Letteratura scientifica selezionata sul tema "Film électrodéposé"

Cet article présente l'utilisation réussie de films minces électrodéposés de birnessite, un matériau non toxique à base d'un élément abondant, en tant que matériau d'électrode pour le développement d'un traitement électrochimique simple, efficace, peu onéreux et facile à mettre en œuvre dans des conditions très douces, pour dégrader et minéraliser des polluants organiques. L'idée originale consiste à coupler les propriétés oxydantes naturelles de la birnessite à un traitement d'oxydation électrochimique dans le but d'augmenter ses capacités de dégradation. Deux polluants pertinents ont été testés. Le glyphosate (N-(phosphonométhyl) glycine) est le principe actif du Roundup(r), un herbicide à large spectre le plus utilisé dans le monde. En raison de cette utilisation intensive, le glyphosate est un des pesticides le plus retrouvé dans l'environnement. L'AMPA (acide aminométhylphosphonique) est le principal métabolite du glyphosate, plus toxique et persistant que son parent. Ce composé peut provenir aussi de la dégradation des acides phosphoniques présents dans les détergents, et c'est pourquoi l'AMPA se retrouve également très fréquemment dans l'environnement, notamment en milieu urbain, et très récemment en milieu marin. De très bonnes capacités de minéralisation ont été obtenues pour ces deux polluants (0,720 g glyphosate minéralisé / g birnessite ; 0,105 g AMPA minéralisé / g birnessite) à des coûts énergétiques très bas, ce qui permet d'envisager des applications potentielles pour des traitements soit à des concentrations de niveau environnemental en complément de traitements existants, soit directement à la source de pollution.

La thèse vise à développer des capteurs résistifs à base de polyaniline électrosynthétisée pour détecter l’ammoniac à faible concentration (ppb). La polyaniline est un polymère conducteur choisi pour sa conductivité électrique élevée, sa flexibilité et sa stabilité thermique. L’influence de la nature de l’acide, la présence de surfactant et l’utilisation d’aniline fluorée lors de l’électropolymérisation a été étudiée. Ainsi, la synthèse et l’optimisation du film polymère ont été réalisées par électrochimie accompagnées d’une étude complète de sa morphologie, de sa rugosité et de ses propriétés physico-chimiques. Puis, l’impact de la formulation sur la réponse à l’ammoniac a été caractérisé. L’étude des performances métrologiques (réversibilité, répétabilité, sensibilité, reproductibilité, limite de détection, influence de l’humidité et sélectivité) a été menée dans des conditions contrôlées de température et d’humidité relative. La réponse des capteurs s’est avérée être influencée par la nature des contre-ions présents dans le film polymère. Ainsi les films de polyaniline/acide camphorsulfonique permettent d’obtenir des films très reproductibles, réversibles, stables à l’humidité et sensibles avec une limite de détection de 4 ppb. L’ajout de surfactant permet d’offrir une meilleure sensibilité. L’ajout d’aniline fluorée permet également d’améliorer les performances des capteurs notamment en limitant l’influence de l’humidité
The thesis aims to develop electrosynthesized polyaniline-based resistive sensors to detect ammonia at low concentrations (ppb). Polyaniline is a conductive polymer chosen for its high electrical conductivity, flexibility and thermal stability. The influence of the nature of the acid, the presence of surfactant and the use of fluorinated aniline during electropolymerization was studied. Thus, the synthesis and optimization of the polymer film were carried out by electrochemistry accompanied by a complete study of its morphology, roughness and physicochemical properties. Then, the impact of the formulation on the response to ammonia was characterized. The study of metrological performances (reversibility, repeatability, sensitivity, reproducibility, detection limit, influence of humidity and selectivity) was carried out under controlled conditions of temperature and relative humidity. The response of the sensors was found to be influenced by the nature of the counterions present in the polymer film. Thus, polyaniline/camphorsulfonic acid films make it possible to obtain very reproducible, reversible, humidity-stable and sensitive films with a detection limit of 4 ppb. The addition of surfactant provides better sensitivity. The addition of fluorinated aniline also improves the performance of the sensors, in particular by limiting the influence of humidity

Les whiskers, filaments métalliques qui poussent sur des surfaces métalliques, sont unproblème très important pour la fiabilité des composants électroniques. Depuis ces dernièresannées, il y a eu un regain d’intérêts industriels dans le domaine de la croissance des whiskers,principalement en raison de la miniaturisation des dispositifs électroniques et des réglementationsenvironnementales interdisant l'utilisation du plomb.Alors que la plupart des recherches concernent les whiskers d'étain, il y a encore peu detravaux sur les whiskers de zinc. Les revêtements d’électrodéposés de zinc sont utilisés commeprotection anticorrosion pour les aciers faiblement alliés dans diverses industries, commel'automobile, l'aéronautique ou l'énergie, ainsi que dans les structures de soutien ou les planchersfaux plafonds dans les centres de données informatiques. Afin d'atténuer, de prévenir et deprédire les défaillances causées par les whiskers de zinc, les mécanismes de sa croissance doiventêtre compris.Grâce à des tests de stockage accéléré et à des observations par microscopie électronique àbalayage (MEB), la cinétique de croissance des whiskers de zinc a été étudiée sur des tôles d'acierau carbone faiblement allié, galvanisé et chromé. Afin de comprendre les mécanismes de lacroissance des whiskers de zinc, la caractérisation quantitative ainsi que les excroissances (densité,volume et vitesse de croissance) ont été reliées aux paramètres suivants: la température, le bainpour l’électrodéposition du zinc, la chromatation, l’épaisseur du substrat d’acier, l’épaisseur durevêtement de zinc ainsi que la contrainte résiduelle.En outre, la microstructure et la cristallographie du revêtement de zinc, des racines deswhiskers ainsi que des whiskers elles-mêmes ont été étudiées par diffraction des électronsrétrodiffusés (EBSD), microscopie électronique à transmission (MET), microanalyse par rayon X(EDX) et le dispositif ASTAR pour l'orientation locale des grains; la préparation des échantillonsa été réalisée à l’aide d’un faisceau d'ions focalisés (FIB). La recristallisation ainsi que lesdislocations dans les whiskers et les excroissances ont été observés; aucun composéintermétallique n’a été observé que ce soit dans les échantillons issus de différents bainsélectrolytes ou encore dans les films / whiskers.Il a été montré que la relaxation de contrainte de compression résiduelle et la croissance deswhiskers sont deux phénomènes différents mais fortement reliés et thermiquement activés.Chacun d'entre eux suit un mécanisme différent; les énergies d'activation apparentes des deuxphénomènes ont été établies, et la diffusion aux joints de grains est proposée comme le principalmécanisme de diffusion pour la croissance des whiskers.Des cinétiques de la croissance des whiskers, à la fois analytique et phénoménologique sontproposées. Une bonne estimation de la croissance des whiskers et de leur vitesse de croissance àdes températures proches des conditions de fonctionnement est obtenue par comparaison avecles données expérimentales
Whiskers, conductive metallic filaments that grow from metallic surfaces, are a very importantissue for reliability of electronic components. Through recent years, there has been a renewedindustrial interest on whisker growth, mainly due to the miniaturization of electronic devices andthe environmental regulations forbidding the use of lead.While most of the research has been focused on tin whiskers, there is still little reference tozinc whiskers. Electroplated zinc coatings are actually used as anticorrosive protection for lowalloy steels in diverse industries such as automotive, aerospace or energy, as well as for supportstructures or raised-floor tiles in computer data centers. In order to mitigate, prevent and predictthe failures caused by the zinc whiskers, the mechanisms of growth must be understood.By accelerated storage tests and Scanning Electron Microscopy (SEM) observation, kinetics ofgrowth of zinc whiskers was studied on low alloy chromed electroplated carbon steel.Quantitative characterization of both whisker and hillocks (density, volume and growth rate) wasrelated with the parameters temperature, electroplating electrolyte, presence of chrome, steelsubstrate thickness, zinc coating thickness and residual stress, in order to understand themechanisms of growth.Additionally, both microstructure and crystallography of zinc coating, whisker roots and actualwhiskers were studied by Electron Backscatter Diffraction (EBSD), Transmission ElectronMicroscopy (TEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and local grain orientationwith ASTAR setup, using Focused Ion Beam (FIB) for samples preparation. Recrystallization aswell as dislocations were observed in both whiskers and hillocks; no intermetallic compoundswere seen in neither electroplated nor whiskers.It is found that compressive residual stress relaxation and whiskers growth are two differentbut strongly interconnected phenomena both thermally activated, an each of them follows adifferent mechanism; apparent activation energies of the two phenomena are calculated, andgrain boundary diffusion is established as the main diffusion mechanism for whiskers growth.Whiskers growth kinetics, both analytical and phenomenological is proposed. Goodestimation of whiskers growth and whiskers growth rate at temperatures close to operationconditions is obtained when compared with experimental data
Whiskers, filamentos metálicos que crecen en superficies metálicas, son un problema muyimportante para la fiabilidad de componentes electrónicos. Durante los últimos años, ha habidoun renovado interés industrial en el crecimiento de whiskers, debido principalmente a laminiaturización de dispositivos electrónicos y a las regulaciones ambientales que prohíben lautilización de plomo.La mayoría de las investigaciones se concentran en los whiskers de estaño y hay todavía pocostrabajos sobre los whiskers de zinc. Los recubrimientos de zinc electrodepositado son utilizadoscomo protección anticorrosión para los aceros de baja aleación en diversas industrias, comoautomotriz, aeronáutica o energética, así como en la estructuras de soporte o tejas de techosfalsos en los centros de datos informáticos. Para atenuar, prevenir y predecir las fallas causadaspor los whiskers de zinc, los mecanismos de crecimiento deben ser comprendidos.Gracias a experimentos de almacenamiento de muestras y a observaciones por microscopíaelectrónica de barrido (SEM), la cinética de crecimiento de whiskers de zinc ha sido estudiada enaceros de baja aleación recubiertos de zinc y cromados. Para comprender los mecanismos decrecimiento de whiskers de zinc, la caracterización cuantitativa de whiskers y de protuberancias(densidad, volumen y velocidad de crecimiento) fue relacionada con los parámetros siguientes:temperatura, electrolito usado en la electrodeposición de zinc, cromado, espesor del substrato deacero, espesor del recubrimiento de zinc al igual que el estrés residual.Adicionalmente, microestructura y cristalografía del recubrimiento de zinc, de raíces dewhiskers así como de los propios whiskers fueron estudiadas por medio de la difracción deelectrones por retrodispersión (EBSD), microscopía electrónica de transmisión (TEM),microanálisis por rayos X (EDX) y el dispositivo ASTAR para la orientación local de granos; lapreparación de muestras fue realizada con la ayuda de un haz de iones localizados (FIB). Larecristalización así como las dislocaciones en whiskers y protuberancias fueron observadas;ningún compuesto intermetálico ha sido observado en los recubrimientos ni en los whiskers.Se determinó que la relajación del estrés residual de compresión y el crecimiento de whiskersson dos fenómenos diferentes pero fuertemente interconectados y térmicamente activados. Cadauno de ellos sigue un mecanismo diferente; las energías de activación aparentes de los dosfenómenos han sido establecidas, y la difusión por bordes de grano es propuesta como elprincipal mecanismo de difusión para el crecimiento de whiskers.Cinéticas de crecimiento de whiskers, a la vez analíticas y fenomenológicas son propuestas.Una buena estimación del crecimiento de whiskers y su velocidad de crecimiento a temperaturascercanas a las condiciones de operación es obtenida por comparación con los datosexperimentales

Ce travail de thèse présente l'utilisation réussie de films minces électrodéposés de birnessite, en spontanée et comme matériau électrode lors d'un traitement électrochimique, pour la dégradation de polluants émergents régulièrement retrouvés dans l’environnement. Les polluants étudiés sont des représentants de familles de polluants: pesticides, produits industriels et médicaments. Nos choix se sont portés sur des polluants consommés dans le monde en milliers de tonnes et décelés fréquemment dans les cours d'eau et les eaux souterraines, et pouvant présenter une toxicité avérée. Le traitement électrochimique, facile à mettre en œuvre du fait des conditions très douces, est particulièrement efficace pour dégrader et minéraliser ces polluants organiques, conduisant à de très bonnes capacités de dégradation et de minéralisation. Les caractérisations du matériau, de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie EXAFS/XANES et la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), nous ont permis d’approfondir nos connaissances du matériau avant utilisation, et de valider qu’il conservait sa structure après interaction spontanée ou traitement électrochimique, et ce même en extrême surface. Ces résultats très encourageants ont été obtenus à des coûts énergétiques très bas, nous permettant d'envisager une possible application pour le traitement des eaux usées en complément des traitements existants ou directement à la source de pollution
This thesis presents the successful use of birnessite electrodeposited thin films, for spontaneous interactions and as a material electrode during electrochemical treatment for the degradation of emerging pollutants which are regularly found in the environment. The pollutants studied are representatives of different families: pesticides, industrial products and drugs. Our choices have focused on pollutants consumed in the world in thousands of tons and frequently detected in watercourses and groundwater, and may have proven toxicity. The electrochemical treatment, easy to implement in very soft conditions, is particularly effective to degrade and mineralize these organic pollutants, with very good capacities of degradation and mineralization. The characterizations of material, from macroscopic scale to microscopic scale, using Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), EXAFS/XANES spectroscopy and X-ray photoelectron spectrometry (XPS), have allowed us to deepen our knowledge on the material before his use, and to validate that its structure stayed identical after spontaneous interactions or electrochemical treatment, even at the extreme surface. These encouraging results were obtained at very low energy costs, allowing us to consider possible application for wastewater treatments, in addition to existing treatments or directly to the source of pollution

Le contrôle de l'hydrophobie de surface et de l'adhésion à l'eau est un outil fondamental pour diverses applications. L'électropolymérisation est une méthode très polyvalente qui peut être utilisée pour contrôler ces paramètres et pour la production de matériaux nanostructurés à façon. Ici, nous montrons qu'en différentiant le noyau polymérisable (thienothiophène ou pyrène), des morphologies et des mouillabilités de surface variées sont produites par un procédé direct d'électropolymérisation. Des nanotubes et des structures en forme d'arbre sont obtenus en utilisant des dérivés de thienothiophène sans utiliser de membrane structurante. En fonction de la méthode d'électrodéposition et des paramètres, différents types de nanotubes sont obtenus. La méthode électrochimique et le substituant greffé jouent un rôle important dans la structuration de surface. Les surfaces affichent différents angles de contact, mais toujours une forte adhésion à l'eau. D'autre part, des pyrènes avec divers substituants sont utilisés pour conduire à des propriétés hydrophobes/superhydrophobes, fluorescentes et, pour la première fois, à des applications en anti-bioadhesion et anti-biofilm. Des copolymères de pyrène ont été électrodéposés pour donner des surfaces avec une sensibilité au pH et une adhérence contrôlable à l'eau. Une nouvelle méthode utilisant un système de catapult a été mise en œuvre pour mesurer le comportement adhésif de surfaces collantes et non collantes. Ainsi, il a été montré le rôle important du noyau de monomère sur les propriétés finales des surfaces ouvrant de nouvelles portes pour explorer ce domaine dans le domaine des sciences de surface et de leurs applications
Controlling surface hydrophobicity and water adhesion is a fundamental tool for various applications. Electropolymerization is a very versatile method that can be used to control these parameters and for the production of tunable nanostructured materials. Here, we show that by differentiating the polymerizable core (thienothiophene or pyrene), varied surface morphologies and wettabilities are produced by a direct electropolymerization process. Nanotubes and tree-like structures are obtained starting from thienothiophene derivatives without using any template. Depending on the electrodeposition method and parameters, different kinds of nanotubes are obtained. The electrochemical method and the grafted substituent play an important role on the surface structuration. The surfaces display different contact angles, but always with high water adhesion. On the other hand, pyrenes with various substituents are employed to produce hydrophobic/ superhydrophobic and fluorescent surfaces and, for the first time, with anti-bioadhesion and anti-biofilm properties. Copolymers of pyrenes were electrodeposited to yield surfaces with pH-responsivity and controllable water adhesion. A new method using a catapult system was implemented to measure the adhesive behavior of sticky and non-sticky surfaces. Thus, it has been shown the important role of the monomer core on the final properties of the surfaces opening new doors to explore this domain in the surface science field and applications

Nous avons développé un montage magnéto optique capable de mesurer in situ l'évolution de l'aimantation de nanostructures de cobalt sur de l'or (111) déposées par électrochimie. Le montage dispose d'une cellule électrochimique avec système de circulation permettant de modifier la nature des solutions et d'effectuer des dépôts multicouches. La cadence d'acquisition de cycles M-H est de 2 par seconde. Nous avons utilisé et analysé les résultats de travaux d'observation STM in situ de la morphologie de cobalt en fonction du potentiel de dépôt dans l'intervalle [-1.6 V/MSE ; -1.26 V/MSE]. Le cobalt se dépose en bicouche quelque soit le potentiel de dépôt puis après formation complète de la bicouche, la croissance s'effectue couche par couche. Lors de la formation de la bicouche, ! la densité d'îlots augmente d'autant plus que le potentiel de dépôt est négatif. La mesure de la composante perpendiculaire de l'aimantation indique un basculement hors plan/dans le plan de l'aimantation pour une épaisseur de 1.6 monocouches de Co soit lors de la coalescence de la bicouche. Lorsque la troisième couche de Co se forme, on mesure un maximum de susceptibilité magnétique à 2.8 monocouches. Nous avons déposé du Cu sur du Co afin de saturer l'aimantation du Co. Ainsi, nous avons déterminé les constantes d'anisotropie pour des dépôts de Co supérieurs à 2 monocouches. Pour expliquer le comportement de l'aimantation entre 0 et 2 monocouches nous avons discuté deux hypothèses. La première est que les atomes de bords d'îlots possèdent une énergie d'anisotropie bien supérieure aux atomes de centre. La s! econde est qu'il existe des tailles d'îlots pou! r lesque lles l'aimantation n'est pas hors plan.

Dans le domaine des cellules photovoltaïques à base de couches minces, l'alliage de Cu(In1-x,Gax)Se2 (CIGSe) constitue l'une des filières les plus avancées. Le passage à l'échelle industrielle soulève cependant de nouvelles problématiques. En effet, si le procédé standard de co-évaporation permet d'atteindre des rendements records supérieurs à 20 %, il reste relativement couteux à mettre en place. C'est ainsi que dans un contexte toujours plus compétitif, l'électrodépôt apparait comme une alternative de choix pour diminuer les coûts de production tout en garantissant des rendements compétitifs sur de grandes surfaces. Néamoins, de nombreuses propriétés spécifiques à ce mode de dépôt restent méconnues. En particulier les propriétés optiques à l'origine du photo-courant. Le premier objectif de cette thèse est donc de déterminer les constantes optiques de chaque couche du dispositif par ellipsométrie. Une attention particulière est donnée à la couche absorbante de CIGSe électrodéposée pour laquelle un protocole spécifique est employé. Une seconde partie de la thèse est dédiée à la réalisation d'un outil de caractérisation sans contact : la photoréflectance (PR). La PR va permettre de mesurer avec précision les énergies de transition interbandes d'un semi-conducteur, dont l'énergie de gap. Nous décrivons dans le détail le dispositif expérimental. Une implémentation originale utilisant une double modulation des sources a été développée et permet de réduire le bruit de mesure induit par la rugosité et la diffusion. L'étude de 14 échantillons de CIGS permet finalement de corréler des paramètres opto-électriques issus des caractéristiques courant-tension aux spectres PR
Regarding, thin film photovoltaic market, Cu(In1-x,Gax)Se2 (CIGSe) based material is one of the most advanced technologies. Its high absorption coefficient allows it to absorb an important part of the solar spectrum with only two micron thickness. But while moving from fundamental research to the development of batch flow production, issues still remain. If the standard co-evaporation process lead to the best efficiency up to 20 %, high energy consumption is needed. In an increasingly competitive market, electroplating allows to reduce operating cost related to vacuum processes while guaranteeing competitive efficiencies on large scale modules. Nevertheless, due to the specificities of electroplating, new issues occur and some properties may differ from vacuum routes. In particular, optical properties which are responsible for photo-current generation. The first part of this thesis is thus devoted to obtain the optical constants for each layer of the device by spectroscopic ellipsometry. We pay special attention to the electrodeposited CIGSe absorber layer for which a specific method have been used in order to perform measurements on the back side. The second part of this thesis is dedicated to the development of an caracterisation tool : the photoreflectance (PR). The experimental setup is precisely described. An special implementation, using dual modulation technique, increases accuracy by removing luminescence and scattering perturbations. The study of 14 CIGS samples allows finally to correlate opto-electrical parameters from I(V) curves with PR spectra

Le travail présenté dans ce manuscrit concerne l’étude de la réactivité de surface par mesures d’angles de contact. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l’élaboration de surfaces texturées rugueuses. Dans la première partie, nous avons préparé des polymères formés d’un mélange de PVC et d’acide laurique. Puis, ces films sont rendus rugueux en y incorporant des billes d’aérosil. Mais, l’inconvénient de ce type de surface réside dans le fait qu’il n’est pas aisé d’en modifier la morphologie ni de la contrôler. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à des matériaux dont la rugosité peut être facilement contrôlée comme le ZnO. Différentes morphologies sont obtenues par électrodépôt. La mouillabilité de ces films est facilement modifiable en fixant des molécules organiques telles que l’octadécylsilane ou des acides gras. Nous avons ainsi réussi à préparer des surfaces superhydrophobes. L’étude a été étendue sur d’autres molécules à caractère redox
In this work, we studied the surface reactivity by contact angle measurements. In our case, we were particularly interested in preparing textured surfaces with different roughness scales. Firstly, we have prepared smooth polyvinylchloride polymers acidified with lauric acid. Then, aerosil balls are added to create some roughness on the polymer. Controlling the roughness and the morphology of these polymers remain a main disadvantage that leaded us to use other materials with easier roughness control like Zinc Oxide (ZnO). Different morphologies were prepared by electrodeposition such like nanorods and nanowires. It is well known that the wettability of ZnO can be modified by applying the bottom-up process. We used self assembled layers (SAMs) of organic molecules like octadecylsilane and fatty acids. We succeeded to prepare superhydrophobic surfaces with the highest contact angle 176° ever obtained on ZnO. The study was extended and ferrocene probe molecules were used

Le travail présenté dans ce manuscrit concerne l'étude de la réactivité de surface par mesures d'angles de contact. D'un point de vue fondamental, la description des phénomènes de mouillabilité repose essentiellement sur la compréhension de la nature des interactions entre une surface et un liquide. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à l'élaboration de surfaces texturées rugueuses. La rugosité étant un paramètre clé qui amplifie la mouillabilité d'une surface. Dans la première partie, nous avons préparé des polymères formés d'un mélange de polychlorure de vinyle et d'acide laurique. Puis, ces films sont rendus rugueux en y incorporant des billes d'aérosil. Dans les deux cas, nous avons déterminé la valeur de la constante d'acidité et cela à partir d'un modèle thermodynamique simple. Mais, l'inconvénient de ce type de surface réside dans le fait qu'il n'est pas aisé d'en modifier la morphologie ni de la contrôler. Dans la deuxième partie, nous nous sommes intéressés à des matériaux dont la rugosité peut être facilement contrôlée. Pour cela, nous avons choisi l'oxyde de zinc (ZnO). Nous avons opté pour l'électrodépôt comme voie de synthèse. Différentes morphologies de ZnO sont obtenues comme les nanocolonnes et les nanotiges. La mouillabilité de ces films est facilement modifiable en adoptant la voie ascendante et cela en fixant des molécules organiques telles que l'octadécylsilane ou des acides gras. Des mesures d'angles de contact ont été effectuées sur ces couches auto-assemblées et interprétées en fonction de la molécule choisie. Nous avons ainsi réussi à préparer des surfaces superhydrophobes en fonctionnalisant les nanotiges par l'acide stéarique, un angle de contact de 176° est atteint, cette valeur est la plus élevée jamais rapportée sur de l'oxyde de zinc. L'étude a été étendue sur d'autres molécules notamment à caractère redox contenant un dérivé du ferrocène. Les films de ZnO modifiés sont caractérisés par électrochimie et électromouillage. Cette étude ouvre la porte à de nouvelles applications du ZnO notamment dans le domaine des capteurs électrochimiques et/ou biologiques.