Letteratura scientifica selezionata sul tema "Métaux poreux"

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

La ruine des matériaux ductiles se produit par nucléation, croissance et coalescence de microcavités. Le modèle le plus célèbre décrivant la croissance des cavités dans les matériaux poreux plastiques est celui de Gurson. Il est basé sur l'analyse-limite d'une sphère creuse soumise à des conditions de taux de déformation homogène au bord. Gologanu et al ont étendu ce modèle à des cavités sphéroïdales allongées ou aplaties. Nous étendons ici l'approche de Gologanu et al à des cavités ellipsoïdales générales. Dans la première partie, nous utilisons des champs de vitesse satisfaisant les conditions de taux de déformation homogène sur tous les ellipsoïdes confocaux avec le vide et l'ellipsoïde extérieur, découverts par Leblond et Gologanu, dans l'analyse-limite d'un domaine ellipsoïdal. On obtient un critère approché de type Gurson. Dans la seconde partie l'analyse-limite précédente est améliorée : (i) Pour des chargements hydrostatiques, en effectuant des calculs micromécaniques par éléments finis dans un certain nombre de cas significatifs ; (ii) Pour des chargements déviatoriques, en faisant directement usage de certains résultats rigoureux pour des composites non-linéaires. Dans la troisième partie, nous comparons les prédictions du critère proposé avec des calculs numériques réalisés sur diverses cellules. Dans la quatrième partie, nous proposons des équations convenables pour les taux de déformation et de rotation d'une cavité ellipsoïdale contenue dans un milieu parfaitement plastique. La cinquième partie est consacrée à l'implémentation du critère de Hill dans le code SYSTUS et permet d'envisager l'extension du modèle à des matériaux plastiquement anisotropes

La ruine des matériaux ductiles se produit par nucléation, croissance et coalescence de microcavités. Le modèle le plus célèbre décrivant la croissance des cavités dans les matériaux poreux plastiques est celui de Gurson. Il est basé sur l’analyse-limite d’une sphère creuse soumise à des conditions de taux de déformation homogène au bord. Gologanu et al ont étendu ce modèle à des cavités sphéroïdales allongées ou aplaties. Nous étendons ici l’approche de Gologanu et al à des cavités ellipsoïdales générales. Dans la première partie, nous utilisons des champs de vitesse satisfaisant les conditions de taux de déformation homogène sur tous les ellipsoïdes confocaux avec le vide et l’ellipsoïde extérieur, découverts par Leblond et Gologanu, dans l’analyse-limite d’un domaine ellipsoïdal. On obtient un critère approché de type Gurson. Dans la seconde partie l’analyse-limite précédente est améliorée : (i) Pour des chargements hydrostatiques, en effectuant des calculs micromécaniques par éléments finis dans un certain nombre de cas significatifs ; (ii) Pour des chargements déviatoriques, en faisant directement usage de certains résultats rigoureux pour des composites non-linéaires. Dans la troisième partie, nous comparons les prédictions du critère proposé avec des calculs numériques réalisés sur diverses cellules. Dans la quatrième partie, nous proposons des équations convenables pour les taux de déformation et de rotation d’une cavité ellipsoïdale contenue dans un milieu parfaitement plastique. La cinquième partie est consacrée à l’implémentation du critère de Hill dans le code SYSTUS et permet d’envisager l’extension du modèle à des matériaux plastiquement anisotropes
Ductile fracture of materials occurs by nucleation, growth and coalescence of microvoids. The most classical model describing the voids growth in plastic porous materials is introduced by Gurson. This model was derived from limit-analysis of a hollow sphere subjected to conditions of homogeneous boundary strain rate. Gurson’s model was extended to spheroidal, both prolate and oblate voids by Gologanu et al. In this work, we further extend Gologanu et al’s model to general ellipsoidal voids. In a first step, the velocity field satisfying conditions of homogenous strain rate on all ellipsoids confocal with the void and the outer boundary, discovered by Leblond and Gologanu, is used in a limit-analysis of an ellipsoidal domain. A Gurson-like approximate yield function is obtained. In a second step, the preceding limit-analysis is improved: (i) For hydrostatic loadings, by performing micromechanical finite element computations in a number of significant cases; (ii) For deviatoric loadings, by directly using some general rigorous results for nonlinear composites. In a third step, the yield function proposed is validated versus a number of numerical computations of yield surfaces of hollow cells of various ellipsoidal shapes. In a fourth step, suitable evolution equations for the shape and orientation of the voids in plastic material are defined. The last step is devoted to the implementation of the Hill’s criterion in SYSTUS software and makes it possible to consider the extension of the model to plastic anisotropic materials

La structure théorique des membranes nanoporeuses et ordonnées d’alumine est semblable à une structure en nid d’abeille qui est obtenue uniquement pour des paramètres d’anodisation bien spécifiques. Plusieurs modèles ont été proposés pour expliquer la formation des structures ordonnées, mais il reste quelques zones d’ombre. Cette étude se propose d’apporter des compléments aux études déjà réalisées sur l’influence des paramètres agissant sur la géométrie de l’alumine et d’améliorer la compréhension des phénomènes intervenant lors de la formation de ces structures. En particulier, nous proposons une approche originale basée sur la migration des anions dans la couche barrière qui permet d’expliquer pourquoi la structure idéale n’est obtenue que pour une gamme restreinte de différence de potentiel anode/cathode qui diffère selon l’électrolyte utilisé. Elle apporte ainsi un éclairage nouveau sur le processus d’anodisation ordonnée en termes de différences de potentiel
The theoretical structure of highly ordered nanoporous alumina membranes is similar to a honey-comb. However, the ideal structure consisting of a regular cells network is obtained only for very specific anodizing parameters. Several models have been proposed, whereas they are not sufficient to explain entirely the formation of theses structures. In this study, we propose to complete the literature on the influence of various parameters which play a role on the structure of the highly ordered nanoporous alumina and to improve understanding of phenomena involved in the formation of these structures. In particular, we propose an original approach based on anions migration in the barrier layer which permits to explain why anodic oxidation of aluminium leads to ordered structures only for a restricted range of cell voltage which depends on the electrolyte used. Thus, this study brings a new point of view on the process of formation of highly ordered nanoporous alumina in terms of voltage

L’objectif de ce travail consiste à élaborer des nouveaux matériaux comme métal poreux polymère composite (MPPC) à structure interpénétrée et à caractériser ses comportements mécaniques sous des sollicitations statiques et dynamiques. Nous avons mis au point dans un premier temps une technique d’infiltration à pression négative pour élaborer la mousse d’aluminium pure à cellules ouvertes et ensuite les composites MPPC. Les observations optiques nous ont permit d’analyser les structures avec multi-échelles. Nous avons caractérisé les matériaux en compression uniaxiale afin d’étudier les influences des paramètres de structure sur les réponses mécanique en compression, en associant avec l’observation au MEB. Les résultats expérimentaux du module élastique ont été comparés avec les modèles analytiques. Ces résultats obtenus sont tout à fait dans le cadre des bornes proposé dans la littérature. Deuxièmement, nous avons étudié le comportement à l’indentation des matériaux. La relation entre la réponse d’indentation, la taille et la géométrie du pénétrateur ont été mises en évidence. La taille et la forme de la zone densifiée ont été observées et modélisées par des modèles analytiques et la méthode numérique. La dernière partie concerne le comportement en choc des matériaux. Les influences de paramètres de structure et les conditions d’essais sur le comportement en choc ont été mises en lumière
The objectives of this work consist to manufacture new metal porous polymeric composites (MPPC) with interpenetrated structure and to characterize their mechanical behaviors under statical and dynamic loading. Firstly, we developed a technique of infiltration under a negative pressure to manufacture the open cell aluminium foams and MPPC. The optic observations were carried out in multi-scale. The characterizations of materials were carried out under uniaxial compression. The influences of the structural parameters on the compressive behaviors were clarified by SEM observations during compression. The elastic module was compared with the analytical models. These results obtained are completely restructed between the boundaries proposed in the literature. Secondly, the behaviors of indentation were studied. The relations between the response of indentation and the size and the geometry of plunger tip were illustrated. The size and the shape of the densification zone were observed and modelled by analytical models and the finite element simulation. Finally, the behaviour of impact was studied. The influences of experimental conditions and structural parameters on the behaviors of impact were illuminated

Le thème de "Purification de l'Eau" gagne en importance de par le monde avec la prise de conscience que l'eau est une ressource précieuse et épuisable. Cette thèse concerne la préparation et la caractérisation de monolithes fonctionnalisés. Ces dernières polymérisés dans un moule sont des matériaux poreux de corps unique qui ne présentent pas de vide interstitiel comme cela est le cas lorsque l'on utilise des billes poreuses. Des monolithes à base de polystyrène fonctionnalisés par des groupes amine et amide ont été obtenus et utilisés pour la rétention des métaux lourds et de certaines bactéries. Les tests montrent que les monolithes possèdent non seulement une prometteuse capacité de rétention des métaux et d'asorption de bactéries, mais encore une bonne recyclabilité.

Ces travaux de thèse portent sur le développement d’une périphérie innovante de TRIAC exploitant le caractère semiisolant du silicium poreux (PS). L’intégration de caissons PS type P à partir des profils de dopage du TRIAC est en effet accessible. Une revue des propriétés électriques du PS type P réalisée à partir de nos propres échantillons méso voire micro-poreux a donc été entreprise. Des mesures de capacités et des relevés I-V ont ainsi permis de déterminer l’évolution de la constante diélectrique relative du PS ainsi que sa résistivité en fonction de la porosité. Plus cette dernière est élevée et plus les propriétés diélectriques du PS se rapprochent de celles d’un isolant. L’analyse des résultats a également permis de clarifier les mécanismes de transport des porteurs au sein de la couche de PS. Des prototypes de TRIACs avec une terminaison de jonction à base de PS ont ensuite été conçus, fabriqués et étudiés. La localisation du PS et la gestion des contraintes mécaniques résultant de la formation du PS sont apparus comme les principaux verrous technologiques à surmonter. Des solutions ont été proposées, néanmoins les tenues en blocage atteintes se sont avérées insuffisantes. Des courants de fuite supérieurs à la dizaine de milliampères ont en effet été mesurés et ce pour des tensions de polarisation de l’ordre de 100 V. La géométrie des caissons PS et/ou la présence de charges fixes à l’interface PS / Silicium sont jugées responsables des résultats. Enfin, en s’appuyant sur un modèle macroscopique du PS, une nouvelle structure plus optimisée a été suggérée
This PhD thesis deals with the development of a novel TRIAC periphery, exploiting the semi-insulating nature of porous silicon (PS). It is namely accessible to integrate P type PS wells through the doping profiles encountered in the TRIAC. Thus, a review of the P type PS electrical properties was achieved through dedicated samples. In this context, capacitance measurements and I-V plots were used to determine the evolution of the PS relative dielectric constant and its resistivity with the porosity. Higher the latter is, more insulating the PS is. By analyzing all the results, it was also possible to clarify the carrier transport mechanisms in the PS. Some TRIAC prototypes with a PS based junction termination were then designed, processed and studied. The stress coming from the PS formation and the PS masking were the main technological steps to solve. First solutions were proposed, nevertheless insufficient blocking performances were reached. Leakage currents higher than 10 mA were demonstrated while the bias voltage was only 100 V. The presence of fixed charges at the PS / Silicon interface and/or the geometry of the PS wells may explain these results. Finally, with the help of a macroscopic PS model, a more optimized structure was proposed

La qualité de la ressource eau peut être degradée par la présence de contaminants liée aux activités humaines. Cette étude a pour objectif une meilleure compréhension de comportement d'un composé organominéral très toxique, le tributylétain (Tbt), en présence d'un milieu poreux saturé en eau afin d'estimer son devenir dans un hydrosystème souterrain. La première partie de ce mémoire résume les propriétés du Tbt, molécule cationique amphiphile, sa repartition et sa stabilité dans l'environnement, ainsi que les principales études de sorption rencontrées dans la littérature. L'ensemble des travaux publiés ayant été réalisé en réacteurs fermés, l'intérêt de l'utilisation d'un réacteur colonne est exposé. La deuxième partie porte sur la description des processus aux interfaces liquide-solide. Dans la troisième partie sont décrits les conditions opératoires et le sable d'origine naturelle utilisé comme milieu poreux. La méthode d'analyse du Tbt (Gh/Cg/Saafq) ainsi que celle permettant d'exploiter les résultats des essais en colonne sont présentées. Les résultats expérimentaux et leurs interprétations font l'objet de la quatrième partie du mémoire. L'influence de différents paramètres comme la vitesse de percolation, concentration injectée, Ph, force ionique, nature du cation de l'électrolyte, est etudiée. Ces expériences montrent l'existence de compétitions entre le Tbt, le proton et le cation de l'électrolyte. Du fait de l'absence d'effets cinétiques sur la rétention du Tbt ainsi que du comportement non-linéaire de la sorption, des isothermes de sorption ayant un caractère de type Langmuir sont déterminées. Differents conditionnements du milieu poreux montrent par ailleurs la présence en surface de sites d'affinité différente. L'influence du Ph est interprêtée en supposant que le cation Tbt#+ forme des complexes de surface monodentate avec ou sans échange de proton. Ce modèle permet une description très correcte des résultats expérimentaux dans le domaine de Ph (6 a 8) correspondants à ceux du milieu naturel pour lesquels le Tbt est fortement retenu sur la phase solide.

L'échantillonnage passif est une alternative prometteuse à l'échantillonnage ponctuel. Cette technique permet d'accumuler les contaminants présents dans l'eau directement in-situ, intégrant ainsi les variations de concentrations temporelles qui ne sont pas détectables avec l'échantillonnage ponctuel. Cependant la plupart des échantillonneurs commercialisés actuellement utilisent des phases complexes et coûteuses. Ces travaux de thèse ont pour objectif de mettre au point un nouvel échantillonneur intégratif plus robuste et moins coûteux, capable d'échantillonner autant les contaminants métalliques que les composés organiques. Pour cela, l'idée était d'utiliser comme phase adsorbante un minéral naturel poreux doté de fortes capacités d'adsorption ; des zéolithes et une sépiolite naturelle ont été envisagées. Le développement d'un tel dispositif est un processus complexe qui passe tout d'abord par l'étude des capacités d'adsorption des différents solides pour les contaminants métalliques ainsi que pour les composés organiques. La comparaison des capacités d'adsorption des différents solides démontre que la sépiolite est la plus efficace pour la rétention de la majorité des contaminants étudiés. Sur la base de ces résultats la sépiolite est sélectionnée comme phase réceptrice du nouvel échantillonneur. Le déploiement de ces nouveaux dispositifs dans un milieu semi-contrôlé soumis à différents scénarios de contamination met en lumière une importante capacité d'échantillonnage tant pour les métaux que pour les contaminants organiques hydrophiles. Enfin, dans une dernière étape.