H2 avec des cinétiques élevées. En ce qui concerne la seconde approche, le travail a porté sur l'étude de la chimie de matériaux SiAlCN et SiBCN. Des mousses cellulaires SiAlCN ont été préparées par l'utilisation de charges sacrificielles
Porous inorganic materials are of great interest owing to their potential in energy applications. The general objective of the present thesis concerns the development of functional (carbo)nitrides for hydrogen generation and storage (material design, elaboration, properties and applications). The PDCs route, which offers a large number of opportunities in chemistry and ceramic sciences, has been applied to produce functional (carbo)nitrides materials. Firstly, we prepared porous binary systems such as AlN and BN by replicating the structure of CMK-3 and that of activated carbon. After pyrolysis and removal of the template, we demonstrated the feasibility of producing nitrides with tailored porosity. Moreover, by coupling the PDCs route with the aerogel technology, we succeeded in preparing polymer-derived AlN and BN aerogels. We assessed the potential of these porous AlN and BN materials in nanoconfinement of two chemical hydrides, namely sodium alanate and ammoniaborane, respectively. In both cases, the nanoconfinement destabilized the network of the hydride and favored the release of H2 at low temperature. Besides, in the case of nanoconfined ammoniaborane, no evolution of undesired gaseous by-products was observed, which means that pure hydrogen was produced in our conditions. Secondly, we prepared porous quaternary systems through the association of AlN/BN with Si-based ceramics. In particular, we investigated the preparation of SiAlCN with tailored porosity by using two approaches: the “molecular building block” and “single-source precursor” approaches. Concerning the former, we investigated the preparation of ordered mesoporous materials to be used as catalytic supports for hydrolysis of alkaline solution of sodium borohydride. We succeeded in generating high amounts of H2 with attractive kinetics. Concerning the latter approach, the work was focused on the investigation of the chemistry of SiAlCN and SiBCN materials with a particular focus on the elaboration of SiAlCN microcellular foams by a sacrificial processing route

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Talbourdet, Anaëlle. "Structures textiles piézoélectriques à base de PVDF pour la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique". Thesis, Lille, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I067.

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Abstract (sommario):

Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet Autonotex et vise à développer un textile connecté et autonome en énergie. Le textile permettra de monitorer des draps médicaux et des sous-vêtements professionnels. Le principal objectif est de s’affranchir des batteries traditionnelles dans les smart textiles et développer un textile qui utilisera les mouvements du corps humain comme source d’énergie pour alimenter les capteurs placés aux endroits stratégiques sur les vêtements. Pour relever ce challenge, le projet Autonotex s’est basé sur le développement de nouvelles fibres piézoélectriques. Ces matériaux permettent de générer un fort potentiel électrique lorsqu’ils sont soumis à des sollicitations mécaniques. Dans un contexte textile, le polymère polyfluorure de vinylidène (PVDF) a été utilisé pour la production de multi-filaments par procédé de filage en voie fondue. Ce polymère est connu pour son caractère piézoélectrique lorsqu’il se trouve dans une certaine conformation cristalline. Le premier enjeu du sujet de thèse est donc d’optimiser cette phase lors du procédé de production des filaments. Par la suite, deux stratégies ont été envisagées. Dans un premier cas, les filaments 100 % PVDF sont utilisés pour la fabrication d’étoffes textiles qui une fois instrumentées par des électrodes permettent de générer une tension de sortie électrique. Un premier prototype d’une étoffe piézoélectrique couplée à des électrodes imprimées en 3D a permis de vérifier la faisabilité du dispositif. La seconde stratégie a été de développer un filament tricomposant, formé par le polymère piézoélectrique et deux couches de composites polymères conducteurs jouant le rôle d’électrodes
This study is part of the Autonotex project and aims to develop a connected and autonomous energy textile. The textile is intended for the manufacture of medical sheets monitoring patients and professional underwear. The main objective is to overcome the traditional batteries in smart textiles and develop a textile that will use the movements of the human body as a battery to power sensors placed strategically on clothing. To meet this challenge, the Autonotex project is focused in part on the development of new piezoelectric fibers. These materials generate a high electrical potential when subjected to mechanical stresses. In this new context, poly(vinylidene fluoride) (PVDF) polymer can be used to produce multi-filaments by melt spinning process. This polymer is known for its piezoelectric property linked its crystalline forms. The first issue of the PhD subject is to optimize this phase during the process of production of the filaments. Subsequently, two strategies were considered. In a first case, the 100% PVDF filaments are used for the production of textile fabrics which, once instrumented by electrodes, generate an electrical output voltage. A first prototype of a piezoelectric fabric coupled to electrodes by 3D-printing allows checking the feasibility of the plan. The second strategy was to develop a tri-component filament formed by the piezoelectric polymer and two layers of conducting polymer composites acting as external/internal electrodes

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Jakani, Mohamed. "Etude par photoélectrochimie de matériaux photosensibles au rayonnement visible : oxydes présentant des transitions d→d, f→d et d→s". Bordeaux 1, 1985. http://www.theses.fr/1985BOR10578.

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Abstract (sommario):

L'etude photoelectrochimique a permis de mettre en evidence sur les materiaux photosensibles etudies trois types de transfert effectif de charge; d->; f->d; d->s. Les transitions d->d, explorees sur fe::(2)tio::(4) donnent lieu, malgre une conductivite de type p, a un photocourant anodique. Les transitions f->d et d->s mises en evidence respectivement dans les titanates de terres rares (ln) et l'oxyde de zinc dope par des ions de transition (m) ne conduisent a un photocourant dans le visible que lorsque les niveaux fondamentaux associes a ln et m sont situes a l'interieur de la bande interdite quelle que soit la position des etats spectroscopiques excites. De plus l'etude par impedancemetrie de l'interface zno: cooeelectrolyte a montre que les etats de surface participent activement a la photoreponse dans le visible

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Beldjoudi, Guillaume Nordine. "Approche multi-énergies associée à un détecteur spectrométrique rayons X pour l’identification de matériaux". Thesis, Lyon, INSA, 2011. http://www.theses.fr/2011ISAL0082/document.

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Abstract (sommario):

Le développement des détecteurs de rayons X en comptage à base de semiconducteurs est en plein essor depuis une dizaine d’années, et des applications aussi bien dans le domaine médical que dans le domaine du contrôle non destructif sont envisagées. Ces détecteurs permettent en effet de réaliser des mesures à des énergies multiples en une seule acquisition, et ce avec une excellente séparation énergétique. Depuis les années 2008-2009, il semble qu’une véritable course se soit lancée pour le développement de détecteur permettant des mesures multi-énergies sur un nombre toujours plus nombreux de bandes d’énergies. Cependant, à ce jour, parmi l’ensemble des travaux qui ont été réalisés, l’intérêt de réaliser des mesures sur un grand nombre d’énergies n’a pas été démontré pour l’identification de matériaux. Dans le cadre d’une étude en sécurité, nous avons évalué l’intérêt lié à l’utilisation de détecteurs de rayons X en comptage permettant la réalisation de mesures sur plusieurs bandes d’énergies. Le domaine applicatif étudié concerne l’identification de matériaux dans les bagages des voyageurs. Nous avons tout d’abord développé une méthode originale d’identification de matériaux homogènes applicable à tout type de détecteur multi-énergies. Dans un premier temps, nous avons étudié, en simulation, l’évolution des performances d’identification de matériaux avec l’augmentation du nombre de bandes d’énergies de comptage. Un processus d’optimisation a été réalisé dans le but de déterminer, pour certaines configurations, une géométrie optimale des bandes d’énergies de comptage. Dans un second temps, les conséquences résultant de la prise en compte de la fonction de réponse du détecteur ont été quantifiées par la simulation de différents effets détecteurs (partage de charge, résolution en énergie). Une validation expérimentale a enfin pu être effectuée en utilisant un détecteur spectrométrique en comptage. À partir des mesures réalisées avec un tel détecteur, un regroupement des données nous a permis d’évaluer les performances d’identification de détecteurs possédant un nombre de bandes d’énergies de comptage différent. Enfin, nous avons mené une étude préliminaire sur la transposition à la tomographie multi-énergies de la méthode d’identification de matériaux homogènes développée initialement en radiographie. Cette modalité d’imagerie permet alors l’identification de matériaux superposés
The development of X-ray photon counting detectors based on semiconductors has grown up over the last ten years, and applications in medicine, in security and in nondestructive testing are under study. These detectors make it possible to perform measurements at multiple energies in a single acquisition, with an excellent energetic separation. Since the years 2008-2009, it seems that a real race started for the development of detectors performing multi-energetic measurements on an increasing number of energy bands. However, today, within the works already done, the interest of performing measurements on a large number of energies has not been demonstrated for material identification. As part of a study in homeland security, we assessed the interest of using Xray counting detectors that perform measurements on multiple energy bands. The considered field of interest is material identification in the luggage of travelers. We first developed an original method for identifying single materials. This method is applicable to any type of multi-energy detector. In a first time, we studied in simulation the evolution of the performance for identifying materials with the increasing number of energy bands. An optimization process was carried out to determine, for certain configurations, an optimal geometry of the energy bands.In a second step, the consequences of taking into account the detector response function were quantified by simulating different sensors effects (charge sharing, energy resolution). An experimental validation has been performed by using a counting spectrometric detector. From the measurements experimentally obtained with such a detector, combining the data allowed us to evaluate the identification performance that would have detectors possessing a different number of energy bands. Finally, we conducted a preliminary study on the transposition of the identification method initially developed for radiography to the multi-energy computed tomography. This imaging modality allows to identify superimposed materials

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Santugini-Repiquet, Kévin. "Matériaux ferromagnétiques : influence d'un espaceur mince non magnétique, et homogénéisation d'agencements multicouches, en présence de couplage sur la frontière". Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007857.

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Abstract (sommario):

Les matériaux ferromagnétiques jouent un rôle primordial dans les applications industrielles. Dans le cadre du modèle micromagnétique de Brown (1940), nous étudions l'influence d'un espaceur mince non magnétique sur le comportement d'un corps ferromagnétique. l'évolution dynamique est modélisée par l'équation de Landau-Lifchitz. Nous tenons compte des phénomènes de surface sur l'espaceur : le super-échange et l'anisotropie surfacique. Après avoir étudié le problème d'existence de cette équation en présence des termes de surfaces, nous établissons rigoureusement une condition équivalente de bord qui simule l'épaisseur de l'espaceur sur un domaine avec un espaceur sans épaisseur. Nous calculons lors les états d'équilibres et la susceptibilité hyperfréquence pour certaines configurations magnétiques. Dans une deuxième phase, nous homogénéisons l'équation de Landau-Lifchitz en domaine perforé et pour des agencements multicouches.

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