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Teses / dissertações sobre o tema "Micro-mécaniques"
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Xu, Feng. "Propriétés thermo-mécaniques des micro-batteries". Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066549.
Texto completo da fonteResumo:
La miniaturisation des dispositifs électroniques a pour conséquence une forte demande de sources d’énergie miniaturisée. Les micro-batteries répondent exactement à cette demande. La micro-batterie que nous étudions avec l’empilement actif de Ti / a-Si / LiPON / TiOS (lithié) / Ti a été élaborée par le CEA-LITEN. Mon travail s’inscrit dans le projet STRESSBAT, soutenu par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), dont le but est d’améliorer des performances électrochimiques et thermomécaniques de ce type de micro-batterie. Comme les propriétés thermomécaniques globales de la micro-batterie dépendent des caractéristiques de ses composants individuels, ma thèse s’organise principalement autour de la caractérisation mécanique et thermique de ceux-ci. Nous utilisons deux techniques de type pompe-sonde: l’acoustique picoseconde et la microscopie de thermo-réflectance. Concrètement, l’acoustique picoseconde nous permet de mesurer la vitesse des ondes longitudinales et des ondes de Rayleigh, et accessoirement la densité du matériau étudié. Ces données permettront de remonter à des paramètres tels que le module d’Young et le coefficient de Poisson. La microscopie de thermo-réflectance nous permet d’extraire conductivité et diffusivité thermiques par l’analyse théorique de la diffusion latérale de la chaleur. Le collecteur de courant Ti, l’électrolyte LiPON, les électrodes TiOS et a-Si ont été étudiés successivement par ces deux techniquesThe miniaturization of electronic devices brings a strong demand for miniaturized power sources. Micro-batteries fit well with this demand. The micro-battery that we studied with the active multilayer system: Ti / a-Si / LiPON / TiOS (lithiated) / Ti has been fabricated by CEA-LITEN. My work is part of the STRESSBAT research project, supported by the French National Research Agency. This project is devoted to the improvement of the electrochemical and thermo-mechanical performances of this type of micro-battery. As the global thermo-mechanical properties of micro-batteries depend on the characteristics of their individual components, my thesis is dedicated primarily to the characterization of mechanical and thermal properties of each of them. We use two techniques both based on "pump-probe" method: picosecond ultrasonics and thermo-reflectance microscopy. Specifically, picosecond ultrasonics allows us to measure the velocities of longitudinal and Rayleigh waves, and if possible, the density of the studied material. These data will help us to deduce some elastic parameters like Young’s modulus and Poisson’s ratio. Thermo-reflectance microscopy allows us to extract the thermal conductivity and diffusivity with the help of the theoretical analysis of lateral heat diffusion. The Ti current collector, LiPON electrolyte, TiOS and a-Si electrodes are studied successively by these two techniques
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De, Grave Arnaud. "Conception intégrée de micro systèmes électro-mécaniques". Grenoble INPG, 2004. http://www.theses.fr/2004INPG0090.
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Les Microsystèmes électro-mécaniques (souvent appelés MEMS) sont des produits issus d'une technologie actuellement en plein essort. L'influence de la technologie sur le développement de ces produits est fondamental. Une caractérisation des MEMS est donnée, dans le domaine des microproduits, après une analyse des applications et des procédés de fabrication (miniaturisés à partir des procédés de génie mécaniques, ou adaptés des procédés de l'ingénierie du silicium et de la microéléctronique). Cette caractérisation permet de proposer une description du processus de développement d'un MEMS tel qu'il a été observé dans l'industrie. Ce processus apparait comme séquentiel et fortement basé sur les connaissances technologiques des moyens de production. Certaines parties non optimales de ce processus sont soulignées. Des solutions d'améliorations, basées sur les modes de représentation et sur la gestion des connaissances scientifiques et d'ingénierie, sont proposéesMicro Electro-Mechanical Systems (so called MEMS) are products revelant of new emerging technologies. The influence of technology on the development of these microproducts is prominent. An analysis based on applications and manufacturing processes (manufacturing processes that can be reduction of typical mechanical engineering processes or adaptation of microelectronics VLSI processes) leads to a MEMS caracterisation in the field of microproducts. This caracterisation of the products fundamental features authorize an observation and a description of an actual industrial developpement process. The design process appears to be sequential and requires strong manufacturing knowledge at every time. Some steps of this design process have been found to be not optimized, namely the embodiment phase. Some solutions have been proposed regarding representation modes and knowledge management of both scientific and engineering knowledge objects
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Dufour, Gaëtan. "Dispositifs hyperfréquences reconfigurables par des mécanismes micro-mécaniques et micro-fluidiques : conception, réalisation, mesures". Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0008/document.
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Il y a à l'heure actuelle un grand besoin en systèmes et composants agiles pour les dispositifs front-end RF. Dans cette thèse, deux approches innovantes sont développées pour la conception de tels dispositifs RF. Dans un premier temps, un mécanisme de reconfiguration micro-mécanique est développé. Cette approche vise à contrôler la hauteur d'un gap d'air inséré dans le substrat de composants microrubans afin d'en modifier les dimensions électriques. Les choix de conception et la fabrication d'un déphaseur à ligne micro-ruban ainsi que d'une antenne accordable en fréquence sont discutés. Une solution d'actionnement piézoélectrique basse tension (+/- 30 V) est retenue. La figure de mérite obtenue dans le cas du déphaseur atteint jusqu'à 313 °/dB ce qui dépasse l'état de l'art en matière de déphasage analogique. Dans le cas de l'antenne, le potentiel d'agilité en fréquence atteint 35 % autour d'une fréquence centrale de 55 GHz. Contrairement aux solutions classiques à base de semiconducteurs ou de RF-MEMS, ce mécanisme de reconfiguration n'impacte pas les performances de l'antenne dont l'efficacité de rayonnement est proche de 94 %. Dans un second temps, c'est un mécanisme micro-fluidique qui est étudié. L'agilité en fréquence d'antennes est créée par l'écoulement successif de liquides de permittivités différentes dans des micro-canaux intégrés au substrat. L'accord en fréquence atteint alors la très large ampleur de 51 % pour une fréquence centrale de 22 GHz. Cette étude s'accompagne de la recherche et caractérisation diélectrique de plusieurs fluides dans l'optique d'augmenter aussi bien la plage d'accord en fréquence que les performances de rayonnement des antennesAs wireless networks evolve, the frequency bands they exploit multiply. Frequency multiplexing, beamforming and tracking, networks interoperability, those mutations increase the need for agility and tunability in the RF-front end systems. In this thesis, two innovative approaches for the design of tunable RF components are studied. First, a micro-mechanical reconfiguration mechanism is developed. This approach means to control the height of an air gap within the substrate of microstrip components in order to control their electrical dimensions. Considerations for the design and fabrication of a phase-shifter and a frequency tunable patch antenna are made and a low voltage piezoelectric actuation (+/- 30 V) is chosen. The phase-shifter figure of merit reaches up to 312 °/dB which is beyond the state of the art in terms of analogic phase-shifting. Regarding the antenna, the frequency tuning potentially reaches up to 35 \% of a central frequency of 55 GHz. Unlike the classic solidstate or RF-MEMS based solutions, this reconfiguration mechanism does not impact the radiation performance of the antenna whose radiation efficiency is 94 \%. In a second approach, a micro-fluidic solution is studied. Frequency tuning capability is created in different antennas by the flow of successive liquids with different permittivities in integrated micro-channels. A large frequency tuning of 51 \% for a central frequency of 22 GHz is achieved. This study goes along with the search and characterization of several fluids with the objective of increasing both the frequency shift and the radiation performance of those antennas
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Jourlin, Yves. "Codeur optique miniature de haute résolution pour (micro)systèmes électro-mécaniques". Saint-Etienne, 2000. http://www.theses.fr/2000STET4013.
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La technologie de mesure de déplacement de l'interférométrie diffractante à été développée dans l'objectif d'une miniaturisation. Le travail comprend la technologie de fabrication de la règle de mesure et du réseau de lecture de période submicronique ainsi que le design et la fabrication d'un Opto-ASIC spécifique. Le principe interférentiel a été mis en oeuvre sous la forme d'un prototype de tête de lecture hybride miniature selon une nouvelle configuration après qu'une étude exhaustive sur les tolérances de fabrication et de montage ait été faite. Le prototype est prêt à être inséré dans divers systèmes électro-mécaniques. Le système développé a été utilisé comme un outil de caractérisation de très haute résolution pour le test de la cohérence spatiale de grands réseauxThe displacement measurement technology of diffractive interferometry has been developed in the objective of miniaturization. This work encompasses the manufacturing technologies of the grating scale and the submicron period readout grating, the design and MPW fabrication of a dedicated Opto-ASIC. The interference principle has been implemented in the form of a miniature read head prototype according to a novel device configuration after an exhaustive discussion on the fabrication and mouting tolerances has been made. The prototype is now ready for use in an electro-mechanical system. The system has been used as a high resolution characterization tool for the testin of the spatial coherence of long grating scales
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Murthi, Arian. "Conception optimale de systèmes mécaniques : application aux micro-structures en silicium". Paris 12, 1997. http://www.theses.fr/1997PA120006.
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La these traite du developpement et de la mise en oeuvre de methodes de conception et d'optimisation de systemes mecaniques et de leur application aux capteurs micro-usines. La methodologie de conception proposee est basee sur une approche geometrique ; les variables de conception sont reliees a la forme geometrique. La modification de la geometrie est realisee par une description parametrique au moyen des courbes/carreaux cubiques et de bezier. Le calcul des fonctions de performances des microstructures s'effectue en faisant appel a la methode des elements finis. Pour le calcul des gradients, nous avons adopte une methode analytique et discrete qui calcule les derivees des matrices elementaires a partir d'un principe variationnel des derivees du champs des deplacements. Quant a l'optimisation, nous avons applique l'approche par critere d'optimalite et la methode des asymptotes mobiles. Une version plus performante de cette derniere est egalement propose. Au terme de cette etude, nous avons mise en oeuvre un environnement de conception optimale autour du systeme interactif de calcul par elements finis ansys.
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Tran, Quoc Thang. "Propriétés mécaniques et micro-structure d'alliages industriels d'aluminium prédéformés par laminage". Grenoble INPG, 1986. http://www.theses.fr/1986INPG0136.
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Etude experimentale par microscopie electronique a transmission de la microstructure de l'aluminium et de ses alliages soumis a des essais de traction. Influence de la microstructure sur les proprietes de traction. Apres laminage, il apparait une structure cellulaire, la formation des cellules etant retardee par la presence d'atome de solutes et de precites. La limite elastique mesuree pendant la traction apres laminage, est fonction de la taille des cellules de dislocations. Explication du durcissement par precites incoherents et par solution solide
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Ibrahim, Nidal. "Caractérisation des propriétés mécaniques des géomatériaux par technique de micro indentation". Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10048/document.
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La technologie de micro indentation est un des moyens de caractérisation (à partir de petits échantillons) qui s'est imposé ces derniers temps dans différents domaines (pharmaceutique, génie civil, industrie pétrolière etc.). Il répond à un certain nombre d'exigences en matière de solution au problème d'échantillonnage. Cette thèse est consacrée à la caractérisation des propriétés mécanique des géomatériaux, et spécialement pour les roches pétrolières comme l'argilite, le grès, la craie ... qui ont été utilisées pour les différentes études expérimentales menées au cours de la thèse. Après avoir présenté la méthode de dépouillement du test d'indentation pour un milieu isotrope, nous avons développé une méthode semi-analytique basée sur la fonction de Green pour caractériser le milieu isotrope transverse en déterminant les cinq paramètres élastique de ce milieu. L'influence des différentes sollicitations (mécaniques, thermiques, hydriques) sur les propriétés mécaniques des roches a été étudiée en utilisant la technologie de micro indentation avec la méthode de dépouillement isotrope transverse. Nous avons essayé de caractériser les paramètres de rupture (C et f) à l'aide du test d'indentation et d'un test de micro compression simple (MCS) effectué par la même machine d'indentation. Par l'essai d'indentation et une méthode d'analyse inverse, nous avons identifié les paramètres d'une loi de comportement élastoplastique (Drucker Prager). En l'absence d'une solution directe du problème d'indentation en régime plastique, nous avons eu recours à une modélisation numérique par un code de calcule élément finis (ABAQUS) pour déterminer la courbe d'indentation calculée. Cette détermination s'est révélée tout à fait probante et a été de plus validée par une simulation d'essais de compression triaxiale sur le même matériauThe technology of micro indentation is one of the techniques ofmateriaJ characterization (by using small specimens) in various fields (mechanical engineering, civil engineering, oil industry, and pharmaceutical industry). Its main advantage lies in a certain number of practical requirements as regards the solution to the problem of small specimens. The present study is devoted the characterization of the mechanical properties of geomaterials, especially rocks involved in petroleum engineering. After having presented the methodology of the indentation test for isotropic rocks, we developed a semi-analytical method based on the use of Green function to characterize transverse isotropic rocks (five elastic parameters of these rocks). The influence of the various loadings (mechanical, thermal, hydrous) on the rock mechanics properties was studied by using the technology of micro indentation and the methodology proposed for isotropic transverse were used. Moreover, we characterize the failure parameters (C and f) by a combined approach of the indentation test and a test of micro compression (MCS) carried out the indentation device. Finally, we use inverse analysis in order to identify the parameters of a Drucker Prager mode!. ln the absence of a direct solution of the problem of indentation (in plastic regime), we had recourse to a numerical modelling by a finite element code (ABAQUS) to determine the calculated curve of indentation. This determination appeared completely convincing and moreover was validated by a simulation of triaxial compression tests on the same material
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Buchaillot, Lionel. "Contribution à l'introduction de concepts mécaniques dans les Micro et Nano Systèmes". Habilitation à diriger des recherches, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00087273.
Texto completo da fonteResumo:
Le groupe Microsystèmes Silicium de l'Institut d'Électronique, de Microélectronique du Nord (IEMN - maintenant N=Nanotechnologie) a axé sa recherche sur les micro-actionneurs et leur environnement. Cela nous permet d'étudier des problématiques amont liées au micro-actionnement, à son interaction technologique, ainsi que des voies applicatives telles que les microsystèmes pour les télécommunications, la microrobotique, entre autres... Dans la suite de cette introduction, quelques précisions sont données sur la terminologie de notre domaine de recherche, puis un bref historique retrace le développement de la recherche sur les microsystèmes dans le monde et en France.
Outre cette introduction, ce rapport se compose principalement de trois chapitres. Le premier, consacré aux micro-actionneurs, présente une partie des travaux effectués sur des études conceptuelles exploitant le potentiel de différents modes d'actionnement : transition de phase; électrostatique et thermique.
Le second chapitre décrit les activités de recherche effectuées dans le thème applicatif des microsystèmes pour les télécommunications. Il s'agit de travaux soutenus par de nombreux contrats de recherche nationaux ou européens. Deux composants en particulier ont été étudiés par trois doctorants. Emmanuel Quévy a étudié des résonateurs électromécaniques destinés à une application de filtrage dans la gamme intermédiaire de fréquence de la téléphonie mobile. Vincent Agache a étudié des résonateurs dont les fréquences propres se situent au voisinage du GHz. Les premières recherches effectuées à l'IEMN sur des microcommutateurs pour les signaux hyperfréquences sont également présentées
Le troisième chapitre est dédié aux résultats obtenus par Olivier Millet sur l'évolution de la raideur de microstructures soumises à un chargement cyclique. Il s'agit d'une partie de l'étude transversale des mécanismes de défaillance des microsystèmes destinée à la modélisation du phénomène de fatigue dans les microstructures.
Enfin, quelques perspectives de recherche impliquant les micro-actionneurs dans les microsystèmes seront présentées, suivies d'une conclusion
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Abbes, Khemissi. "Etude des propriétés micro-mécaniques des verres fluorés à base de ZrF4". Lyon, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAL0073.
Texto completo da fonteResumo:
Les solides vitreux présentent divers phénomènes de relaxation mécanique que l'on peut étudier par spectroscopie mécanique de relaxation. L'étude des verres fluorés à base de ZrF4 fait appara1tre qu'il existe outre le phénomène de relaxation secondaire (se manifestant par un pic à 0°C, 1Hz), un phénomène de relaxation primaire dès qu'on approche la zone de transit ion vitreuse et caractérisé par une énergie d’activation apparente élevée ( 3ev) en régime isostructural. A température de l'ordre de Tg, le coefficient d'amortissement passe par un maximum attribué à la présence d'une élasticité entropique résiduelle. Un tel comportement a permis d'envisager l'existence de deux types de liaison dans ce verre : - une liaison ionique faible interagissant entre les ions fluors non pontants et les ions Ba++, Na+, - une liaison forte à caractère covalent F-Zr-F Les essais de fluage en torsion ont permis de mettre en évidence le double aspect anélastique et plastique de la déformation non élastique. L'étude de ces verres dans un état dépendant du temps montre d'une part l'effet du vieillissement sur les deux relaxations mécaniques et sur l'évolution du coefficient de frottement intérieur et d'autre part l'effet de la température sur ces propriétés. Les résultats obtenus ont été analysés à la lumière du modèle de déformation non élastique des solides désordonnés développé au laboratoire. Un bon accord existe entre les résultats expérimentaux et ceux prévus par le modèle. Enfin les processus microscopiques responsables des pics de relaxation secondaire et principale ont pu être identifiés.
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Lange-Chèze, Hélène. "Influence des contraintes mécaniques tangentielles sur la viabilité de trois micro-organismes". Toulouse, INPT, 1994. http://www.theses.fr/1994INPT051G.
Texto completo da fonteResumo:
Le but de cette these est d'etudier l'effet des contraintes mecaniques tangentielles sur la letalite voire la lyse de differents micro-organismes: saccharomyces cerevisiae, escherichia coli et leuconostoc mesenteroides, les contraintes mecaniques etant en effet susceptibles de casser les cellules afin de recuperer des composes intra-cellulaires interessants. Dans une premiere partie, une analyse des methodes capables d'estimer la viabilite cellulaire conduit au choix d'une technique pour quantifier l'effet des contraintes sur les micro-organismes. La cytometrie de flux, le comptage au microscope apres coloration vitale, l'etalement sur boite sont ainsi etudies et les erreurs experimentales de chaque methode sont determinees. Dans une deuxieme partie, un generateur de contraintes de cisaillement controlees est mis au point: une pompe haute-pression force le passage de la suspension cellulaire a travers un tube capillaire. Si l'ecoulement est laminaire et le fluide newtonien, les contraintes generees sont quantifiables. Apres avoir etabli les equations des pertes de charge dans notre capillaire et determine les diametres des tubes capillaires, nous etudions dans une derniere partie l'effet des contraintes generees sur les trois especes de micro-organisme. Les contraintes de cisaillement tuent saccharomyces cerevisiae lorsque l'intensite de ces contraintes depasse une valeur seuil qui depend du diametre du capillaire. La bacterie escherichia coli est non seulement tuee par les contraintes de cisaillement mais elle peut etre detruite ; elle semble donc moins resistante aux contraintes de cisaillement que la levure. Dans le cas de leuconostoc mesenteroides, les contraintes de cisaillement generees n'ont nullement affectee la viabilite des cellules. Par contre elles sont capables de casser les chainettes de bacteries, ceci d'autant plus rapidement que l'intensite des contraintes est elevee
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Naser, Hasan. "Développement de micro-composites architecturés en aciers inoxydables duplex : élaboration, microstructure et propriétés mécaniques". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI024/document.
Texto completo da fonteResumo:
L'utilisation de l'acier inoxydable duplex (DSS) pour des applications structurales est considérée comme l'un des progrès les plus notables et qui a le plus grand impact sur le secteur de la construction. Ceci est grâce à ses propriétés mécaniques élevées couplées avec des propriétés fonctionnelles intéressantes telles que la résistance à la corrosion, ou encore la faible conductivité thermique par rapport aux aciers au carbone. En raison de sa microstructure et l'interaction complexe entre les phases, DSS a un fort potentiel pour le développement des propriétés uniques. Une meilleure compréhension est nécessaire pour obtenir des propriétés exceptionnelles et fournir la possibilité de concevoir un DSS sur-mesure et architecturé pour des applications spécifiques. Dans ce travail, nous avons proposé une approche différente de celle utilisée jusqu'à présent pour comprendre le comportement du DSS. La stratégie adoptée dans ce travail était une stratégie dite top-down dans laquelle au moins deux métaux ayant un comportement et des propriétés bien connues sont mécaniquement assemblés par déformation plastique sévère (SPD). Cette stratégie proposée a pour objectifs: i) améliorer les propriétés par raffinement de microstructure jusqu’à une échelle sub-micrométrique ii) l'élaboration d'un matériau modèle permettant de comprendre le comportement DSS obtenu par les méthodes métallurgique conventionnelles. Le premier objectif de ce travail était, par conséquent, la mise en œuvre d'une méthodologie de fabrication en utilisant la technique SPD par co-tréfilage. Cette technique permettra l'obtention d'une microstructure ultrafine des composites 316L / 430LNb. L'un des défis rencontrés au cours de notre étude était l'inter-diffusion significative lors de traitement thermique susceptible de limiter un raffinement supplémentaire de la microstructure en question. Une étude d'optimisation a été effectuée pour tenir compte du rôle de cette inter-diffusion pour un couple 316L / 430LNb. Ainsi, des micro-composites multi-échelles ont été obtenus. Dans ce travail, nous avons montré la limitation de ce processus en termes de raffinement de microstructure. Une rationalisation de ces limites a été donnée par une étude thermocinétiques sur les micro-composites et matériaux brut initialement utilisés. Parallèlement à l'évaluation de la microstructure, le comportement mécanique de ces nouveaux micro-composites a été examiné. Afin de fournir une explication plus approfondie sur le comportement plastique de nos composites, des essais de traction in situ par rayonnement X synchrotron à haute énergie ont été effectuésThe use of duplex stainless steel (DSS) grades for structural applications is considered as one of the most significant advances impacting the construction sector. This is because of their high mechanical properties coupled with interesting functional properties such as corrosion resistance or even the low thermal conductivity compared to carbon steels. Due to their complex microstructure and interaction between the phases, DSS have a significant potential for unique properties. A better understanding is needed to give the possibility to obtain break through properties and to provide the possibility to design tailor-made, architectured DSS for specific applications. In this work we proposed a different approach from that used until now to understand the behavior of DSS. The strategy adopted in this work was a top-down strategy in which at least two bulk metals with well known behavior and properties are mechanically alloyed by Severe Plastic Deformation (SPD). This proposed strategy served two main objectives: i) enhancing the properties by microstructure refining down to sub-micron scale ii) elaborating a material model for understanding the DSS behavior obtained by the conventional metallurgical methods. The first objective of this work was, therefore, the implementation of a methodology of manufacturing using SPD technique by co-drawing. This technique will allow obtaining an ultra-fine microstructure of 316L/430LNb composites. One of the challenges met during our study was the significant inter-diffusion during heat-treatment step necessary during processing preventing by consequence further refining. An optimization investigation was carried out to account the role of this inter-diffusion for 316L/430LNb couple. Multi-scale micro-composites have been then obtained. In this work, we showed the limitation of this process in terms of microstructure refining. A rationalization of these limits was given by studying the thermo-kinetics of both micro-composites and bulk materials. In parallel with the microstructural evaluation, the mechanical behavior of these new micr-composites was examined. In order to provide a more in-depth explanation of the plastic behavior of our composites, in situ tensile test using high energy X-ray synchrotron have been performed
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Tinnes, Jean-Philippe. "Fragilisation et processus anodiques en corrosion sous contrainte : étude des paramètres micro-mécaniques influents". Saint-Etienne, EMSE, 2006. http://www.theses.fr/2006EMSE0021.
Texto completo da fonteResumo:
Nous étudions l'influence des paramètres mécaniques locaux sur la fissuration en Corrosion Sous Contrainte, à l'échelle de la microstructure. Deux systèmes sont comparés: l'alliage cupro-aluminium CuAl9Ni3Fe2 en eau de mer synthétique sous polarisation cathodique (mécanismes liés à la dissolution anodique assistée par la vitesse de déformation) et l'acier inoxydable austénitique 316L en solution de MgCl2 (mécanismes de fragilisation liés à l'hydrogène). Nous utilisons des éprouvettes de traction micro-entaillées qui permettent d'étudier des fissures courtes et isolées. Ces essais sont modélisés par éléments finis et étudiés par la technique de diffraction des électrons rétro-diffusés (EBSD) dans le cas du 316L. Pour ces deux systèmes, des différences fondamentales de comportement vis à vis des paramètres mécaniques locaux sont mises en évidence et discutées du point de vue des modèles de Corrosion Sous ContrainteWe study the influence of local mechanical parameters on crack propagation in Stress Corrosion Cracking, at the scale of the microstructure. Two systems are compared: the CuAl9Ni3Fe2 copper-aluminium alloy in synthetic sea water under cathodic polarization, where the crack propagation mechanism is related to strain-assisted anodic dissolution, and the 316L austenitic stainless steel in MgCl2 solution, where embrittlement mechanisms related to hydrogen effects prevail. We use micro-notched tensile specimen that allow to study isolated short cracks. These experiments are modelled by means of finite elements calculations, and further characterized by Electron Back scattered Diffraction (EBSD) in the case of the 316L alloy. In terms of the local mechanical parameters that control propagation, fundamental differences are outlined between the two systems. They are discussed from the viewpoint of the available models of Stress Corrosion Cracking
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Wautier, Antoine. "Analyse micro-inertielle des instabilités mécaniques dans les milieux granulaires, application à l'érosion interne". Thesis, Aix-Marseille, 2018. http://www.theses.fr/2018AIXM0289/document.
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La plupart des digues sont constituées de matériaux granulaires compactés. Elles sont ainsi perméables et constamment soumises à des écoulements d’eau dans leur volume. Dans certaines conditions, ces écoulements peuvent altérer leur microstructure par érosion interne et générer des instabilités mécaniques responsables de ruptures inopinées lors de crues. Cette thèse s’intéresse à l’analyse multi-échelle des instabilités mécaniques dans les matériaux granulaires soumis à l'érosion interne. Dans ce travail, le comportement mécanique de ces matériaux est simulé en 3D à l’échelle de volumes élémentaires représentatifs, et ce, pour différents états de contraintes et gradients hydrauliques. Grâce à l’utilisation du critère du travail du second ordre et d’outils micromécaniques, leur stabilité est analysée avant et après l’application d’un écoulement interne. Il est établi que l’origine micro-inertielle des instabilités observées provient du déconfinement et de la flexion des chaînes de force ainsi que des déformations plastiques importantes résultant de leur effondrement. Par leur capacité à enrayer rapidement le développement de telles déformations plastiques, il est montré que les particules libres contribuent à assurer la stabilité mécanique des matériaux granulaires. Ce résultat est fondamental pour analyser les conséquences de l’érosion interne en termes de stabilité mécanique car les particules libres sont facilement transportables sous l’action d’un écoulement interne. Selon si elles sont colmatées ou érodées, un écoulement interne aura un effet stabilisateur ou déstabilisateur vis-à-vis du comportement mécanique des matériaux granulaires soumis à l’érosion interneDikes are most of the time built of compacted granular materials that are permeable and continuously subjected to internal fluid flows. In some cases, microstructure modifications resulting from internal erosion generate mechanical instability that will lead to unexpected failures in case of serious flooding. This thesis focuses on multi-scale analysis of mechanical instability in granular materials subjected to internal erosion. In this work, the mechanical behavior of such materials is simulated in three dimensions at the scale of representative elementary volumes subjected to different stress states and hydraulic gradients. Thanks to the use of the second order work criterion and micromechanical tools, the mechanical stability of these materials is tested before and after internal erosion. It is established that the micro-inertial origin of the observed instabilities is linked to force chain deconfinement and bending as well as to the development of large plastic strains resulting from force chain collapse. By preventing the development of such plastic strains, it is shown that rattlers contribute to ensure the mechanical stability of granular materials. This key finding is of a particular significance in relation with internal erosion as rattlers can be easily transported under the action of an internal fluid flow. Depending on whether they get clogged or eroded, an internal fluid flow has thus either a stabilizing or a destabilizing effect on the mechanical behavior of granular materials subjected to internal erosion
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Bauër, Pierre. "Mesures mécaniques et génération de forces de réseaux d’actine branchés avec des micro-cylindres magnétiques". Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066428/document.
Texto completo da fonteResumo:
Les travaux effectués dans cette thèse concernent la mécanique des gels d'actine branchés in vitro ainsi que leur processus de génération de forces contre des parois. Pour étudier ces effets, nous avons développé un nouveau montage expérimental, basé sur des mesures via l'auto assemblage de microcylindres superparamagnétiques sous un champ magnétique. Cela nous permet d'en déduire les relations entre force et vitesse des réseaux d'actine branchés, ainsi que de faire le lien entre force et mécanique, des sujets cruciaux en mécanique et en migration cellulaireThe work done during this tesis concerns the mechanics and force generation processes of branched actin networks reconstructed in vitro. To study these effects, we’ve developped a new experimental setup, based on self assembly of supermaramagnetic microcylinders under a magnetic force. This allows us to obtain relations between force and growth velocity of branched actin networks, as well as linking force generation with mechanics, which are crucial to understand cell mechanics and migration
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Alavoine, Axelle. "Modélisation du comportement des sédiments riches en hydrates de gaz via l'homogénéisation des propriétés micro-mécaniques". Thesis, Paris Est, 2020. http://www.theses.fr/2020PESC1008.
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Les hydrates de gaz représentent une ressource énergétique potentielle importante, mais aussi un risque d’instabilité pour l’environnement (mouvements de terrain, réchauffement climatique) qu’il est essentiel de maîtriser. L’étude des sols enrichis en hydrates de gaz, le plus souvent localisés au niveau des fonds océaniques ou du pergélisol, représente donc un enjeu majeur. La formation comme la dissociation d’hydrates dans ces sols modifie la microstructure et avec elle les propriétés physiques du matériau. L’objectif de la thèse a donc été de développer un modèle qui puisse permettre de prédire le comportement des sols contenant des hydrates de gaz, dans un premier temps à l’échelle de l’éprouvette de laboratoire classique. Plusieurs modèles de calculs multi-physiques appliqués aux sols enrichis en hydrates de gaz ont déjà été publiés, cependant la partie mécanique reste encore assez peu développée du fait du manque de données expérimentales, et de l’intérêt assez tardif porté par la communauté des mécaniciens au sujet. En partant de ce constat, nous avons d’abord concentré notre analyse sur le comportement mécanique. Les résultats d’essais sur des sédiments riches en hydrates de méthane disponibles dans la littérature ont servi de base à l’analyse de l’effet des hydrates sur les propriétés mécaniques d’un sol. En particulier, la relation entre les modules élastiques d’un sol et la fraction volumique d’hydrates a été déterminée à l’aide d’un calcul d’homogénéisation analytique. Les sédiments contenant des inclusions d’hydrates de gaz présentent toutefois un comportement macroscopique loin d’être élastique linéaire. Ce dernier est fortement lié aux différentes caractéristiques physiques et morphologiques à la fois des sédiments matriciels et des hydrates formés dans l’espace des pores. Ces observations ont donc conduit à l’application d’une méthode d’homogénéisation numérique basée sur les Transformées de Fourier Rapides (TFR). Cette méthode permet l’utilisation de lois élastoplastiques et de géométries complexes pour définir les composants de la microstructure du matériau à homogénéiser. Les résultats qui en découlent peuvent donc servir à déterminer un modèle macroscopique constitutif non-linéaire adapté au type de composite sédiment/hydrates que l’on souhaite simuler. Les précédents développement ont par la suite été intégrés à un code de calcul aux éléments finis d’abord à l’échelle de l’échantillon de laboratoire supposé homogène. Les couplages hydrauliques via les pressions et les modèles classiques d’écoulement de fluides ont donc pu être intégrés, tout comme la solubilité du méthane en phase aqueuse et les changements de phases à travers une loi cinétique. L’aspect thermodynamique a également été inclus. Le comportement mécanique pouvait être défini soit par les lois d’homogénéisation analytiques soit par calculs multi-échelles. Le calcul d’homogénéisation numérique par TFR est mené à l’échelle de la microstructure aux points d’intégrations de Gauss. Ces calculs ont été comparés à des résultats d’essais en laboratoire pour des fractions volumiques d’hydrates constantes ou bien pour des essais de dissociation des hydrates dans les échantillons de sols. Enfin, les données d’un site d’exploration ont été obtenues dans la littérature et exploitées pour mener un calcul à l’échelle du réservoirGas hydrates represent an important potential energy resource, but also a risk of instability for the environment (landslides, global warming) that it is essential to control. The study of gas hydrate bearing soils, most often located on the ocean floor or in permafrost, is therefore a major challenge. The formation and dissociation of hydrates in these soils modifies the microstructure and with it the physical properties of the material. The objective of the thesis was to develop a model that could predict the behaviour of soils containing gas hydrates, initially on the scale of the conventional laboratory sample. Several multi-physical computational models applied to gas hydrate-enriched soils have already been published, but the mechanical part is still relatively underdeveloped due to the lack of experimental data and the relatively late interest shown by the mechanics' community in the subject.Based on this observation, we first focused our analysis on mechanical behaviour. The results of tests on sediments rich in methane hydrates available in the literature have been used as a basis for analyzing the effect of hydrates on the mechanical properties of a soil. In particular, the relationship between the elastic moduli of a soil and the volume fraction of hydrates was determined using an analytical homogenization calculation. However, sediments containing gas hydrate inclusions exhibit macroscopic behaviour that is far from linearly elastic. The latter is strongly related to the different physical and morphological characteristics of both matrix sediments and hydrates formed in the pore space.These observations led to the application of a numerical homogenization method based on Fast Fourier Transforms (FFTs). This method allows for the use of elastoplastic laws and complex geometries to define the microstructure components of the material to be homogenized. The results can therefore be used to determine a non-linear constitutive macroscopic model adapted to the type of sediment/hydrate composite to be simulated.The previous developments were then integrated into a finite element computation code first at the scale of the assumed homogeneous laboratory sample. Hydraulic couplings via pressures and conventional fluid flow models could therefore be integrated, as well as the solubility of methane in the aqueous phase and phase changes through a kinetic law. The thermodynamic aspect was also included. Mechanical behaviour could be defined either by analytical homogenization laws or by multi-scale calculations. The numerical homogenization calculation by FFT is carried out at the microstructure scale at Gauss integration points.These calculations were compared with laboratory test results for volume fractions of constant hydrates or for hydrate dissociation tests in soil samples. Finally, data from an exploration site were obtained from the literature and used to conduct a reservoir-scale calculation.Translated with www.DeepL.com/Translator
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Le, Dantec Ronan. "Conception et étude de micro-cavités opo-mécaniques accordables sur InP pour le démultiplexage en longueur d'onde". Lyon, INSA, 1999. http://theses.insa-lyon.fr/publication/1999ISAL0009/these.pdf.
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L'objectif de ce travail est l'étude de dispositifs optoélectroniques accordables (filtres passifs ou photodétecteurs) pour le démultiplexage en longueur d'onde pour les réseaux de télécommunication optique. Ces dispositifs sont formés à partir de micro-cavités opto-mécaniques, qui sont constituées d'alternances de couches de semiconducteur et d'air. L'accordiabilité en longueur d'onde est obtenue en diminuant l'épaisseur de la cavité d'air par l'application d'une force électrostatique sur les poutres de semiconducteur suspendues. Pour être compatible avec les longueurs d'onde des réseaux de télécommunication optique, les dispositifs actifs (photodétecteurs) doivent être réalisés à partir des matériaux de la filière InP. Nous avons consacré une grande partie de ce travail au développement d'un banc expérimental de micro-caractérisations optiques, adapté aux dimensions des micro-cavités. Nous avons étudié des filtres Fabry Perot passifs accordables. Les résultats obtenus montrent que ces structures sont compatibles avec les spécifications du démultiplexage en longueur d'onde : la sélectivité des filtres est inférieure à 1nm et l'intervalle d'accordabilité est supérieur à 100nmWith the increase of information traffic, Wavelength Division Multiplexing W. D. M. Systems appear to be very promising. We have developed tunable devices (optical filters and detectors) for those applications. Our devices are based on micromachined Fabry-Perot cavity. Active wavelength is controlled by changing the air gap cavity length with the electrostatic force. To obtain active layers compatible with the 1. 55 micrometers telecommunication wavelength range, InP based tunable devices are needed. We have developed during this work an optical experimentation set up which take into account the dimension of the devices. We have then studied several InP tunable passive Fabry-Perot filter. The results show that the filter performances are compatible with the W. D. M. Specifications : the filter selectivity is lower than 1nm and the wavelength tuning range can be as large as 100 nm
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Sankaré, Simon. "Développement d'un procédé de fabrication rapide de composants mécaniques en alliages de titane par micro-rechargement laser". Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2007. http://www.theses.fr/2007STR13243.
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Li, Weikang. "Propriété mécaniques, electriques, et de détection des composites comportant des renforts hybrids nano/micro nanotube de carbone/microrenforts". Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00997409.
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Hybrides nano /micrométriques de nanotubes de carbone (NTC) greffés sur microparticules d'alumina, microplaques de SiC ou nanoplaquettes de graphène (NPG) ont été utilisés comme renforts multifonctionnelles dans les composites à matrice polymère. Le NTCs utilisés étaient généralement sous forme de six branches symétriques et orthogonales sur microparticules sphériques d'Al2O3, mais d'une ou deux branches alignées verticalement sur les deux côtés de microplaques de SiC et de NPG. L'introduction des structures hybrides dans une matrice époxy permet d'améliorer la dispersion des NTC et l'interaction interfaciale entre les renforts et la matrice. Les propriétés mécaniques des composites ont été fortement améliorées avec une faible concentration de hybrides. La résistance électrique in situ des composites a atteint d'abord à sa valeur maximale et puis diminue avec la présence d'une déformation irréversible. Ce phénomène observé est complètement différent par rapport à ce des composites renforcé par NTC, c'est-à-dire, une augmentation monotone de la résistance jusqu'à leur rupture final. Les propriétés mécaniques et les comportements de self-sensing des composites dependent fortement de l'élancement de NTC de leur organisation et aussi des substrats. L'introduction des hybrides dans les composites renforcés par des fibres longues (verre) a démontré un grand potentiel pour développer des composites multi-échelles. Les études réalisées sur la matrice époxy renforcée par les hybrides bien dispersés avec une faible fraction ont montré des améliorations importantes des propriétés de flexion à 3 points et des propriétés thermo-mécaniques. Les réseaux conducteurs formés par hybrides nano/micrométriques permettent de suivre in situ l'évolution de l'état de dégradation des composites à matrice époxy renforcés par des tissus de verre sous contrainte appliquée.
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Mekid, Samir. "Conception et modélisation de systèmes mécaniques de translation de haute précision : influence de la micro-dynamique de contact". Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD717.
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Les mouvements et les positionnements de très haute précision deviennent une exigence fondamentale et font l'objet d'une compétition très active pour le développement des nouvelles technologies. Les machines sont conçues habituellement au centième du millimètre voire au micromètre. L'accroissement des précisions jusqu'à certaines limites est possible en conservant les méthodes classiques de conception dites du premier ordre. Dés que l'on arrive au domaine du submicrométrique, les caractéristiques de la haute précision telle que la résolution, la précision et la répétabilité ne peuvent plus s'appuyer ni sur les mêmes paramètres ni sur les mêmes méthodes. L'analyse des effets physiques habituellement considérés du second ordre affectant la précision de mouvement et de positionnement devient alors indispensable. Dans ce travail, nous proposons une méthodologie de conception et de modélisation de systèmes mécaniques de translation de haute précision et qui comprend deux grandes étapes liées. La première a trait à la définition d'une architecture globale avec l'agencement des composants (conception macrogéometrique, des éléments de guidage et d'actionneurs) et la seconde porte sur la quantification du comportement. Un modèle non-linéaire de microdynamique de contact a été développé pour analyser les micro-vibrations induites par un chargement harmonique ou compte tenu des états de surface. Les modélisations statiques et dynamiques de chacun des éléments susceptibles d'influencer la haute précision a été pris en compte afin d'objectiver le budget des erreurs. Cette méthodologie est appliquée pour la conception et la réalisation du banc linéaire de la division et de la ligne à retard est-ouest pour l'interféromètre stellaire de l'Observatoire de la Côte d'Azur. Les tests d'évaluation expérimentales montrent bien la pertinence sans équivoque de la méthode.
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Bernardoni, Paul. "Outils et méthodes de conception de structures mécaniques à déformations réparties et actionnement discret : applications en micro-robotique". Paris 6, 2004. http://www.theses.fr/2004PA066373.
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Hajj, Raghida. "Conception et réalisation de fonction de filtrage dans les domaines millimétriques et sub-millimétriques". Limoges, 2010. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/53dd37e5-e647-4f9c-a18f-bbc3c1dcbc9e/blobholder:0/2010LIMO4014.pdf.
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Des filtres, à faible coût et destinés à une intégration dans des satellites, ont été fabriqués avec des techniques de micro-usinage. Dans le premier chapitre, une vue d'ensemble des filtres destinés aux télécommunications spatiales est présentée. Les différents types de filtres, ainsi que leurs avantages et inconvénients ont été détaillés. L’accent est ensuite mis sur le choix des technologies et l’intérêt du micro-usinage. La méthode de synthèse des filtres y est également expliquée. Des filtres et des résonateurs a 19. 825 GHz et a 150 GHz ont alors été conçus et réalisés dans les chapitres 2 et 3 pour des applications spatiales. A 19. 825 GHz, l’objectif était de concevoir un filtre offrant de bonnes performances électromagnétiques (notamment en réjection) et dont les dimensions soient parfaitement compatibles avec un récepteur fabriqué par Thales Alenia Space. Autour de 150 GHz, en exploitant le micro-usinage volumique du silicium, des filtres planaires couplés électriquement ont été étudiés. Une analyse de structures métalliques périodiques, présentant des bandes interdites électromagnétiques, a été faite. L’intérêt de ces structures est de permettre une augmentation du facteur de qualité des résonateurs. Un filtre 2 pôles à base de guide a structures périodiques a pu ainsi être conçu. Le dernier chapitre de cette thèse est consacré aux dispositifs accordables. Le domaine submillimétrique a toujours été visé. Apres une présentation des différentes technologies permettant l’accord fréquentiel, l’intégration de capacités variables MEMS dans des cavités résonantes est retenue. Ainsi une topologie offrant un bon facteur de qualité, une intégration aisée et un large accord fréquentiel est proposéeLow cost filters, for integration in satellites, were manufactured using micromachining techniques. In the first chapter, an overview of filters for space communications is presented. Different types of filters, their advantages and disadvantages have been detailed. Emphasis is then placed on the choice of technology and the interest of micro-machining. The method of synthesis of filters is also explained. Filters and resonators at 19,825 GHz and 150 GHz were then designed and made in Chapters 2 and 3 for space applications. At 19 825 GHz, the goal was to design a filter with good electromagnetic performance (including rejection) and whose dimensions are fully compatible with a receiver built by Thales Alenia Space. Around 150 GHz, using micromachining of silicon, electrically coupled planar filters have been studied. A periodic analysis of metallic structures, presenting electromagnetic band gap, has been made. The interest of these structures is to increase the quality factor of resonators. A two-pole filter based on periodic structures could thus be designed. The last chapter of this thesis is devoted to tunable devices. The sub-millimeter field has always been targeted. After a presentation of various technologies for the frequency agreement, the integration of MEMS capacitors in resonant cavities is chosen. Thus a topology with a good quality factor, easy integration and a wide frequency agreement is proposed
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Zhao, Hang. "Comportement multifonctionnel des composites comportant des nano/micro renforts". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLC020/document.
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En raison de leurs propriétés mécaniques, électriques et thermiques exceptionnelles, les nanotubes de carbone (NTC) ont reçu une importante attention mondiale. Les NTC ont un grand potentiel dans différents domaines d'applications tels que le stockage d'énergie et la microélectronique. Grâce à leur structure unidimensionnelle, leur important facteur d'aspect et leur faible densité, les NTC servent comme charges dans les composites. Par contre, en raison des fortes interactions entre eux, il est difficile de les disperser et de les aligner dans une matrice de polymère.Il est connu qu'une bonne conception d'hybrides, constitués de NTC verticalement lignés sur des substrats, améliore de manière significative la dispersion de ces derniers dans la matrice. Ces hybrides sont préparés par le procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Une fois, ces hybrides sont dispersés dans la matrice du composite cela conduit à une nette amélioration des propriétés multifonctionnelles de ce composite. Les substrats utilisés dans cette thèse sont les nanoplaquettes de graphite (NPG) pour donner des hybrides NPG-NTC que nous appellerons par la suite GCHs. Les GCHs ont l'avantage d'avoir une faible densité et une structure totalement conductrice qui améliore les propriétés diélectriques et électriques des composites.Dans l'état de l'art, les relations entre l'organisation des GCHs et les conditions de synthèse par CVD et entre l'ajout des GCHs dans les composites et les réseaux conducteur interne dans les composites n'ont jamais été étudiées. Pour cela, dans cette thèse, nous allons soigneusement étudier et discuter ces problèmes mentionnés.Dans le premier chapitre, nous présentons une revue générale de la structure, des propriétés, des applications et de la synthèse des NTC et des NPG. Nous présentons aussi les procédures de l'intégration des nanoparticules dans des matrices polymères et les méthodes de fonctionnalisation des NTC. Nous discutons aussi des états électriques et les caractéristiques (di)électriques des composites en fonction de la quantité de la charge conductrice.Le deuxième chapitre présente tout d'abord la synthèse des NTC sur les NPG par CVD. Ensuite, l'influence des paramètres de la CVD, la température, la composition du gaz et le temps de la réaction, ont été étudié. Les résultats qualitatifs et quantitatifs obtenus d'après les caractérisations des ces hybrides peuvent servir comme base de données pour l'intégration et l'influence des ces hybrides dans les composites.Le troisième chapitre présente les composites binaires polyvinylidene fluoride/GCHs et leurs propriétés diélectriques qui sont nettement améliorées par rapport aux composites ternaires composés de polyvinylidene fluoride/NPG/NTC. Les composites obtenus par dispersion des GCHs dans la matrice à l'aide du procédé d'extrusion-injection, présentent un seuil de percolation fortement réduit (5,53 vol%) et une stabilité thermique relativement élevée. Leurs propriétés diélectriques améliorées peuvent être attribuées à des réseaux sous forme de micro-condensateurs et le changement de la cristallinité de la matrice peut être attribué à la bonne conception des hybrides.Le quatrième chapitre étudie les composites GCHs/polydiméthylsiloxane (PDMS) avec la haute performance piézo-résistive dans une large gamme de température. Le composite présente un seuil de percolation ultra-bas et une grande sensibilité piézo-résistive. En particulier, les autres améliorations des propriétés électriques obtenues dans les composites GCHs/PDMS par rapport à celles des composites à base de NTC/PDMS, de NPG/PDMS ou encore de NTC-NPG/PDMS. Les légers mouvements des doigts peuvent être détectés grâce à l'usage de ces films composites en tant que capteurs de mouvementDue to the outstanding mechanical electrical and thermal properties, carbon nanotubes (CNTs) received worldwide attentions and intensive investigations in last decades. CNTs are greatly potential in applications such as energy storage and microelectronics. The one dimensional structure, high aspect ratio and low density, promote CNTs serving as the excellent fillers in composites field. However, due to the strong interactions, CNTs are usually difficult to be dispersed and aligned in a polymer matrix. Designing the CNTs construction reasonably is an effective way to ameliorate the dispersion states of CNTs in matrix. These specific hybrid constructions allowed CNTs arrays synthesized vertically onto the substrates through catalyst chemical vapor deposition method. These CNT arrays effectively overcome the problem of CNTs aggregation and promote the interconnection among CNTs, leading to a considerable improvement of multi-functional properties of composites. Graphite nanoplatelets (GNPs) served as substrate make their synthesizing products-GNP-CNTs hybrids (GCHs) possess distinct merits of all-carbon composition, totally-conductive coupling structure and the low intrinsic density. These GCHs constructions provide a great improvement in the dielectric and electrical properties of composites. However, the relationship between GCHs organization and synthesizing conditions during CVD process and the influence of the addition of GCHs to internal conductive networks have not been reported in detail. These mentioned issues will be investigated and discussed in this thesis, which is divided into four chapters:The first chapter makes a general review of the structure, properties, application and synthesis of CNTs and GNP substrates, and the main procedures of fabricating composites and surface functionalization of CNTs. Moreover, a short introduction of the development of micro-nano hybrids applied to the functional composites is made. Most importantly, the developing electrical states and (di) electrical characteristics of composites with ever-increasing conducting filler loading are reviewed in detail at the last part.The second chapter discusses firstly the synthesis process through the CCVD approach and the relationship between CVD parameters and the corresponding construction of GCHs, where the temperature, gas composition and reaction time were controlled. The constructions CNT arrays are dependent on the synthesis conditions. Furthermore, the results obtained from analysis can provide a structural foundation for the huge application potential of GCHs constructions. The third chapter introduces the poly(vinylidene fluoride)-based nanocomposites containing GCH particles, the dielectric properties of which are improved more greatly than the ternary composites loading equivalent mixture of GNPs and CNTs. The composites achieved by dispersing GCH particles into matrix using the mechanical melt-mixing process, showing a strongly reduced percolation threshold (5.53 vol %) and the relatively high thermal stability. Their improved dielectric properties can be attributed to the formed microcapacitor networks and the change of crystalline formation of matrix, caused by well-designed CNT arrays constructions. The fourth chapter investigates the advanced GCHs/ polydimethylsilicone (PDMS) composites with high piezo-resistive performance at wide temperature range. The synthesized GCHs can be well dispersed in the matrix through the mechanical blending process. The flexible composite shows an ultra-low percolation threshold (0.64 vol%) and high piezo-resistive sensitivity (gauge factor ~103 and pressure sensitivity ~ 0.6 kPa-1). Particularly, the much improvements of electrical properties achieved in GCHs/PDMS composites compared with composites filled with equivalent CNT, GNP or mixture of CNTs/GNPs. Slight motions of finger can be detected and distinguished accurately using the composites film as typical wearable sensor
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Kabas, Abdel-Basset. "Etude des caractéristiques physico-chimiques et mécaniques des résines époxydes (DGEBA - 3DCM) polymérisées par voie thermique traditionnelle ou micro-ondes". Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10281.
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Ce travail s'inscrit dans le cadre de l'analyse des caracteristiques physico-chimiques et mecaniques des resines epoxydes (dgeba/3dcm) polymerisees par chauffage micro-ondes ou par voie thermique. L'existence des groupements polaires dans le systeme etudie (dgeba/3dcm) offre des possibilites interessantes, car elle autorise l'utilisation d'un chauffage par micro-ondes. Grace a une cavite resonnante et a plusieurs protocoles operatoires selectionnes (puissances appliquees et temps de cuisson) le materiau final obtenu par voie micro-ondes presente une bonne homogeneite comparable a celle obtenue par voie thermique. L'etude des effets du vieillissement pratique en milieu humide sur les deux systemes (micro-ondes et thermique) a differentes temperatures montre que ces derniers presentent les memes caracteristiques (dimensions, tg, module d'elasticite,). L'etude de l'absorption d'eau revele que la diffusion dans le materiau est relativement bien representee par un modele fickien et que sa penetration entraine, quel que soit le mode de chauffage utilise, une diminution d'environ 4c de la temperature de transition vitreuse dans le cas de la resine thermique et d'environ 7c dans le cas de la resine micro-ondes. Cette diminution s'explique par la plastification du reseau resultant de la formation de liaisons hydrogene eau/polymere. Simultanement on observe un gonflement compris entre 20 a 30 m pour des echantillons cylindriques de 6 mm de diametre. L'eau absorbee par les echantillons lors de l'immersion a differentes temperatures est eliminee et le gonflement disparait lorsqu'on soumet ces memes echantillons a un sejour dans une etuve regulee a 80c. Le materiau vieilli qu'il soit thermique ou micro-onde, revient donc a son etat initial. Les resultats du test de flexion trois points, pratique sur des echantillons cylindriques vieillis dans l'eau distillee a differentes temperatures, montrent par ailleurs qu'il n'existe pas variations significatives du module d'elasticite e#o pour les deux systemes etudies. Les observations par microscopie electronique a balayage montrent que les deux types de resine presentent la meme texture. En conclusion l'analyse des caracteristiques physico-chimiques et mecaniques de deux types de materiaux met en evidence que leur comportement vis-a-vis des agressions exterieures reste identique et que le chauffage par voie micro-ondes n'apporte pas les ameliorations souhaitees au materiau obtenu par cette voie. En revanche le chauffage micro-ondes permet de realiser un gain de temps considerable par rapport au mode de cuisson classique ce qui conduit a une economie d'energie importante
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Cabrolier, Pierre. "Caractérisation des propriétés structurales et mécaniques des composantes pariétales du bois à l'échelle du tissu". Thesis, Paris, AgroParisTech, 2012. http://www.theses.fr/2012AGPT0067.
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Les bois sont une combinaison complexe de très fortes hétérogénéités multi-échelles, avec une trame de fond par espèce qui caractérise ses trois plans d'anisotropie. Les propriétés macroscopiques des bois dépendent de l'ensemble des échelles inférieures d'hétérogénéités : les cernes de croissance, les cellules, ainsi que l'organisation et la concentration des composés chimiques des parois cellulaires. Alors que l'effet des microfibrilles de cellulose cristalline de la phase solide sur les propriétés macroscopiques a été étudié, l'un des défis actuels consiste à évaluer le déterminisme des arrangements moléculaires au sein des parois sur les propriétés des cellules au sein d'un tissu. Dans ce contexte, le présent travail de thèse se développe selon deux axes : (i) La collecte d'informations sur les organisations pariétales à travers la diversité des cellules, et (ii) la caractérisation des propriétés micro-mécaniques à l'échelle du tissu, avec la prise en compte des échelles inférieures d'hétérogénéités. L'essentiel des descriptions sub-pariétales a été réalisé à l'aide d'un micro-spectromètre confocal Raman, et d'outils d'analyses dédiés qui ont été développés dans le cadre de cette étude. Les résultats obtenus ont par exemple permis de caractériser la paroi d'une cellule en formation (thylle), l'installation de la paroi secondaire dans des fibres, l'influence de stimuli environnementaux sur l'organisation sub-pariétale, ou encore le caractère continu de l'organisation spatiale des microfibrilles dans l'épaisseur des parois de différents types de cellules matures. La caractérisation mécanique a été réalisée selon la direction longitudinale des cellules, dans des essais de traction sur des éprouvettes de très faibles dimensions (épaisseur inférieure à 100 µm). La mise en évidence des phénomènes complexes en jeu dans le comportement mécanique a fait l'objet d'une étude sur la variation des propriétés structurales et mécaniques à l'intérieur d'un cerne. Les différentes phases de la relation contrainte-déformation ont été discutées, et une modélisation simplifiée par homogénéisation multi-échelle a notamment permis de poser un ensemble de pistes de réflexions sur le déterminisme de l'organisation sub-pariétale sur les propriétés mécaniques des cellules au sein d'un tissuWoods are a highly complex combination of multi-scale heterogeneities. Macroscopic properties of wood depend on all smaller scales of heterogeneity: growth rings, cells, as well as organization and concentration of cell wall chemical compounds. While the effect of the crystalline elements (microfibrils) of the solid phase on the macroscopic properties has been studied, one of the challenges is to estimate the determinism of the cell-wall molecular arrangements on the cells' properties inside a tissue. In this context, the present study is developed along two lines: (i) The collection of information on cell wall organization across the diversity of cells, and (ii) the characterization of micro-mechanical properties at the tissue level, with the consideration of smaller scales of heterogeneity. Most sub-cell wall descriptions were performed using a confocal Raman micro-spectrometer, and tools of analysis that were developed in this study. For example, obtained results have highlighted the cell wall of a living cell (thyllose), the cell wall formation in poplar fibers close to the cambial region, the impact of environmental stimuli on sub-cell wall organization, or else the continuous variation of the spatial organization of crystalline compounds in wall of different mature cells. The mechanical characterization was realized in the longitudinal direction on small samples (thickness below 100µm). The understanding of complex phenomena involved in the mechanical behavior was approached through a study on the variation of structural and mechanical properties within a ring. The different parts of the stress-strain curve have been discussed, and a simplified homogenization model has help to highlighted the determinism of sub-cell wall organization on the mechanical properties of cells at the tissue level
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Belhenini, Soufyane. "Etude de structures de composants micro-électroniques innovants (3D) : caractérisation, modélisation et fiabilité des démonstrateurs 3D sous sollicitations mécaniques et thermomécaniques". Thesis, Tours, 2013. http://www.theses.fr/2013TOUR4029/document.
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Cette étude constitue une contribution dans un grand projet européen dénommé : 3DICE (3D Integration of Chips using Embedding technologies). La fiabilité mécanique et thermomécanique des composants 3D a été étudiée par des essais normalisés et des simulations numériques. L’essai de chute et le cyclage thermique ont été sélectionnés pour la présente étude. Des analyses de défaillance sont menées pour compléter les approches expérimentales. Les propriétés mécaniques des éléments constituant les composants ont fait l’objet d’une compagne de caractérisation complétée par des recherches bibliographiques. Les simulations numériques, dynamiques transitoires pour l’essai de chute et thermomécanique pour l’essai de cyclage thermique, ont été réalisées pour une estimation numérique de la tenue mécanique des composants. Les modèles numériques sont utilisés pour optimiser le design des composants et prédire les durées de vie en utilisant un modèle de fatigueThis work establishes a contribution in an important European project mentioned 3DICE (3D Integration of Chips using Embedding technologies). The mechanical and thermomechanical reliability of 3D microelectronic components are studied by employing standardized tests and numerical modeling. The board level drop test and thermal cycling reliability tests are selected for this study. Failures analysis has been used to complete the experimental study. The mechanical properties of elements constituting the microelectronic components were characterized using DMA, tensile test and nanoindentation. Bibliographical researches have been done in order to complete the materials properties data. Numerical simulations using submodeling technique were carried out using a transient dynamic model to simulate the drop test and a thermomechanical model for the thermal cycling test. Numerical results were employing in the design optimization of 3D components and the life prediction using a fatigue model
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Liao, Jiunn-Der. "Modifications physico-chimiques et mécaniques du polyéthylène et du polypropylène par implantation ionique, plasma micro-ondes,bombardement d'électrons et irradiation gamma". Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG4202.
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La surface d'une polyolefine traitee par plasma micro-ondes ou par faible dose d'implantation ionique d'azote devient mouillable. Pour obtenir des peroxydes polarisables sur une polyolefine, un traitement par plasma d'argon de courte duree est suffisant. Les analyses xps couplees avec les resultats obtenus en resonance paramagnetique electronique, par decomposition des peroxydes, par mesures de mouillabilite et par l'exploitation des spectres actifs en infrarouge ont montre que les structures oxydees, formees par differentes techniques de traitement, jouent un role important pour interpreter la variation des proprietes chimiques a la surface du polymere. Compare a l'implantation ionique, le traitement par plasma micro-ondes, en particulier par plasma argon, produit plus de groupes polarisables. Il est interessant pour les applications de greffage. La durete et le module d'elasticite, mesures par nanoindentation sur une polyolefine augmentent avec une dose appropriee d'implantation ionique. Une dose de 1,4 x 10#1#7 ions. Cm#-#2 permet de multiplier par 15 la durete du polyethylene a tres haut poids moleculaire et par 7 son module d'elasticite a une profondeur de 30 nm. Le passage du comportement visco-plastique a quasi-elastique est mis en evidence. L'epaisseur de la couche modifiee depasse 300 nm. L'etude du couple de frottement entre sphere metallique et cupule en polyethylene montre que l'implantation ionique du polymere permet de reduire la vitesse d'usure du polyethylene, par amelioration de ses proprietes mecaniques liees a la formation d'une couche reticulee, dure et elastique. Les effets des traitements de surface sur les polymeres utilises comme biomateriaux permettent d'adapter les proprietes en surface des applications specifiques
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Chomat, Dimitri. "Élaboration et mise en forme de composites micro-fibrillaires par fibrillation in-situ : optimisation de la microstructure et des propriétés mécaniques résultantes". Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10127.
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L'élaboration de composites micro-fibrillaires a été réalisée par fibrillation in-situ à partir de couples de polymères immiscibles. Dans un premier temps, un mélange polypropylène / polyamide 6 (PP/PA6) a été utilisé comme référence pour la mise au point du procédé d'extrusion - étirage en continu. En faisant varier les paramètres rhéologiques, il est apparu que la fibrillation est soumise aux conditions d'un rapport de viscosité inférieur à 4 et d'un rapport d'élasticité inférieur à 1 durant le mélangeage. Des expériences portant sur la température de mise en forme des composites micro-fibrillaires par injection ont montré que la préservation de la morphologie nécessite une température inférieure à la température de fusion de la phase dispersée. Dans un deuxième temps, ces travaux ont porté sur l'incorporation de nanocharges d'argile dans un but de compatibilisation du mélange PP/PA6. Différentes voies d'ajout de la montmorillonite modifiée ont été testées. Parmi celles-ci, il a été vu que la pré-dispersion de la nanocharge dans la matrice PP aboutit à une migration des feuillets d'argile du PP vers l'interface PP/PA6 lors du procedé de fibrillation in-situ. Un affinement des fibrilles a été constaté à cette occasion, entraînant une amélioration de la résistance au choc. Enfin, une dernière partie a été consacrée au développement d'un composite micro-fibrillaire bio-sourcé acide polylactique / polyamide 11 sur la base des résultats précédemment acquis. Bien qu'une morphologie partiellement fibrillaire ait été formée lors de l'étirage, la mise en forme du composite par injection a entraîné la destruction des fibrilles par échauffement et relaxationElaboration of microfibrillar composites based on immiscible polymer blends was performed by means of in-situ fibrillation. First, a polypropylene / polyamide 6 blend (PP/PA6) was used as a reference in order to develop an extrusion - drawing process. Upon variation of rheological parameters, it appeared that fibrillation requests a viscosity ratio less than 4 and an elastic ratio less than 1. Experiences about influence of processing temperature demonstrated that the injection step must be proceed at a temperature lower than the melting temperature of the dispersed phase in order to preserve the morphology. In a second part, this study dealt with the incorporation of organically modified montmorillonite with the aim of compatibilizing PP/PA6 blends. Several ways of nanoclay addition have been tested. Among them, nanoclay pre-dispersion in the PP matrix lead to the migration of clay platelets from PP to PP/PA6 interface during the in-situ fibrillation process. Hence, fibrils refinement was observed, inducing an improvement of impact resistance. Finally, one last part was dedicated to the development of a poly(lactic acid) / polyamide 11 bio-based micro-fibrillar composite. Whereas a partially fibrillar morphology was formed upon drawing, injection of the composite involved fibrils destruction due to overheating and subsequent relaxation
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Tiba, Idriss. "Effets des interfaces cristallines sur les champs mécaniques en plasticité cristalline et conséquences sur le glissement dans des micro-piliers bi-cristallins". Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0174.
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Dans le but de parvenir à comprendre le rôle des joints de grains sur la déformation des polycristaux, il est nécessaire d’étudier finement le comportement des bi-cristaux. Dans cette étude, une approche expérimentale innovante basée sur la fabrication et l’étude du comportement mécanique et de la plasticité cristalline de micro-piliers bi-cristallins est combinée à une approche de modélisation micromécanique. Cette approche théorique est basée sur la théorie continue des dislocations dans laquelle les dislocations stockées au joint de grains sont décrites par une distribution continue de dislocations interfaciales. Ce modèle fournit des expressions analytiques explicites des champs de contraintes et de rotations du réseau dans le cas d’un bi-cristal infini avec un joint plan. Les contributions des différentes sources d’incompatibilité sont mises en évidence en raison des anisotropies élastique et plastique liées aux différentes orientations cristallines. Des calculs éléments finis ont permis de valider l’approche dans une zone proche du joint de grains et distante des surfaces libres du micro-pilier. L’analyse expérimentale est basée sur des essais de compression menés à température ambiante sur des micro-piliers bi-cristallins de Ni fabriqués au FIB (Focused Ion Beam). D’abord, l’étude s’est concentrée sur les prédictions des cissions résolues sur tous les systèmes de glissement du bi-cristal en utilisant le modèle continu. Les effets des fractions volumiques de cristaux et de l’inclinaison du joint de grains ont également été pris en compte dans l’analyse. Les prédictions du modèle développé dans cette thèse sont en accord avec les systèmes de glissement actifs identifiés. Concernant l’entrée en plasticité et les systèmes de glissement associés dans chaque cristal, le modèle développé est plus pertinent que la loi de Schmid. Les essais de compression sont suivis par des mesures microstructurales effectuées par EBSD, pour quantifier les rotations du réseau dans chaque grain au cours de la déformation. Celles-ci ont été également calculées et discutées à l’aide du modèle micromécanique développé dans cette thèseIn order to better understand the role of grain boundaries in polycrystals deformation, the study of the mechanical behavior of bicrystals becomes necessary. In this study, an innovative experimental approach based on the fabrication of bicrystalline micropillars is investigated with a micromechanical analysis of crystal plasticity behavior. The theoretical approach is based on the static Field Dislocation Mechanics (FDM) theory in which the dislocations stored in the grain boundary are described by a continuous distribution of interfacial dislocations. This model provides explicit analytical expressions of the stress and lattice rotation fields in the case of an infinite bicrystal with planar boundary. The contribution of the different incompatibility sources are emphasized due to elastic and plastic anisotropies related to the different crystal orientations. Finite element simulations were also performed to validate this approach in a zone close to the grain boundary and far from the micropillar free surfaces. The experimental results are based on compression tests conducted at room temperature on Ni bicrystalline micropillars. The micropillars are machined on a Focused Ion Beam (FIB). First, the study is focused on the prediction of the resolved shear stresses on the possible slip systems in the bicrystal using the continuum model. The crystal volume fraction and the grain boundary inclination angle effects were also taken into account in the analysis. The predictions of the continuum-based approach developed in this thesis are in full agreement with the experimentally identified active slip systems. Concerning the onset of plasticity and the associated slip systems in each crystal, the developed model is more relevant than the Schmid law. The compression tests are followed by microstructural EBSD measurements to quantify lattice rotations in each grain during the deformation which were also computed using the micromechanical model developed in the present thesis
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Rabbia, Laurent. "Nouvelle filière technologique pour micro-commutateurs parallèles capacitifs micro-ondes sur membrane diélectrique". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011430.
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Ce mémoire traite de l'élaboration d'une nouvelle filière technologique pour micro-commutateurs parallèles capacitifs micro-ondes sur membrane diélectrique. Les micro-commutateurs sont des ponts à air métalliques actionnés électrostatiquement et structurés par un micro-usinage de surface. Un micro-usinage de volume est réalisé pour obtenir une membrane sur laquelle les circuits fabriqués sont faibles pertes. Le chapitre I présente le procédé technologique global utilisé. Dans un premier temps nous détaillons les briques de base constituant chacun des procédés des deux faces de la plaquette, la face supérieure pour le micro-commutateur et la face inférieure pour la membrane. La fin de ce chapitre est consacrée à l'optimisation de l'enchaînement de ces deux procédés afin d'assurer une bonne compatibilité technologique de l'ensemble des étapes. Le chapitre II traite de l'analyse mécanique des ponts métalliques. Les modèles analytiques de la littérature concernent en général des ponts plats à encastrements parfaits. C'est pourquoi nous avons tout d'abord exposé les résultats de simulations d'un micro-commutateur suivant différentes configurations. L'analyse de son comportement permet d'anticiper certains problèmes liés à sa conception. Une seconde partie est consacrée à la mesure des raideurs mécaniques de différents modèles de ponts métalliques. A la fin du chapitre nous présentons une méthode permettant d'évaluer le module d'Young et la contrainte initiale moyenne en utilisant les mesures précédemment effectuées. Le chapitre III concerne la caractérisation micro-onde de démonstrateurs. Dans une première partie le comportement des micro-commutateurs est évalué à l'aide d'outils analytiques. Nous pouvons ainsi anticiper les problèmes de réalisation et estimer l'influence de chaque paramètre du micro-commutateur sur son comportement. Une deuxième partie est consacrée aux caractérisations micro-ondes d'un micro-commutateur sur silicium massif et sur membrane. Pour finir, ce dernier est intégré dans un démonstrateur plus complexe lui-même intégré dans un système participant à une tête de réception.
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Charfeddine, Ilhem. "Prévision de la morphologie de mélanges de polyoléfines par un modèle micro-rhéologique : Application à des propriétés d'usage". Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSES019.
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Le contrôle du développement de la morphologie des mélanges de polymères dans les procédés de transformation est un sujet d'étude majeur compte tenu de son impact sur les propriétés mécaniques, barrières ou électriques. Les morphologies des mélanges de polymères, en phases dispersées ou co-continus, dépendent de la composition, des comportements rhéologiques des phases, des conditions du mélange et de la tension interfaciale.Dans ce travail de thèse, un modèle d'établissement de la morphologie a été proposé sur la base de descriptions topologiques des phases dispersées et co-continues couplées à un scénario d'évolution entre ces morphologies dans des mélanges de polyoléfines.Les paramètres utiles pour ce modèle micro-rhéologique ont été déterminés. La tension interfaciale a été mesurée par rhéologie en utilisant les modèles de Palierne, l'approche de Gramespacher et Meissner et des calculs ab-initio. Le cisaillement a été calculé par le logiciel Ludovic. Les mesures rhéologiques sur les polymères ont été réalisées en spectrométrie dynamique en cisaillement. Les prédictions du modèle ont été comparées aux résultats expérimentaux pour différents couples de polyéthylènes et polypropylènes mélangés en extrudeuse bivis. Une analyse morphologique approfondie des mélanges a été menée par microscopie électronique à balayage (MEB) après une étape préalable de marquage sélectif d'une phase pour améliorer le contraste. Les dimensions des phases ainsi que la variation de l’aire d’interface en fonction de la composition ont été calculées.Les résultats expérimentaux montrent une bonne corrélation entre les aires d’interface et l'élasticité à l'état fondu à basse fréquence ainsi que les capacités prédictives du modèle. La comparaison des prédictions et des mesures expérimentales montre que le mécanisme par instabilités de Rayleigh domine la rupture des gouttes en phase dispersée.Le modèle micro-rhéologique a été complété pour prédire les propriétés mécaniques : module d’Young et résistance au choc. Les résultats de la prédiction ont été comparés aux mesures expérimentales lors des essais de traction et de choc Charpy. Enfin, l’effet de la distance entre les particules sur l'apparition de la transition ductile fragile a été discutéFor a long time, the control of the development of polymer blend morphology during processing has received attention because of its great impact on the mechanical, barrier or electrical properties. Polymer blend morphologies can be divided into two groups, dispersed and co-continuous, and they depend on the composition, the rheological behavior of components, the mixing conditions and the interfacial tension.In this study, a predictive model of the type of morphology has been proposed on the basis of topological representations of co-continuous or dispersed phases using a scenario for the morphology development in blends of polyolefin.Relevant parameters of the model were measured. The interfacial tension was measured by rheological methods using the Palierne model, Gramespacher and Meissner approach and ab-initio calculation. The shear rate in the extruder was determined using the Ludovic software. Rheological studies were conducted in oscillatory shear flow. The predictions were compared with experimental results of various polyethylene and polypropylene blends at different compositions, prepared by twin-screw extrusion. Blends were carefully examined by scanning electron microscopy (SEM), using staining agent to enhance electron density contrast. The characteristic dimensions and interfacial areas as a function of the composition were calculated.The experimental results on the various blends show a good correlation between the interfacial areas, the melt elasticity measured at low frequency and the model prediction. The comparison shows also that Rayleigh disturbances dominate the breakup mechanism.This model was completed by predictive models of mechanical properties: modulus and impact resistance. The mechanical properties calculated by the models were compared to the measurements of tensile and Charpy impact tests. Finally, the effect of the interparticle distance on the impact resistance was also investigated to understand the brittle-tough transition
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Guirardel, Matthieu. "Conception, réalisation et caractérisation de biocapteurs micromécaniques résonants en silicium avec actionnement piézoélectrique intégré : détection de l'absorption de nanoparticules d'or". Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30159.
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Leulmi-Pichot, Selma. "Destruction de cellules cancéreuses par vibrations magnéto-mécaniques de micro/nano particules magnétiques : Elaboration des particules par approche top-down, biofonctionnalisation et tests in-vitro". Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY063/document.
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Dans les prochaines années, les traitements des maladies graves (cancer, pathologies du cerveau, etc) pourraient fortement bénéficier des progrès en science des matériaux et des nanotechnologies. Du point de vue médical, il est bien connu que les cellules cancéreuses ont tendance à développer des résistances aux chimiothérapies dont les effets secondaires limitent considérablement l'efficacité des traitements. Pour ces raisons, la recherche de thérapies alternatives ciblant les cellules cancéreuses sans affecter les tissus sains est actuellement l'un des domaines les plus actifs de recherche sur le cancer. Dans ce contexte, les nanoparticules magnétiques reçoivent un intérêt croissant pour diverses applications biomédicales allant du diagnostic au traitement ciblé. En effet, grâce à leur possibilité d'actionnement contrôlé à distance par des champs magnétiques externes, les particules magnétiques ont la capacité d'exercer des forces ou couples localisés sur des espèces biologiques ciblées.Ce travail de thèse décrit une approche basée sur l'action mécanique de particules magnétiques bio-fonctionnalisées sur des cellules cancéreuses. Lorsque ces particules sont liées aux cellules cancéreuses, l'application d'un champ magnétique alternatif externe induit l'oscillation des particules, qui transmet alors une force mécanique aux cellules cancéreuses.Les particules magnétiques utilisées pour cette application ont fait l'objet d'un long développement. Contrairement aux particules magnétiques conventionnelles synthétisées par des voies chimiques (« bottom-up »), les particules étudiées dans cette thèse ont été spécialement conçues par des techniques développées pour la micro/nanoélectronique (« top-down »). Ainsi, deux types de particules magnétiques ont été comparés ; des particules antiferromagnétiques synthétiques (SAF) constituées d'empilements de couches magnétiques et des microparticules constituées d'une couche magnétique unique avec une configuration de vortex magnétique.Une fois ces particules mises en solution, les phénomènes d'auto-polarisation qui contribuent à l'agglomération / dispersion de ces particules par les interactions magnétostatiques ont été comparés, ainsi que les couples mécaniques que ces deux types de particules magnétiques peuvent générer sur les cellules cancéreuses lorsqu'elles sont soumises à un champ magnétique externe.Bien que les particules SAF génèrent de plus grands couples, remplacer les constituants de l'empilement magnétique par des matériaux biocompatibles reste délicat, ce qui n'est pas le cas de leurs homologues en vortex magnétique, facilement réalisables avec des oxydes de fer.En exploitant les propriétés des vortex magnétiques en NiFe, nous avons développé une approche pour la destruction ciblée des cellules cancéreuses du carcinome rénal humain. Les tests menés in-vitro montrent que ce stimulus magnéto-mécanique créé deux effets dramatiques : une diminution significative du taux de cellules cancéreuses vivantes, et l'initiation du processus d'apoptose (ou mort cellulaire programmée) et ce, en appliquant de faibles valeurs de champs (~100 Oe c'est-à-dire 10mT) à de très faibles fréquences (~ 20 Hz). Des études pour la quantification de la mort cellulaire par cytométrie en flux ont été menées. Les résultats déjà obtenus bien qu'au stade « preuve de concept » sont très encourageants pour le futur des nouvelles thérapies du cancerIn the coming years, the treatment of serious diseases (cancer, brain diseases, etc.) could benefit more intensely from advances in materials science and nanotechnology. From the medical point of view, it is well known that cancer cells tend to develop resistance to chemotherapy, and the side effects encountered seriously limit the effectiveness of treatments. For these reasons, the search for alternative therapies that target cancer cells without affecting healthy tissues is currently one of the most active areas of research on cancer. In this context, magnetic nanoparticles are receiving an increasing interest in a variety of applications ranging from biomedical diagnostic to targeted treatments. Indeed, due to their remote actuation by external magnetic fields, the magnetic particles have the ability to locally perform actuations on targeted biological species.This thesis describes an approach based on interfacing cancer cells with bio-functionalized magnetic particles. When these particles are bound to the cancer cells, applying an external alternating magnetic field induces the particles oscillations, which then transmits a mechanical stress to the cancer cells.For this application, specific magnetic particles were prepared. Unlike conventional magnetic particles made by chemical routes ("bottom-up"), the particles studied in this thesis have been specially designed by techniques used in micro / nanoelectronics ("top-down"). Thus, two types of magnetic particles were compared; synthetic antiferromagnetic particles (SAF) consisting of magnetic multilayer stacks and microparticles consisting of a single magnetic layer with a magnetic vortex configuration.Once these particles released in a solution, the self-polarization phenomenon that contributes to the agglomeration / dispersion of these particles by magnetostatic interactions were compared for both types of particles as well as the mechanical torques that they can exert on cancer cells when subjected to an external magnetic field.Although SAF particles generate higher torques, finding biocompatible materials that may replace the constituents of the magnetic stack remains difficult, while vortex-particles would be easier to make in magnetic iron oxides.By exploiting the properties of NiFe magnetic vortices, we have developed an approach for the targeted destruction of the human renal carcinoma cells. The tests launched in vitro show that the magneto-mechanical stimulus creates two dramatic effects: a significant decrease in the rate of alive cancer cells, and the initiation of the apoptosis (programmed cell death). These results were achieved by applying low field values (~ 100 Oe i.e.10mT) at low frequencies (~ 20 Hz). Studies for the quantification of cell death by flow cytometry were conducted. The results already obtained even at the stage of "proof of Concept" are very encouraging for new perspectives of cancer therapies
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Jeanne, Edgard. "Réalisation et caractérisations électromécaniques de transducteurs ultrasonores capacitifs micro-usines". Thesis, Tours, 2008. http://www.theses.fr/2008TOUR4041.
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Les transducteurs ultrasonores capacitifs micro-usinés peuvent s’adapter à la complexité et à la miniaturisation requise par l’évolution des techniques d’échographie vers l’imagerie intracardiaque ou l’imagerie 3D en temps réel. L’objectif de ce travail de thèse est la réalisation de démonstrateurs pouvant être intégrés dans une sonde cathéter 9Fr pour l’imagerie intracardiaque. Nous proposons, d’évaluer une technologie de micro-usinage de surface a?n de réaliser une architecture reposant sur un couple de membrane en nitrure de silicium faiblement contraint et de couche sacri?cielle en oxyde. Nous abordons la caractérisation électromécanique des transducteurs ultrasonores en proposant une approche mécanique pour la détermination de la tension de collapse et la fréquence de résonance. Di?érentes techniques nous ont permis d’extraire les propriétés mécaniques de la couche structurelle du microsystème. Nous ?nalisons ces travaux sur l’intégration des dispositifs dans la sonde avec un report de connectique sur la face arrière, basée sur des vias traversants et une couche de passivation en nitrure de silicium déposé par PECVD ou de parylène CCapacitive Micromachined Ultrasonic Transducers (cMUTs) based on MEMS technology may ?t the complexity and the miniaturization required by ultrasound probes evolution. The objective of this thesis work is to realize a technological test vehicle which can be easily and directly integrated in a 9Fr catheter probe. This document focuses on a surface micromachining process in order to realize a 450nm thick suspended membrane over a 200nm gap. The process lies on a LPCVD low stress silicon nitride membrane and an oxide sacri?cial layer. The electromechanical characterization of the membrane is performed through laser Doppler vibrometry and optical pro?lometry in order to determine the collapse voltage and the natural frequency of the membranes. Material’s mechanical properties being fundamental in any MEMS prediction behavior, dedicated mechanical test structures were characterized in order to extract silicon nitride mechanical properties. In an integration and a ?ip-chip scheme, a through wafer interconnect technology is proposed. Finally, this document ends on the investigation of PECVD silicon nitride and parylene C as a passivation layer
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Laffosse, Jean-Michel. "Contribution à l'étude du transport convectif dans le segment vertébral scoliotique : mécanobiologie, micro-architecture et perméabilité des plateaux vertébraux". Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/328/.
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Le plateau vertébral (PV) constitue une zone d'échanges entre le réseau vasculaire et le disque intervertébral (DIV) sous la forme de transports convectifs qui garantissent l'homéostasie du DIV. Le PV est le siège d'une maturation physiologique et d'un remodelage pathologique initiés par les stimuli mécaniques et les phénomènes de transport. Ce travail contribue à l'analyse de la dégénérescence discale des pathologies rachidiennes et notamment scoliotiques. Dans un premier temps, une épiphysiodèse sur modèle animal porcin a permis de quantifier l'influence des contraintes de compression asymétrique sur les propriétés convectives du plateau vertébral. La perméabilité macroscopique a diminué de manière dans les zones de contraintes maximales. Ces modifications ont été associées à des modifications locales de la micro-architecture de l'os sous-chondral. Dans un second temps, nous avons confirmé les interactions entre les déformations du rachis et les paramètres convectifs et architecturaux sur un modèle animal porcin de scoliose. Les perturbations mécano-biologiques, altération de la perméabilité et remodelage du réseau osseux trabéculaire sous-chondral, ont été identifiés dans les zones sommitales et plus particulièrement dans la concavité de la courbureThe vertebral end-plate (VEP) is a zone of exchanges between vascular network and disc (IVD) through convective transport that maintain IVD homeostasia. Physiological maturation and pathological remodelling of VEP might be initiated by mechanical stimuli and transport phenomena. This work contributed to the analysis of disc degeneration in pathology of spine and in particular in scoliosis. First, an epiphysiodesis in porcine animal model allowed quantifying the role of asymetric compressive stresses on convective properties of VEP. The macroscopic permeability decreased in zones of maximum strain. These modifications were associated with local modifications of subchondral micro-architecture. Then, we confirmed interactions between spine deformation, convective parameters and end-plate micro-architecture in a porcine animal model of global scoliosis. The mechanobiological modifications, alteration of permeability and remodelling of subchondral network, were mainly detected in the summit zones and in the concavity of the curvature
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Combriat, Thomas. "Etude d'une assemblée de bulles microfluidiques excitées par une onde ultrasonore : transmission acoustique et phénomène de streaming". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAY052/document.
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De par leur importante compressibilité et leur fréquence de résonance extrêmement basse, les bulles sont des objets physiques singuliers du point de vue de l'acoustique et de la mécanique des fluides. En utilisant la technique de la microfluidique afin de créer des assemblées de bulles bi-dimensionnelles, que nous excitons acoustiquement, nous étudions à la fois leur influence sur une onde sonore et sur le fluide présent à leur voisinage.Les bulles étant des résonateurs sub-longueur d'onde, nous montrons qu'une assemblée de micro-bulles va interagir avec une onde sonore de longueur d'onde bien plus importante que la taille des bulles individuelles. En proposant une méthode pour extraire la contribution des bulles au signal acoustique, nous montrons que leur résonance suit une loi légèrement modifiée par rapport à celle proposée par Minnaert pour des bulles sphériques.Nous avons également exploré le potentiel de ce système expérimental comme méta-matériau pour l'acoustique. Nous observons en effet une baisse de la transmission d'une onde sonore à travers ce matériau et ce, dans une gamme de fréquence située au-delà de la fréquence de résonance.Cette baisse de la transmission peut être ajustée à la fois en fréquence et en amplitude ce qui fait de ce système un méta-matériau adaptable dont les caractéristiques peuvent être facilement ajustéesBecause of the important compressibility of gas bubbles in water, inducing a very low resonance frequency, one can find interest in studying bubbles from an acoustic and a fluid mechanics point of view. Using microfluidics techniques in order to produce assemblies of acoustically driven bi-dimensional bubbles, we are studying their influence on both acoustic waves and the surrounding fluid.Bubbles being sub-wavelength resonators, we show that a micro-bubbles assembly interacts with acoustical waves which wavelengths that are substantially bigger than the bubbles size. Developing a way to extract bubbles contribution to the acoustic signal, we show that their resonance frequency follows a law slightly different from the one Minnaert had found for spherical bubbles. The impact of this medium on the acoustical wave has been studied and we show that a decrease in the acoustical transmission happens in a range of frequencies above the resonance. This decrease can be adjusted in amplitude and in frequency making our system an easily tunable metameterial.Because of the strong response of bubbles induced by acoustical waves, the bubbles surface oscillates with a great amplitude in the surrounding fluid. This oscillation, working together with a coupling present between the bubbles, can drive a strong steady streaming in the fluid. Systems of several bubbles are studied, and a theory is proposed in order to predict the flow they induce. The interaction between the streaming phenomenon and an external flow is also presented, showing that exclusion zones can be present under certain circumstances in these systems. These exclusion zones can be useful in micro-fluidics in order to trap particles or chemicals
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Bergaud, Christian. "Micro et nanosystèmes mécaniques : problématiques afférentes à la réduction en taille et aux interfaces pour des applications dans le domaine de la chimie et de la biologie". Habilitation à diriger des recherches, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011363.
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Dans la première partie de ce mémoire, nous proposons un état de l'art dans le domaine des micro et nanosystèmes électromécaniques en mettant en exergue les problématiques afférentes à leur réduction en taille en termes de technologies de fabrication, d'électronique associée, de sources de bruit extrinsèques et intrinsèques, de rapport signal sur bruit... Plus spécifiquement, nous évaluons la pertinence d'une miniaturisation des dispositifs électromécaniques pour des applications dans le domaine de la chimie ou de la biologie en soulignant le rôle prépondérant des effets de surface et d'interface par rapport aux effets de volume: pertes énergétiques, équilibres thermodynamiques, cinétiques de réaction& Le cas particulier des biopuces et des biocapteurs est ensuite abordé : dynamique de mesure, domaine de linéarité, sensibilité, résolution ultime. Cet état de l'art nous permet de positionner, sur le plan national et international, nos activités de recherche, dont le bilan est dressé dans la deuxième partie. Il a également pour objectif de justifier le choix de nos orientations thématiques à plus long terme vers le domaine des nanobiotechnologies, ces orientations faisant l'objet d'une dernière partie.
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Morcrette, Mélissa. "Micro et nanoparticules pour des applications biotechnologiques : fabrication de nanoparticules par copolymère dibloc pour l’imagerie médicale ; destruction de cellules cancéreuses par vibrations magnéto-mécaniques de microparticules magnétiques". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAY052/document.
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Les nanoparticules magnétiques sont de nos jours largement exploitées dans le domaine de la recherche pour le biomédical, pour des applications aussi variées que le diagnostic, la thérapeutique ou plus récemment la théranostique. Les nombreuses méthodes de fabrication mises au point à ce jour permettent l’obtention d’une large gamme de nanoparticules en termes de taille, forme, matériaux et donc propriétés magnétiques. Le procédé de fabrication idéal est celui qui permet la fabrication simple, peu coûteuse et à grande échelle de nanoparticules parfaitement monodisperses. En ce sens, le premier volet de la thèse sera consacré à l’étude d’un nouveau procédé de fabrication basé sur la combinaison d’une approche « top-down » et « bottom-up », qui permet d’obtenir des nanoparticules de dispersion en taille très étroite. L’idée est d’exploiter les propriétés d’auto-organisation d’un copolymère dibloc, dont l’une des deux phases peut s’organiser en cylindres verticaux dans la matrice de l’autre phase sous certaines conditions. La gravure sélective des cylindres mène à l’obtention d’un masque de trous dans une matrice de polymère. On peut ensuite déposer le matériau magnétique, puis graver la matrice de polymère pour révéler les nanoparticules attachées au substrat. Si ce procédé est mené sur une couche sacrificielle, les particules peuvent être consécutivement mises en suspension. Les caractéristiques structurales et magnétiques de ces particules obtenues par auto-organisation du copolymère PS-PMMA seront étudiées, montrant que bien que ce procédé de fabrication soit encore à améliorer, il présente des avantages non négligeables en étant versatile, simple à mettre en œuvre et en permettant l’obtention de nanoparticules monodisperses et superparamagnétiques.Dans une seconde partie, un autre domaine biomédical sera abordé : le traitement du cancer. Une méthode nouvelle et alternative aux techniques d’hyperthermie ou de délivrance ciblée de médicaments avait été initiée par l’Argonne National Laboratory en 2010 et reprise à Spintec en 2011 : l’idée est de réactiver l’apoptose (ou mort programmée) de cellules cancéreuses par vibrations magnéto-mécaniques de microparticules magnétiques attachées à leur membrane. Il avait été démontré qu’avec des champs extérieurs aussi faibles que 30mT à 20Hz, des disques de permalloy en configuration magnétique vortex induisent l’apoptose de façon significative. Dans ce contexte et dans l’optique de pouvoir utiliser cette méthode pour des tests cliniques, des microparticules de magnétite, matériau biocompatible, ont été fabriquées par lithographie optique via le même procédé que les disques de permalloy. Leurs propriétés structurales, magnétiques et leur comportement en suspension sont comparés, ainsi que leurs effets sur les cellules in vitro via l’application d’un champ magnétique extérieur. A ce jour, les particules de permalloy sont supérieures en termes d’efficacité sur le déclenchement de l’apoptose des cellules cancéreuses. Certains paramètres du protocole tels que l’amplitude du champ doivent être optimisés pour les particules de magnétite, bien que les premiers effets observés soient encourageants pour la suiteMagnetic nanoparticles are now used in a wide range of applications such as diagnostic, therapeutics or more recently theranostics. The numerous and diverse fabrication processes allow the fabrication of a wide range of nanoparticles in terms of size, shape, material and magnetic properties. An ideal fabrication process would allow the simple and cheap fabrication of a great quantity of monodisperse nanoparticles. In this objective, the first part of this work will be focused on a new and original fabrication process based on the combination of a “top-down” and “bottom-up” approach. The idea relies on the special auto organization properties of a diblock copolymer: one of the two phases has the ability to self organize into vertical cylinders in the matrix of the other polymer, provided that the annealing conditions are favourable. The selective etching of the cylinders leads to a mask of holes in a polymer matrix. Then, the deposit of a magnetic material and the etching of the polymer matrix leads to the formation of a hexagonal network of nanoparticles attached to the substrate. If the substrate is composed of a sacrificial layer, the nanoparticles can be released in a solution. The structural and magnetic properties of theses nanoparticles fabricated via a PS-PMMA template will be studied. Their characterization will show that the process is still to be optimized but allows already to obtain monodisperse superparamagnetic nanoparticles.A second part focuses on another biomedical applications of magnetic particles: the cancer treatment. A new technique, which is an alternative to the existing methods such as hyperthermia or drug delivery, was first proposed by the Argonne National Laboratory (2010) and taken over at Spintec (2011). The idea is to reactivate the apoptosis (programmed cell death) of cancer cells via the magneto mechanical vibrations of magnetic microparticles attached to their membranes. It was proved that weak external magnetic fields (30mT at 20Hz) applied on permalloy disks in a vortex configuration lead to a significant increase of the apoptotic rate of cancer cells. In the objective of making this method possible for clinical applications, biocompatible magnetite microparticles were fabricated via the same fabrication process than the permalloy disks (optic lithography). Their structural and magnetic properties are compared, as well as their behavior in a suspension and their lethal effect on cancer cells via the application of an external magnetic field. For now, the permalloy microdisks provide better results than the magnetite particles. Some parameters of the experimental set up have to be optimized for the magnetite particles, such as the amplitude of the applied magnetic field. However, the first effects observed with the magnetite particles are quite promising
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Gholami, Mohammad Sadegh. "Development of innovative passive polyurethane foam with higher absorption and/or insulation performance". Thèse, Université de Sherbrooke, 2017. http://hdl.handle.net/11143/10532.
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Les mousses de polyuréthane (PU) hautement poreuses sont largement utilisées dans différentes
industries pour dissiper l’énergie des ondes sonores et vibratoires. La propagation
des ondes acoustiques dans ces matériaux poroélastiques est décrite à partir d’un ensemble
de paramètres physiques connus sous le nom de paramètres de Biot (pour les matériaux
isotropes, ils sont composés de 5 paramètres non acoustiques et de 4 paramètres mécaniques).
Il est bien connu que les propriétés macroscopiques dépendent intrinsèquement
des propriétés de la microstructure de la mousse. Ainsi, une compréhension claire des corrélations
entre la structure interne des mousses de PU et leurs paramètres de Biot ainsi
que la contribution de chaque paramètre, soit microscopique ou macroscopique, sur l’indicateur
vibroacoustique désiré est d’un intérêt majeur au stade précoce de la conception et
de l’optimisation de ces matériaux poroélastiques. Le développement d’un modèle micromacro
qui corrèle les propriétés de la microstructure aux paramètres macroscopiques de
Biot est donc nécessaire.
Récemment, un modèle qui corrèle les propriétés de la microstructure des mousses PU
hautement poreuses à leurs propriétés non acoustiques a été présenté par Doutres et coll.
[24, 25]. Dans cette étude, les propriétés de la microstructure (dimensions de la cellule et
taux de réticulation) sont d’abord caractérisées par un microscope électronique à balayage
(SEM). Ensuite, l’effet du taux de réticulation (mesurant le pourcentage de fenêtres ouvertes),
de la taille des cellules et de la densité relative sur les propriétés mécaniques de
la mousse de polyuréthane a été élucidé à l’aide d’un modèle numérique. Se basant sur
ce modèle, un modelé analytique existant, qui corrèle les propriétés de la microstructure
de mousses PU entièrement réticulées à ses propriétés mécaniques, a été revu et corrigé
pour tenir compte de l’effet important du taux de réticulation. En combinant le modèle
de Doutres avec le modèle mécanique développé dans cette thèse, un modèle micro-macro
complet est ainsi obtenu. Utilisant ce modèle, l’impact de la variabilité de la microstructure
et la contribution de chacun des paramètres microstructuraux à la réponse vibroacoustique
ont été étudiés utilisant une méthode d’analyse de sensibilité globale (FAST). La méthode
FAST a été utilisée pour identifier l’impact de la microstructure sur, premièrement, les
paramètres de Biot-Allard et, deuxièmement, sur les indicateurs vibroacoustiques (absorption
et perte par transmission) des mousses de polyuréthane poroélastiques. Une fois les
modèles micro-macro et la contribution des propriétés de la microstructure connus, la
performance vibroacoustique de la mousse a été optimisée. Ainsi nous avons testé numériquement
la performance acoustique de mousses homogènes et de mousses graduellement
structurées (variation de propriétés suivant l’épaisseur de la mousse). Cette étude ouvre
ainsi de nouvelles portes pour concevoir des mousses PU innovantes avec une microstructure
modifiée et des performances vibroacoustique améliorées.Abstract : Highly porous polyurethane (PU) foams are widely used in different industries to dissipate the energy of sound and vibration waves. Propagation of acoustic waves in such poroelastic materials is explained based on a set of physical parameters known as the Biot's parameters (for isotropic materials these are comprised of 5 non-acoustical parameters and 4 mechanical parameters). These macroscopic properties are inherently dependent on the microstructure properties of the foam. Hence, a clear understanding of correlations between the internal structure of PU foams and their Biot's parameters and the contribution of each parameter, either microscopic or macroscopic, to classical vibro-acoustic indicators is of utmost interest at the early stage of design and optimization of such poroelastic materials. In consequence, a micro macro model that correlates microstructure properties to macroscopic Biot's parameters is needed. Recently, a model that correlates the microstructure properties of highly porous PU foams to their non-acoustical properties was presented by~\citet{Doutres2011,Doutres2013}. In this study, micro-structure properties (strut length, strut thickness, and open pore content) are first characterized using a Scanning Electron Microscope (SEM). Then, a numerical study is performed to elucidate the effect of open pore content (known as reticulation rate), cell size, and relative density on the mechanical properties of polyurethane foam. Based on this study, an existing analytical model~\cite{Gong2005} that correlates fully reticulated unit cell microstructure properties of PU foams to its mechanical properties is corrected and updated to account for these important parameters. Combined with Doutres’ model, the proposed extension lead to a full micro-macro model for predicting the acoustic performance of PU foams from its microstructure. Using this model, the contribution of the unit cell parameters and effect of their variability on classical vibro-acoustic indicators (absorption and transmission loss) is investigated using a global sensitivity analysis method (FAST). The FAST method is used to identify the impact of microstructure role on, first, the Biot-Allard parameters and, second, on vibro-acoustical indicators of poroelastic polyurethane foams. Based on this sensitivity analysis study, the developed micro-macro model, is used to design both optimum homogeneous foam and functionally graded foams (properties optimally varnish along the thickness of the foam) targeting specific in absorption and/or transmission loss problems. This study opens thus a new door to design innovative PU foams with modified micro-structure and improved vibro-acoustical performance.
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Yahiaoui, Achref. "Etude de composants MEMS RF à Nanogaps pour les systèmes de communications sans fil reconfigurables". Limoges, 2014. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/976dd912-c811-4343-8b27-cf9102fb02e2/blobholder:0/2014LIMO4015.pdf.
Texto completo da fonteResumo:
Au cours de ces dernières années, l'apparition de nouvelles normes de communication sans fil a introduit de nouveaux défis au niveau de la conception matérielle des émetteurs et des récepteurs. A l'échelle du composant, une faible consommation d'énergie, une grande linéarité et une large bande passante, sont parmi les exigences les plus importantes que chaque composant doit remplir afin de parvenir à des systèmes sans fil de hautes performances. A l'échelle du système, la tendance adoptée dans le domaine des télécommunications sans fil est la conception d'appareils multi-bandes, multi-modes, avec un nombre de fonctionnalités toujours plus important. Et ce, tout en évoluant vers des architectures toujours plus performantes, plus petites, plus légères et moins coûteuses. La technologie MEMS RF (Micro-Electro-Mechanical-System) permet la création de dispositifs et de circuits qui peuvent répondre aux exigences mentionnées ci-dessus. L'idée de base des MEMS RF est d'utiliser des structures mécaniques mobiles miniaturisées afin de concevoir des résonateurs de hautes performances, des capacités variables ou varactors, des inductances, et des commutateurs. Les champs d'application englobent les terminaux de téléphonie, les stations de base, les antennes à balayage électronique, les radars multi-usage, les instruments de test de haute précision et les charges utiles de satellites. Pour toutes ces applications, les commutateurs MEMS RF à actionnement électrostatique ont fait l'objet d'une attention particulière. Les commutateurs MEMS RF présentent des performances supérieures en termes de pertes, de linéarité, de consommation de puissance et de fréquence de coupure par rapport des homologues semi-conducteurs, comme les diodes PIN ou bien les interrupteurs FET (Field-Effect-Transistor). Cependant, ces dispositifs souffrent toutefois d'un certain nombre de problèmes liés à la tension d'actionnement qui reste élevée et doit être appliquée d'une façon permanente, aux mécanismes de défaillance notamment le fluage et à l'intégration, dans le cas des réseaux de commutation. C'est sur ces aspects que porte le travail de thèse présenté dans ce manuscrit, dans la perspective développer de tels composants et d'améliorer leurs performancesIn recent years, the emergence of new standards for wireless communication has introduced new challenges in the physical design of transmitters and receivers. A low energy consumption, high linearity and bandwidth, are among the most important that each component must satisfy in order to achieve high performance wireless systems requirements. At the system level, the trend adoptedin the field of wireless devices is the multi-band design, multi-mode, with greater functionnality. And, while moving towards ever more efficient architectures, smaller, lighter and less expensive. RF MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) technology allows the creation of devices and circuits that can meet these requirements mentioned above. The basic idea of MEMS RF is use mobile miniaturized structures to design high performance resonators, variable capacitorsor varactors, inductors, and switches. Fields of application include mobile terminals, base stations, antennas, electronic scanning, multi-purpose radar, testing instruments and high precision satellite payloads. For all these applications, the RF MEMS switches using electrostatic actuation have been given special attention. RF MEMS switches have superior performance in terms of loss, linearity, power consumption and cut-off frequency compared to semiconductors, such as PIN diodes or switches FET (Field-Effect-Transistor). However, these devices suffer from a number of problems associated with the actuation voltage which remains high and has to be applied in a permanent manner, besides, the failure mechanisms including creep and integration, in the case of switching networks. It is on these aspects that carries the thesis presented in this manuscript, in the perspective of developing such components and improve their performance
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Ameur, Djilali. "Modélisation analytique et simulation numérique par la méthode de Monte-Carlo d'un écoulement de gaz dans des micro-canaux". Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066102.
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L’objectif de la thèse est de modéliser l’écoulement d’un gaz (azote) dans des micro-filtres. La région du filtrage est une membrane qui contient des orifices, en fait des micro-canaux, dont le diamètre est de quelques micromètres. Au voisinage de chaque orifice, l’écoulement du gaz supposé normal à la membrane, est en régime de raréfaction dit de ‘transition’, intermédiaire entre le régime continu relevant des équations de Navier-Stokes et le régime moléculaire libre où les molécules du gaz évoluent sans interactions entre elles. Deux approches sont utilisées pour analyser l’écoulement dans un micro-canal. La première, théorique, est basée sur une analyse adimensionnelle des équations de Navier-Stokes avec des conditions de glissement à la paroi. La seconde, numérique, est statistique et est basée sur une simulation de Monte Carlo (DSMC). Une étude paramétrique sur différentes géométries de micro-canaux est faite dans le cas d’un écoulement isotherme. Le comportement d’écoulement gazeux à travers un micro-canal est ensuite étudié en appliquant un gradient de température entre son entrée et sa sortie. Cette analyse permet de mettre en évidence le phénomène de transpiration thermique. En s’appuyant sur les résultats numériques, un modèle analytique est proposé. L’effet du coefficient d’accommodation à la paroi sur l’écoulement est aussi étudié. En fin, les effets de compressibilité sont étudiés dans un micro-canal, puis les relations liant le débit et les gradients de pression. Une simulation numérique d’écoulement au travers d’une série de micro-canaux est aussi présentée
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Peinke, Isabel. "Étude à micro-échelle du test de pénétration du cône dans la neige". Thesis, Toulouse 3, 2019. http://www.theses.fr/2019TOU30159.
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La prévision du risque d'avalanche, les prévisions hydrologiques et l'estimation du bilan énergétique de la Terre dépendent d'une connaissance précise de la stratigraphie du manteau neigeux. Le test de pénétration du cône, qui consiste à enregistrer la force nécessaire pour faire pénétrer un cône dans le matériau d'intérêt, est largement utilisé pour mesurer des profils de neige. La sonde de battage, développée et utilisée depuis 1930, a été continuellement améliorée. Aujourd'hui, des pénétromètres numériques, tel que le SnowMicroPenetrometer, permettent de mesurer la résistance à la pénétration à vitesse constante avec une résolution verticale de quelques microns. Les fluctuations de force mesurées à cette résolution contiennent des informations sur la microstructure essentielles pour compléter la connaissance de la dureté moyenne de chaque couche de neige. Néanmoins, le lien entre le profil de dureté et la microstructure de la neige n'est pas encore entièrement compris. En effet, les modèles d'inversion existants négligent certaines des interactions entre la pointe du cône et la neige, comme la formation d'une zone de compaction, et ils n'ont été évalués que par des relations empiriques avec des propriétés macroscopiques. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'interaction entre le cône et la neige à une échelle microscopique, à l'aide de la tomographie à rayons X, afin d'extraire, de manière plus précise, les propriétés microstructurelles de la neige à partir des mesures de résistance à la pénétration. Dans ce travail, nous analysons des tests de pénétration du cône de quelques centimètres de profondeur, qui contiennent une partie transitoire non négligeable due à la formation progressive d'une zone de compaction. Afin de prendre en compte explicitement ce processus, nous avons développé un modèle statistitique non-homogène de Poisson, qui prend en compte une dépendance à la profondeur du taux d'occurrence de rupture entre grains de neige. Nous avons utilisé ce modèle pour caractériser le frittage de la neige par des tests de pénétration du cône sous conditions contrôlées dans une chambre froide. D'après le modèle, l'hétérogénéité verticale des profils de dureté était due aux variations du taux d'occurrence de rupture, tandis que l'évolution temporelle de la force macroscopique était contrôlée par un renforcement des ponts. Cette partition est cohérente avec les processus de frittage connus et fournit une validation indirecte du modèle proposé. Une deuxième partie de la thèse a porté sur des expériences en chambre froide combinant des tests de pénétration du cône et de l'imagerie par tomographie X. Des images tri-dimensionnelles à haute résolution d'un échantillon de neige ont été prises avant et après le test du cône. Sur ces images, un nouvel algorithme de suivi de grains a été appliqué pour déterminer les déplacements granulaires induits par le test. Nous avons quantifié avec précision la taille de la zone de compaction et sa relation avec les caractéristiques de la neige. Nous avons montré que les déplacements verticaux observés compliquent l'utilisation de modèles d'expansion de cavité comme modèles d'inversion. Enfin, nous avons lié les propriétés microstructurelles obtenues par tomographie, telles que la taille ou le nombre de ruptures de ponts, à des propriétés dérivées des profils de dureté. Nous avons montré que les propriétés estimées à partir des tests de pénétration du cône sont des approximations de la microstructure de la neige, mais restent trop conceptuelles pour espérer une relation directe. A l'avenir, ces études devraient permettre de dériver, de manière objective, la stratigraphie du manteau neigeux à partir d'une mesure de terrain simple et rapidePrecise knowledge of the snowpack stratigraphy is crucial for different applications such as avalanche forecasting, predicting the water runoff, or estimating the Earth energy budget. The cone penetration test, which consists of recording the force required to make a cone penetrate the material of interest, is widely used to measure in situ snow profiles. The ramsonde developed in the 1930's was continuously improved into highly-resolved digital snow penetrometers. In particular, the SnowMicroPenetrometer measures the snow penetration resistance at constant speed with a vertical resolution of four microns. The force fluctuations measured at such a resolution contain information about the snow microstructure, which is essential to complete the knowledge of the mean hardness of each snow layer. Nevertheless, the link between the measured hardness profile and the snow microstructure is not yet fully understood. Indeed, existing inversion models neglect obvious interactions between the cone tip and the snow, such as the formation of a compaction zone, and have only been evaluated through empirical relations to macroscopic properties. The goal of this thesis is to investigate the interaction between the cone and the snow at a microscopic scale using X-ray tomography in order to better invert the hardness profiles into microstructural properties. In this work, we analyze cone penetration tests of a few centimeters and thus the measured profiles contain a non negligible transient part due to the progressive formation of a compaction zone. In order to explicitly account for this process in the inversion model, we successfully developed a non-homogeneous Poisson shot noise model which considers a depth dependency of the rupture occurrence rate. We used this model to characterize snow sintering with cone penetration tests under controlled cold-lab conditions. According to the model, the vertical heterogeneity of hardness profiles was due to variations of the rupture occurrence rate, while the time evolution of the macroscopic force was controlled by bond strengthening. This partition is consistent with the expected sintering processes and provides an indirect validation of the proposed model. The second part of the thesis consists of cold-lab experiments combining cone penetration tests and X-ray tomography. High resolution three dimensional images of the snow sample before and after the cone test were measured. On these images, a novel tracking algorithm was applied to determine granular displacements induced by the test. We precisely quantified the size of the compaction zone and its relation to the snow characteristics. Furthermore, we showed that the observed vertical displacements challenge the use of standard cavity expansion models as inversion models. Finally, we linked the microstructural properties obtained from tomography, such as the bond size or the number of failed bonds, to properties derived from hardness profiles. We showed that the properties estimated from cone penetration tests are proxies of the snow microstructure, but remain too conceptual to expect a straightforward relation. In the future, these studies should make it possible to derive in an objective way the stratigraphy of the snowpack from a simple and fast field measurement
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Veillard, Damien. "Etude et analyse des signaux d une centrale inertielle MEMS : application à la reconstruction du mouvement d un convoi ferroviaire". Electronic Thesis or Diss., Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT311.
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La localisation précise d’un train sur la voie ferrée est une information vitale pour la gestion du trafic et la sécurité des passagers. Le système européen de contrôle des trains (ETCS) embarque ainsi un accéléromètre mono axe mesurant l’accélération longitudinale du train. Ce capteur est l’un des nombreux capteurs présents à bord permettant une odométrie précise. Cependant, sa mesure est faussée par la projection de la gravité sur l’axe sensible en fonction de l’inclinaison de la voie. L’objectif de ce mémoire est donc d’augmenter l’intérêt de ce capteur en développant une solution basée sur une centrale inertielle complète dans le but de fournir une accélération longitudinale fiable. Pour cela, un estimateur d’état a été développé à partir d’un filtre de Kalman étendu et de la prise en compte de contraintes sur le vecteur d’état. L’utilisation d’une équation de réactualisation du gain de Kalman force ainsi l’estimation d’état à évoluer dans un espace contraint. De plus, le vecteur d’observation du système a été augmenté par les informations fournies par un estimateur de vitesse et un estimateur d’attitude du train. L’estimateur de vitesse utilise une analyse fréquentielle des mesures accélérométriques et l’estimateur d’attitude exploite la complémentarité fréquentielle des mesures gyrométriques et accélérométriques pour estimer les angles de roulis et de tangage. Ces informations sont ensuite fusionnées avec les mesures de la centrale. Enfin, des expérimentations ont été réalisées en Turquie dans un train et les performances de l’estimateur ont été validées en comparant les résultats obtenus aux données fournies par une centrale de navigation haut de gammeThe precise location of a train on the rail network is vital information for traffic management and passenger safety. The European Train Control System (ETCS) features a single-axis accelerometer which measures the longitudinal acceleration of the train. This sensor is one of many sensors onboard providing a precise odometry. However, its measurement is corrupted by the projection of the gravity on the sensitive axis as a function of the inclination of the track. The purpose of this work is to increase the value of this sensor by developing a solution based on a complete inertial system in order to provide a reliable longitudinal acceleration. For this, a state estimator was developed based on an extended Kalman filter and the consideration of constraints on the state vector. The use of updating equation of the Kalman gain forces the state estimation to evolve in a constrained space. In addition, the observation vector has been increased with the information provided by a velocity estimator and a train attitude estimator. The velocity estimator uses a frequency analysis of the accelerometer measurements and the attitude estimator operates the frequency complementarity of gyro and accelerometer measurements, to estimate the roll and pitch angles. This information is then merged with the measurements of the IMU. Finally, experiments were carried out in Turkey on a train and the estimator's performance was validated by comparing the results with data from a high-performance inertial navigation system
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Ibrahim, Marcelle. "Étude du comportement mécanique d’UO2 implanté en helium par micro-diffraction des rayons X et modélisation par éléments finis". Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1140/document.
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Dans le but d'étudier le comportement mécanique du combustible nucléaire dans un scénario de stockage direct à long terme, des polycristaux d'UO2 sont implantés en ions Hélium dans une fine couche surfacique (environ 1 µm), induisant des déformations. Ces déformations sont mesurées, à l'échelle des grains, par micro-diffraction des rayons X, en utilisant un rayonnement synchrotron (ESRF). Des méthodes d'analyse d'images sont développées pour traiter automatiquement le grand nombre de clichés de diffraction. Le développement d'outils statistiques permet de détecter des clichés problématiques et d'améliorer la précision de l'analyse. Pour des faibles profondeurs d'implantation, l'interaction mécanique entre les grains peut être négligée. Les résultats expérimentaux peuvent être approchés par un modèle mécanique simple. À plus grandes profondeurs, les résultats expérimentaux montrent une plus grande interaction mécanique aux joints de grain qui peut être modélisée par éléments finis. Des outils de géostatistique ont été utilisés pour quantifier ces interactions. Le gonflement et les constantes élastiques de la couche implantée peuvent être ajustés à travers les déformations mesurées sur un grand nombre de grains d'orientations différentes. Ces études permettent de déterminer le gonflement du combustible nucléaire en conditions d'irradiation, ainsi que les modifications de ses propriétés élastiquesIn order to study the mechanical behavior of nuclear fuel during direct long term storage, UO2 polycrystals were implanted with Helium ions at a thin surface layer (1 µm approximately), which leads to stress and strain fields in the layer. Strains were measured, at the grains scale, by X-ray micro-diffraction, using synchrotron radiation (ESRF). Image analysis methods were developed for an automatic analysis of the large number of diffraction patterns. Applying statistical tools to Laue patterns allows an automatic detection of low quality images, and enhances the measurement precision. At low layer thickness, the mechanical interaction between grains can be neglected. At higher thickness, experimental results showed a higher mechanical interaction near grain boundaries that can be modeled using finite elements method. Geostatistical tools were used to quantify these interactions. The swelling and the elastic constants in the implanted layer can be estimated through the measured strains on a large number of grains with different orientations. This work allows the determination of the swelling of nuclear fuel in irradiation conditions, as well as the modification of its elastic properties
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Alameddine, Ranime. "Nanostructuration bio-chimique de substrats mous pour l'étude de l'adhésion et de la mécanique cellulaire". Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4086/document.
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Durant les dernières décennies, de plus en plus de types de cellules se sont révélées capables de sonder leur environnement mécanique par l'application de forces. Ce phénomène appelé «Mecanosensing» est lié à l'adhésion et la mécanique cellulaire, et est souvent étudié grâce à l'interaction des cellules avec des substrats artificiels. Dans des études distinctes, des surfaces chimiquement structurées avec une répartition des ligands spécifiques ont montré une forte influence sur l’adhésion et la mécanique cellulaire. Cependant, la relation entre les deux phénomènes n'a pas été beaucoup explorée, en partie parce que la fonctionnalisation de substrats mous s’est révélée être un défi technique.Pour résoudre ce problème, nous avons développé une technique simple et rentable nommée «reverse contact printing», afin de fabriquer des plots de protéines sub-microniques sur un élastomère d'élasticité contrôlée, le polydiméthylsiloxane (PDMS). Mon travail de thèse a focalisé sur la standardisation et la compréhension du procédé de transfert. A l’aide de mesures de forces réalisées par AFM nous avons mesuré l’élasticité du PDMS, ainsi que les forces de cohésion et d'adhésion effectives impliquées dans le processus. Nous avons également étudié l'adhésion cellulaire avec des lymphocytes-T sur des surfaces de PDMS d'élasticité variable. Nous avons montré que contrairement à la plupart des autres types de cellules, les cellules-T s'étalent davantage sur substrat mou que sur dur. Finalement nous avons réalisé des expériences pilotes d'adhésion cellulaire sur PDMS structuréIn the past decade, more and more types of cells have been shown to be capable of probing the mechanics of their environment by application of forces. The stiffness of the environment strongly influences a host of cellular parameters including cell adhesion and mechanics. In separate studies, the spatial distribution of ligands, modulated by chemical patterning of a target surface, has been shown to strongly influence cell adhesion and mechanics. However, the cross-talk between the two phenomena has not been much explored, partly because patterned functionalization of soft substrates is an engineering challenge. To address this issue, we have developed a simple and technique named "reverse contact printing" for fabrication of nanometric protein patches on PDMS (polydimethylsiloxane) elastomer. My PhD work consisted of deciphering the molecular mechanisms that underlie this technique. We realized that the rate of transfer crucially depended on the molecular groups on the protein and on the nature of the PDMS surface. We used atomic force microscopy (AFM) force measurements to measure PDMS elasticity as well as protein-substrate interactions to understand the molecular mechanism governing the transfer. We have identified that a successful reverse transfer is facilitated by the grafting of appropriate chemical groups on the protein, and depends on the PDMS surface treatment and elasticity. We also studied adhesion and mechanics of T lymphocytes on PDMS. We found that surprisingly T lymphocytes spread more on softer than on harder PDMS. In on-going pilot experiments, cells on patterned soft PDMS seem to exhibit different behavior as compared to cells on patterned glass
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Ayad, Mohammad. "Homogenization-based, higher-gradient dynamical response of micro-structured media". Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0062.
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Une approche dynamique discrète (DDM) est proposée dans le contexte de la mécanique des poutres pour calculer les caractéristiques de dispersion des structures périodiques. Cette démarche permet de calculer les caractéristiques de dispersion de milieux périodiques unidimensionnels et bidimensionnels. Il est montré qu’un développement d'ordre supérieur suffisamment élevé des forces et des moments d’éléments structuraux est nécessaire pour décrire avec précision les modes de propagation d’ordre supérieur. Ces résultats montrent dans l’ensemble que les calculs des caractéristiques de dispersion de systèmes structurels périodiques peuvent être abordés avec une bonne précision par la dynamique des éléments discrets. Les comportements non classiques peuvent être capturés non seulement par une expansion d'ordre supérieur mais aussi par des formulations à gradient supérieur. Nous calculons ainsi les paramètres constitutifs macroscopiques jusqu'au deuxième gradient du déplacement en utilisant deux formulations différentes, soit selon une méthode d'homogénéisation dynamique à gradient supérieur (DHGE) prenant en compte les effets de micro-inertie, ou alternativement selon le principe de Hamilton. Nous analysons ensuite la sensibilité des termes constitutifs du second gradient aux paramètres microstructuraux pour des matériaux composites à microstructure périodique de type laminés. En plus, on montre que les modèles du deuxième gradient formulés à partir de l'énergie interne totale en tenant compte des termes de gradient d'ordre supérieur donnent la meilleure description du propagation d’onde à travers ces milieux. On analyse les contributions d'ordre supérieur et de micro-inertie sur le comportement mécanique de structures composites en utilisant une méthode d'homogénéisation dynamique d'ordre supérieur qui intègre les effets de micro-inertie. Nous calculons la réponse effective statique longitudinale à gradient d’ordre supérieur, en quantifiant la différence relative par rapport à la formulation classique de type Cauchy qui repose sur le premier gradient du déplacement. Nous analysons ensuite les propriétés de propagation d’ondes longitudinales en termes de fréquence propre de composites, en tenant compte de la contribution de la micro-inertie. La longueur interne joue un rôle crucial dans les contributions de micro-inertie avec un effet substantiel pour les faibles valeurs de longueur interne, et qui correspond à une large gamme de matériaux utilisés en ingénierie des structures. La méthode d’homogénéisation développée montre un effet de taille important pour les modules élastiques homogénéisés d’ordre supérieur. Par conséquent, nous développons une formulation indépendante de la taille qui est basée sur des termes de correction liée aux moment quadratique. Dans ce contexte, on analyse l’influence des termes de correction sur le comportement statique et dynamique de composites à inclusionA discrete dynamic approach (DDM) is developed in the context of beam mechanics to calculate the dispersion characteristics of periodic structures. Subsequently, based on this dynamical beam formulation, we calculate the dispersion characteristics of one-dimensional and two-dimensional periodic media. A sufficiently high order development of the forces and moments of the structural elements is necessary to accurately describe the propagation modes of higher order. These results show that the calculations of the dispersion characteristics of structural systems can be approached with good accuracy by the dynamics of the discrete elements. Besides, non-classical behaviors can be captured not only by higher order expansion but also by higher gradient formulations. To that scope, we develop a higher gradient dynamic homogenization method with micro-inertia effects. Using this formulation, we compute the macroscopic constitutive parameters up to the second gradient, using two distinct approaches, namely Hamilton’s principle and a total internal energy formulation. We analyze the sensitivity of the second gradient constitutive terms on the inner material and geometric parameters for the case of composite materials made of a periodic, layered microstructure. Moreover, we show that the formulations based on the total internal energy taking into account higher order gradient terms give the best description of wave propagation through the composite. We analyze the higher order and micro-inertia contributions on the mechanical behavior of composite structures by calculating the effective static and dynamic properties of composite beams using a higher order dynamic homogenization method. We compute the effective longitudinal static response with higher order gradient, by quantifying the relative difference compared to the classical formulation of Cauchy type, which is based on the first gradient of displacement. We then analyze the propagation properties of longitudinal waves in terms of the natural frequency of composite structural elements, taking into account the contribution of micro-inertia. The internal length plays a crucial role in the contributions of micro-inertia, which is particularly significant for low internal length values, therefore for a wide range of materials used in structural engineering. The developed method shows an important size effect for the higher gradients, and to remove these effects correction terms have been incorporated which are related to the quadratic moment of inertia. We analyze in this context the influence of the correction terms on the static and dynamic behavior of composites with a central inclusion
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Leang, Marguerite. "Pénétration d'un solvant dans un gel poreux en consolidation : application à la restauration des oeuvres d'art". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLS469/document.
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La restauration des peintures d'art consiste à restaurer la lisibilité d'une œuvre d'art et à préserver son intégrité. La plupart des techniques consiste à déposer des solvants juste en surface afin de ne dissoudre que la couche de vernis. Cependant, les couches sous-jacentes risquent d'être endommagées par la pénétration de ces solvants, causant éventuellement un gonflement ou un craquèlement de ces dernières. Du fait de la complexité physico- chimique de la couche picturale, nous proposons d'étudier la pénétration de solvants dans un nanoporeux modèle issu du séchage contrôlé de dispersions aqueuses de nanoparticules de silice. Le séchage et la consolidation de ces dispersions colloïdales jusqu'à l'apparition de craquelures de séchage sont étudiés. La réflectivité de neutrons et la diffusion de neutrons aux petits angles permettent d'accéder à la structuration des systèmes en surface et en volume, respectivement, au cours du séchage. L’étude expérimentale des ouvertures de craquelures dues au séchage, associée à un modèle de poroélasticité que nous développons, renseigne sur les propriétés mécaniques des systèmes consolidés et du tableau « Jeanne d'Arc en prison » (1824) du peintre français Louis Crignier (1790-1824). La caractérisation du milieu poreux formé après la consolidation est réalisée par imagerie de neutrons et permet de déterminer la perméabilité et les porosités des milieux. Enfin, nous présentons la dynamique d'imprégnation d'une goutte sessile de solvant dans plusieurs milieux poreux, qui diffèrent de par leur taille de pores. Notre montage expérimental permet une quantification précise et directe des écoulements au-dessus et à l'intérieur du milieu poreux. Des mesures de propriétés mécaniques sont réalisées avant et après imprégnation par micro-indentationArt painting restoration aims to restore the readability of a painting and to preserve its integrity. Most of the techniques consist of depositing solvents on the surface of the painting to dissolve the varnish layer. However, the sublayers can be damaged by the penetration of the solvent, possibly resulting in swelling or cracking processes. Due to the physical and chemical complexity of the pictorial layer, we propose to study solvent penetration in model nano porous media obtained by controlled drying of aqueous silica nanoparticles dispersions. Drying and the consolidation process of these colloidal dispersions are studied until drying cracks appear. Neutron reflectivity and small angle neutron scattering provide structural information on particles near the interface between the dispersion and the air and in the bulk, respectively, during drying. The experimental study of drying cracks, associated to a poroelastic model, inform on mechanical properties of consolidated model systems and of the painting “Jeanne d'Arc en prison” (1824) by the French painter Louis Crignier (1790-1824). Characterization of the porous media obtained after consolidation is carried out with neutron imaging to determine the permeability and the porosities of the porous media. Finally, we present the dynamics of imbibition of sessile solvent drops on several porous media with different pore sizes. Our experimental set-up provides a precise and a direct quantification of the different flows outside and through the porous media. Mechanical properties are performed before and after solvent imbibition, by micro-indentation testing
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Cochereau, Thibaud. "Structure et Mécanique du pli vocal humain : caractérisation et modélisation multi-échelles". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAI018/document.
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Le pli vocal humain possède des propriétés vibratoires exceptionnelles. Il est capable de supporter de grandes déformations, pour différent type de chargement, de manière répétée et réversible. Ces propriétés vibro-mécaniques particulières sont étroitement liées à sa microstructure: une structure multi-couches complexe fortement hétérogène composées de réseaux de fibres protéique. Cependant, il est encore aujourd'hui difficile de décrire précisément l'implication des spécificités microstructurales du pli dans son comportement biomécanique.Afin de préciser ce lien et d'aller vers une meilleure compréhension du comportement du tissu vocal, cette étude se propose d'aborder la problématique sous trois approches complémentaires, mélant caractérisation microstructurale, caractérisation mécanique et modélisation numérique. Dans un premier temps, la microstructure du pli a été étudiée emph{ex vivo} à l'aide d'une technique originale basée sur la tomographie à rayon X. L'usage de tomographie synchrotron par contraste de phase a permis de révéler la structure du tissu à différentes échelles. En particulier, des clichés 3D à forte résolution de la structure fibreuse des couches supérieures et musculaires du tissu ont pu être acquis. Ces clichés ont donné lieu à une analyse 3D quantitative de l'arrangement fibreux, permettant la détermination de descripteur d'orientation et de géométrie 3D des fibres.Dans un second temps, le comportement mécanique du tissu sous différentes conditions de chargement a été étudié. Un protocole a été proposé, afin de caractériser un même échantillon en traction, en compression et en cisaillement. Ces essais ont permis de compléter les connaissances existantes sur la biomécanique de pli, et constitue des données de références importantes pour la construction et la validation de modèle numérique.A partir des données acquises expérimentalement, un modèle micro mécanique a été développé. Ce modèle a la spécificité de prendre en compte l'arrangement 3D du tissu à travers une représentation idéalisée mais pertinente de sa microstructure fibreuse. Les réponses macroscopiques prédites pour différents chargements ont pu être comparées à l'expérience pour validation. A l'échelle microscopique, la cinématique des fibres au cours du chargement a pu être simulée. Les micromécanismes ayant lieu au cours de la déformation du réseau fibreux ont ainsi pu être identifiés, ouvrant de nouvelles perspectives dans la compréhension des propriétés multi-échelles du tissuThe human vocal fold owns exceptional vibratory properties. It is capable of withstanding large deformations, for different types of loading, in a repeated and reversible manner. These particular vibro-mechanical properties are closely linked to its microstructure: a multi-layer complex structure composed of highly heterogeneous protein fibre networks. However, it is still difficult today to describe precisely the implication of the microstructural specificities of the fold in its biomechanical behaviour.In order to clarify this link and to move towards a better understanding of the behaviour of the vocal tissue, this study proposes to approach the problem under three complementary approaches, combining microstructural characterization, mechanical characterization and numerical modelling. First, the microstructure of the fold was studied emph{ex vivo} using an original technique based on X-ray tomography. The use of synchrotron tomography in phase retrieval mode has revealed the structure of the tissue at different scales. In particular, high-resolution 3D images of the fibrous structure of the upper and muscular layers of the tissue were acquired. These images gave rise to a quantitative 3D analysis of the fibrous arrangement, allowing the determination of descriptors of orientation and 3D geometry of the fibers.In a second step, the mechanical behaviour of the fabric under different loading conditions was studied. A protocol has been proposed to characterize the same sample in tension, compression and shear. These tests have complemented existing knowledge on fold biomechanics, and constitute important reference data for the construction and validation of digital models.Finally, based on the data acquired experimentally, a micro-mechanical model was developed. This model has the specificity to take into account the 3D arrangement of the tissue through an idealized but relevant representation of its fibrous microstructure. The macroscopic responses predicted for different loading conditionds could be compared to the experiment for validation. At the microscopic scale, the kinematics of the fibres during the loading could be simulated. The micromechanisms that occur during the deformation of the fibrous network could thus be identified, opening new perspectives in the understanding of the multi-scale properties of the tissue
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Muller, Marie. "Evaluation ultrasonore de l'os cortical par des méthodes d'acoustique linéaire et non linéaire. Application à l'évaluation du micro endommagement osseux". Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00123909.
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Ce travail de thèse porte sur la caractérisation ultrasonore de la qualité osseuse de l'os cortical in vitro.La première partie compare plusieurs techniques d'évaluation ultrasonore de l'os cortical par transmission axiale. Les propriétés ultrasonores mesurées à différentes fréquences au radius in vitro sont comparées à celles mesurées par tomographie quantitative (pQCT) ainsi qu'aux propriétés mécaniques des échantillons. Il en ressort que si les paramètres ultrasonores sont indiscutablement capables de prédire les propriétés mécaniques, leur apport sur les paramètres pQCT (actuellement mesurés en clinique) n'est envisageable que dans le cas d'une approche multi-fréquences et multi-paramètres.
La seconde partie porte sur l'étude du micro endommagement, impliqué dans la fragilisation de l'os. Nous avons fait appel à des paramètres ultrasonores nonlinéaires, qui ont fait leurs preuves dans d'autre domaines pour la mesure de l'endommagement des matériaux. Nous avons montré, en utilisant la technique de Spectroscopie Nonlinéaire Ultrasonore en Résonance, la sensibilité du paramètre ultrasonore nonlinéaire a l'endommagement progressivement accumulé dans l'os in vitro. Une relation exponentielle entre le paramètre ultrasonore nonlinéaire et l'âge des donneurs a été mise en évidence. Ceci a permis de montrer le potentiel de l'acoustique non linéaire pour la détection du micro endommagement osseux, même si des efforts doivent encore être fournis pour l'application in vivo de la méthode.
De façon plus générale, il ressort de ces travaux que le potentiel des ultrasons pour l'évaluation de la qualité osseuse réside probablement dans une approche multi-fréquences, multi-paramètres.
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Soulimane, Sofiane. "Conception et modélisation d'un micro-actionneur à base d'élastomère diélectrique". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00546239.
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Les matériaux polymères, en particulier les EAP (Electro Active Polymer), sont de bons candidats pour le développement d'actionneurs de nouvelle génération, en particulier par leurs propriétés mécaniques et électriques. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement au cours de cette thèse aux actionneurs polymères à base d'élastomère diélectrique et à leur intégration technologique. Le principe de fonctionnement de ce type d'actionneur est basé sur l'attraction électrostatique entre deux électrodes qui prennent en sandwich l'élastomère qui jouera à la fois le rôle d'entrefer de permittivité relative supérieure à un et de ressort de rappel par ses propriétés élastiques. Les forces d'attraction sont proportionnelles à la constante diélectrique de l'élastomère et inversement proportionnel au module de Young de ce dernier. Notre choix s'est porté sur les polydiméthylesiloxanes (PDMS), matériaux à la fois très souple et pour lesquels une augmentation de la permittivité peut être obtenue par l'addition de nanoparticules. Un procédé original de structuration des couches de " PDMS " sur une plaquette de silicium a été développé. Nous avons formulé ce polymère avec un composant photo-actif pour le rendre photosensible afin de pouvoir l'utiliser à l'image d'une résine lithographique conventionnelle et d'envisager la structuration dans un enchaînement de fabrication compatible avec les technologies microsystèmes. Par ailleurs une caractérisation exhaustive nous a permis de mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques impliqués lors des différentes étapes technologiques de réalisation aussi bien pour le matériau seul qu'additionné de nanoparticules de titanate de baryum. Nous nous sommes également attachés à mesurer la permittivité et les coefficients d'élasticité de ces matériaux à la fin du processus de fabrication vérifiant ainsi le maintien des propriétés initiales qui ont présidées au choix de ces matériaux. Des actionneurs miniaturisés constitués d'une électrode inférieure fixe, d'une couche de PDMS structurée et d'une électrode supérieure libre ont ainsi été fabriqués, caractérisés et modélisés par élément finis à l'aide du logiciel Comsol. Nous avons utilisé des modèles hyper élastiques pour les confronter aux résultats obtenus. Il en ressort que si l'utilisation des dépôts de couches métalliques a permis de fabriquer des structures, la déformation maximale de l'actionneur est limitée néanmoins par l'élasticité de l'électrode métallique. Les résultats nous permettent d'envisager, pour les applications à l'optique, la réalisation de structures à focale variable dont deux exemples sont donnés en perspective.
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Bureau, Jean-Baptiste. "Conception, réalisation de micro-capteurs de force à bases de jauges piézorésistives pour la caractérisation mécanique d'assemblages cellulaires en milieu liquide". Lille 1, 2006. https://ori-nuxeo.univ-lille1.fr/nuxeo/site/esupversions/92c36fc4-7891-4dfc-8289-638a275c22be.
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Les microtechnologies permettent aujourd'hui de réaliser différents types de capteurs dont un domaine d'application émergeant est la caractérisation électrique et mécanique des cellules biologiques pour la détection précoce de pathologies. Dans ce contexte, le but du travail présenté est de proposer un capteur de force dont l'axe sensible se trouve dans le plan, et dont l'information de sortie soit une grandeur électrique. Les structures conçues mettent ainsi à profit l'effet piezo-résistif au sein de jauges en silicium, dont l'architecture a été spécialement mise au point pour obtenir des sensibilités de l'ordre de 10 N-1 sur cet axe. La modélisation et l'optimisation des performances ont conduit à la fabrication de jauges d'architecture compacte et originale réalisées sur deux niveaux de polysilicium implanté de bore, et encapsulé dans trois couches de nitrure peu contraint, le tout implémenté sur une couche de SOI. Le procédé de fabrication a été spécialement mis au point. Par ailleurs, l'influence de l'erreur d'alignement entre la jauge et la poutre d'épreuve a été étudiée et vérifiée lors des tests. Les sensibilités obtenues avec des jauges de 170 µm de long et 6,5 µm de large sont de l'ordre de 30. 10-6 µN-1. Les applications mettant en œuvre ce type de dispositif sont nombreuses et les performances, comparables aux leviers AFM, font de cette configuration de jauge une structure à fort potentiel pour être utilisée pour d'autres applications.