Дисертації з теми "Adhésifs structurels"

Le collage structurel est largement utilisé dans l'industrie automobile pour garantir des propriétés comme la résistance crash et l'assemblage de différents types et épaisseurs de matériaux. ArcelorMittal, fabricant d'acier, a développé de nouveaux revêtements anticorrosion ZnMgAl, qui doivent être compatibles avec les adhésifs crash. Une nouvelle génération de colle crash a énormément augmenté l’adhérence de la colle sur ces revêtements par rapport à l'ancienne génération de colles. Ces nouvelles colles contiennent deux nouveaux composants : des silanes et des billes de verre. Des colles modèles, de formulation simplifiée, ont été développées pour comprendre l'impact de ces nouveaux composants sur l’adhérence. La caractérisation des aciers revêtus a été réalisée pour corréler la chimie de surface à l’adhérence. Les aciers revêtus ont été modélisés par des substrats métalliques purs, à savoir du zinc, magnésium et aluminium. Des monocouches auto-assemblées (SAMs) terminées par des fonctions hydroxyles ont également été développés pour contrôler la densité des hydroxyles de surface sans impacter la rugosité de surface et pouvoir ensuite étudier l’importance de la densité surfacique des hydroxyles sur l'adhérence des colles crash par des tests de pelage. Ces essais ont révélé qu'une densité minimale d’hydroxyles est requise pour une bonne adhésion. L'effet de l'incorporation des billes de verre dans les nouvelles colles sur le comportement des joints de colle a été étudiée expérimentalement et numériquement. Ces charges modifient les faciès de rupture sans réduire la résistance au cisaillement
Adhesive bonding is widely used in automotive industry as joining technique to ensure features as fatigue resistance and the assembly of different materials types and thicknesses. ArcelorMittal as steel manufacturer developed new anticorrosion coatings ZnMgAl, which must be compatible with epoxy adhesives. A new generation of crash adhesives greatly increases the adhesive properties on these new coatings in comparison to former adhesives. These adhesives contain two new components: silanes and glass beads. Model adhesives with simplified composition were formulated to understand how each of these components impact on adhesion properties on metallic substrates. Moreover, the surface of coated steels has been characterized to correlate surface chemistry and adhesion, particularly as for the presence of hydroxyl groups at the extreme surface. Coated steels were modelled by pure metallic substrates, constituting their surface chemical domains, namely zinc, magnesium and aluminum. Self-assembled monolayers (SAMs) terminated with hydroxyl groups were also developed to control the surface density of hydroxyl groups without impacting surface roughness and to evaluate the importance of the surface density of hydroxyl groups on the adhesion of crash adhesives. This was studied by peel tests, revealing that a minimal density of hydroxyl groups is required for obtaining good adhesion properties. Finally, the influence of glass beads incorporation in new adhesives was studied both experimentally and numerically to understand how it changes failure patterns without reducing shear strength

Le mémoire présente l'élaboration d'Adhésifs Sensibles à la Pression (PSA) non formulés, pouvant développer du tack de façon intrinsèque. Dans ce but, des latex à base de méthacrylate de méthyle (MMA) et d'acrylate de 2-éthylhexyle (AEH) ont été synthétisés par copolymérisation radicalaire en émulsion. L'ajustement de la composition de l'alimentation et la maîtrise du mode d'alimentation (Batch ou Semi-Continu) du réacteur en comonomères ont permis de contrôler la distribution de la composition chimique dans les particules de latex celle-ci peut varier d'une distribution statistique des unités MMA et AEH à une distribution évoluant selon un gradient de composition (riche en MMA au coeur et riche en AEH en périphérie des particules) plus ou moins marqué. Les films formés ensuite, par coalescence des latex "structurés", possèdent différents degrés d'hétérogénéité, dont l'influence sur les propriétés rhéologiques et adhésives (notamment les propriétés de tack) est mise en évidence. L'établissement des corrélations entre la structure des films et leurs propriétés de tack montre qu'un film homogène supporte des déformations élevées lors du test de tack, associées à des phénomènes de fibrillation ; au-delà d'un seuil, la cohésion de ce type de film devient insuffisante. Pour les films plus hétérogènes, la présence de micro-domaines riches en unités MMA dispersés dans une matrice riche en unités AEH améliore la cohésion, à condition que les inclusions soient compatibilisées avec la matrice, notamment par des chaînes copolymères de composition intermédiaire.

Nous avons étudié les propriétés d'adhésion et de déformation de films de polymères adhésifs préparés à partir de particules de latex nanostructurées. Une méthodologie basée sur deux critères rhéologiques et applicable à tout type de PSA a été proposée pour optimiser les performances adhésives. Elle nous a permis d'identifier des stratégies permettant d'améliorer le compromis entre propriétés adhésives et cohésives dans le cas particulier de PSA préparés à partir de particules de latex ayant une morphologie cœur-écorce. Une stratégie intéressante est l'activation d'une réaction de réticulation interparticule pendant le séchage du latex. Nous avons fait varier l'hétérogénéité du réseau tout en gardant constante la composition en monomères. Nous avons montré l'effet remarquable de cette réaction de réticulation sur les propriétés en grandes déformations de nos matériaux. Ces propriétés sont assez bien décrites par un modèle non-linéaire combinant le modèle de Maxwell sur convecté et le modèle de Gent. Les meilleurs résultats d'adhésion sont obtenus pour des matériaux caractérisés par un net ramollissement à déformations intermédiaires suivi d'un rhéodurcissement. Ce comportement est notamment obtenu pour des PSA préparés à partir de particules de latex ayant une fine écorce assez réticulée et un cœur très mou. Dans un registre plus industriel, des performances adhésives prometteuses ont été obtenues avec des PSA préparés à partir de latex tackifiés in situ synthétisés par polymérisation en miniémulsion.

L'objet de ce mémoire de thèse est l'étude des propriétés de l'adhésif structural EA 9689 lors de son utilisation à température élevée. Cet adhésif époxyde est utilisé dans l'industrie aéronautique pour le collage des inverseurs de poussée et pour la réalisation de structures sandwichs. Notre étude porte principalement sur deux aspects, la dégradation thermique et le fluage.
L'étude du comportement en température nous a permis de proposer un schéma réactionnel de dégradation thermique impliquant différents mécanismes moléculaires. L'effet principal est une dépolymérisation thermolytique qui conduit à une plastification du réseau. Nous avons montré que les molécules plastifiantes avaient une structure très proche de celles des durcisseurs. Il y a ensuite migration de ces molécules plastifiantes du cœur vers la surface des échantillons. En surface, ces molécules ont un comportement différent selon les conditions de vieillissement. Parallèlement à ces phénomènes, il y aurait des recombinaisons moléculaires au sein du réseau qui conduisent à la formation d'une structure thermiquement plus stable. Cette espèce thermostable nécessite de l'oxygène pour être dégradée selon un mécanisme de thermo-oxydation. Notre étude a également porté sur l'évolution de la température de transition vitreuse au cours du vieillissement thermique. Nous avons ainsi mis en évidence une évolution complexe caractérisée par une diminution de la Tg au cours du vieillissement suivie d'une augmentation.
L'étude du comportement mécanique de l'EA 9689 et d'assemblages collés acier/colle/acier nous a permis de mieux comprendre les potentialités de cet adhésif structural, mais aussi de proposer différentes hypothèses sur les mécanismes moléculaires responsables du fluage. Nous avons ainsi montré que les propriétés mécaniques de cet adhésif étaient très bonnes jusqu'à des températures d'environ 150°C. Au delà de cette température, on note une chute importante des propriétés mécaniques que l'on peut expliquer par un accroissement du caractère viscoélastique du polymère, et ceci alors même que la Tg est à une température bien supérieure (environ 230°C). Nous notons que les propriétés des assemblages collés sont intimement liées à la nature, et donc à la résistance, de l'interphase adhésif/substrat et qu'il est donc impossible de préjuger de la résistance de joints sans connaître au préalable celle de l'interphase formée. Nous nous sommes intéressé aux trois stades du comportement en fluage en portant une attention particulière sur le fluage stationnaire au cours duquel la vitesse de déformation est constante. Nous avons ainsi développé un modèle simple pour représenter l'évolution de la vitesse de fluage stationnaire avec la contrainte et la température. Ce modèle nous a permis de faire différentes hypothèses sur la nature des mécanismes de déformation par fluage. Nous postulons ainsi que dans des conditions "douces" (température et contrainte faibles), la déformation au cours du fluage stationnaire serait provoquée par des mouvements locaux des segments de chaînes identiques à ceux décrits pour expliquer la transition . En conditions de fluage plus "sévères" (température et/ou contrainte élevée), la déformation stationnaire serait due à des mouvements des chaînes macromoléculaires sur de longues distances analogues à ceux proposés pour la transition vitreuse.

Cette thèse s’intéresse au rapport entre la forme et la géométrie d’un objet. Elle s’articule autour de 3 chapitres. Dans le premier, nous utilisons des "polymères électro-actifs", des systèmes capables de se déformer dans le plan lorsqu’ils sont soumis à un champ électrique,pour mimer une sorte de croissance biologique. Nous avons regardé comment une croissance inhomogène pouvait déclencher une instabilité de flambage dans une plaque électro-active.Nous avons ensuite cherché à contrôler de manière locale la croissance, dans l’espoir d’obtenir des objets capables de changer de forme sur commande. Dans le deuxième chapitre, nous nous avons étudié un problème inverse : au lieu de chercher à donner une nouvelle forme naturelle à l’objet, nous le forçons à adopter une forme qui ne lui est pas naturelle. Nous avons aplati des coques élastiques hémisphériques. La transformation d’une sphère en plan n’étant pas isométrique, cette opération crée des contraintes dans l’objet. Il se produit alors une instabilité mécanique que nous avons étudiée. Enfin, nous nous sommes penchés sur le problème des "lentilles de contact" en nous demandant si l’on pouvait coller l’une sur l’autre deux portions de sphères ayant des courbures différentes. Ici encore, la différence de courbure de Gauss entre les deux surfaces conduit à des motifs d’instabilités dans la coque élastique
From a general point of view, my thesis deals with the links between the geometry and the shape of an object. It is composed of three main chapters. In the first one, we use "electro-active polymers", systems that undergo planar expansion when submitted to an electric field, to mimic a kind of biological growth. We looked at how an inhomogeneous growth can trigger buckling instability in this electro-active plate. We then tried to control locally this growth, hoping to create objects that can change shape on command. In the second chapter, we studied the opposite problem: instead of giving it a new natural shape, we force the object in adopting a non natural shape. We squashed hemispherical elastic caps. Changing a sphere into a plane is not an isometrical transformation, this operation thus creates strains in the object. We studied the mecanical instability hence produced. Finally we focused on the "contact lens" problem by wondering if it is possible to stick two spherical caps having different curvature. Here again, the mismatch of Gaussian curvature leads to patterns of instability in the elastic shell

L'assemblage metal/adhesif/metal considere dans ce travail est constitue de deux substrats en acier inoxydable (z6 cn 18-9) et d'un adhesif en film (fm 96). La reticulation au sein du joint colle est suivie par des methodes non destructives: in situ par impedancemetrie electrique et ex situ par analyse thermomecanique dynamique. Des tests mecaniques de traction-cisaillement et de flexion trois points ont permis d'evaluer les performances mecaniques de ces assemblages. L'etude en continu de la reticulation montre que le minimum de viscosite est associe a une resistance electrique minimale et a une constante dielectrique maximale. La fin de la reaction est detectee lorsque ces parametres ne varient plus. On observe egalement en fin de polymerisation un phenomene de separation de phases. Le role important du traitement de surface prealable de l'acier et de l'epaisseur du film d'adhesif sur les proprietes du joint est mis en evidence par les modifications de la temperature de transition vitreuse et de la constante dielectrique. Les resultats montrent l'existence a proximite immediate du metal d'une zone de forte densite de reticulation. Le comportement de ces joints en atmosphere chaude et humide est etudie en suivant l'evolution des parametres electriques et viscoelastiques de l'assemblage en fonction de la duree du vieillissement. On peut ainsi mettre en evidence la presence d'une eau structurale et d'une eau libre, responsables des phenomenes de gonflement, de plastification et de degradation. La presence de la zone fortement reticulee a proximite du metal, confere au joint colle, en limitant la diffusion de l'eau, une meilleure durabilite

Le travail présenté dans cette thèse a été élaboré autour d’un objectif de développement industriel : augmenter la résistance d’emballages métalliques alimentaires équipés d’un système de fermeture pelable lorsqu’ils sont soumis à la pression interne due à la stérilisation. La partie critique du système de fermeture est la zone thermo-scellée, couche mince d’environ 20µm d’épaisseur faite d’un mélange de polypropylène et de polyéthylène, réalisant la liaison entre l’aluminium de l’opercule et celui du corps principal de la boîte. Plusieurs améliorations technologiques sont proposées à partir de modifications des géométries de la zone scellée, de l’opercule et de la fermeture. En parallèle, des études plus fondamentales ont été menées sur l’hétérogénéité de la distribution des contraintes dans la zone scellée. Pour le cas élastique, un critère qualitatif d’homogénéité de cette distribution a été dégagé. Les essais de fluage sur zones scellées à température élevée, analysés dans l’hypothèse d’une contrainte uniforme, se sont avérés insatisfaisants. Les mesures de déformation locales à température élevées étaient nécessaires mais difficiles à cause du grand rapport longueur sur épaisseur. Elles ont permis de confirmer l’hétérogénéité de la déformation le long du scellage. Deux mécanismes ont pu être observés : premièrement, une déformation de cisaillement modérément hétérogène observable le long de l’ensemble de la zone ; deuxièmement, une déformation localisée initiée par la déformation plastique de l’aluminium de l’opercule. Ce deuxième mode, très localisé, est susceptible de se propager dans la zone scellée et de conduire à la rupture de celle-ci. La nature hétérogène, voire localisée, des déformations observées ont rendu l’analyse des propriétés mécaniques de l’adhésif particulièrement difficiles
The work presented in this thesis has been created around an industrial development target: increase the internal pressure resistance of a metal food container with a peelable closure during sterilization processes. The critical part of the closure is the thermo-sealed zone of the aluminium membrane and the metal ring. The seal and peel medium is a thin layer (20 µm) of polypropylene and polyethylene. Improvements are proposed by geometrical changes in the sealing, membrane and closure. More fundamental research was done on the heterogeneity of the stress distributions in the sealed zone, adhesively bonded zone. For the elastic case, a qualitative homogeneity criterium for the shear stress distribution in the adhesively bonded zone was derived. Under the assumption of homogeneous stress distributions, global shear creep measurements at elevated temperatures on the sealed zone gave unsatisfactory results. Local deformation measurements at elevated temperatures were necessary but difficult because of the seal- width / thickness ratio of around hundred. The local deformation observations proved the heterogeneity of the deformation along the sealing. Two deformation mechanisms were observed. First, the shear deformation along the whole sealing, this deformation is likely to be heterogeneous. Second, a local deformation initiated by plastic deformation in the aluminium membrane. The second deformation mechanism has a local character and might create a failure in the sealing with a propagating character along the sealing. The heterogeneous or even local character of the observed deformations made quantitative analysis of the adhesive properties very difficult

Des particules polyuréthane (PUR) de type "coeur-écorce" ont été élaborées par des techniques dispersives en présence d'agents stabilisants polymères réactifs (surfmers). Ces derniers de nature chimique polystyrène, polybutadiène ou poly(acrylate de n-butyle) et porteurs d'une ou deux fonctions hydroxyle en bout de chine ont été synthétisés par polymérisations anionique "vivante" et radicalaire "contrôlée". L'influence de la masse molaire, de la valence et de la concentration en agent stabilisant, sur la taille moyenne des particules PUR obtenues, a été analysée et discutée. Les particules constituées d'un coeur polyuréthane et d'une écorce poly(acrylate de n-butyle) trouvent des applications originales dans le domaine des adhésifs sensibles à la pression (PSA).

L'objectif de cette thèse est la caractérisation du comportement en fluage des assemblages collés constitués d'un adhésif époxyde-imide « haute température » et d'un substrat en acier inoxydable. Nous avons étudié les effets de la température, de l'environnement et de la charge appliquée sur la microstructure du polymère et la tenue dès l'assemblages collés. L'étude du fluage d'adhésif massique a montré que le polymère subit des modifications physico-chimiques produisant une diminution de la sa Tg, sous l'effet combiné de la contrainte, de la température et de l'environnement. Ces évolutions microstructurales sont associées à une scission de liaisons macromoléculaires dûe à l'oxydation du polymère et favorisée par l'application de la contrainte. L'oxydation, sans contrainte, reste localisée près de la surface de l’adhésif massique et conduit à la formation d'une couche dégradée passivante. La présence du tissu de verre (support) et la formation de fissures favorisent l'oxydation à coeur du matériau. Des effets similaires sont observés sur les assemblages collés. La vitesse de déformation en fluage des joints structuraux est gouvernée par deux mécanismes macromoléculaires majoritaires suivant les conditions de température et de charge appliquées. Le fluage à faible température et/ou contrainte se caractérise par une faible vitesse de déformation (processus 1, faible mobilité moléculaire). En revanche, lorsque les conditions de fluages sont trop sévères, la forte mobilité moléculaire (processus 2) conduit à des vitesses de déformation plus élevées. L'activation du mécanisme 2 semble liée à une oxydation du joint d’adhésif conduisant à une scission de liaisons macromoléculaires et à une diminution de la Tg de l’adhésif. Enfin, l'oxydation interfaciale des assemblages collés intervenant durant le fluage, affaiblit les liaisons polymère/métal et diminue la durée de vie des assemblages collés
The aim of this thesis is to characterise the creep behaviour of structural joints composed of an epoxy-imide high temperature adhesive and stainless steel substrates. We have studied the effects of temperature, environment and applied load on the microstructure of the bulk adhesive and on the durability of the structural joint. Study of the creep behaviour of the bulk adhesive has shown physico-chemical changes due to the combinaison of stress, temperature and environment. Modification result in a decrease of Tg. We have attributed these microstructural changes to chain scission due to oxidation of the polymer, assisted by creep stress. Oxidation, without applied stress, seems only to occur near the surface of bulk material and produces a ''passivating" layer which limits degradation rate. However, the presence of a glass fibre support and the formation of cracks facilitate bulk oxidation. Similar microstructural changes have been observed on the adhesive joints. Creep strain rate seems to be governed by two mechanisms depending on conditions. At low temperature and/or low stress, creep is characterised by reduced molecular mobility and a low strain rate (mechanism 1). When creep conditions are severe, molecular mobility increases and therefore strain rate increase (mechanism 2). The activation of mechanism 2 has been attributed to oxidation of the adhesive, leading to macromolecular chain scission and a decrease of Tg of the adhesive. Finally, during the creep of structural joints, interfacial oxidation weakens the adhesive/substrates bonding thus shortening joint life

La tuberculose est la première cause de mortalité due à une infection par une bactérie : Mycobacterium tuberculosis. Récemment, une adhésine a été caractérisée à sa surface, son nom est HBHA (Heparin Binding Haemagglutinin). Il y a 10 ans, elle a été identifiée chez M. tuberculosis comme une adhésine majeure impliquée dans la reconnaissance des cellules épithéliales par le bacille tuberculeux via les polysaccharides sulfatés. Cette interaction aboutit à l’internalisation de la bactérie qui peut alors franchir la barrière épithéliale pulmonaire. HBHA est une protéine de 198 résidus organisés en quatre domaines : un domaine hydrophobe (résidus 12 à 36), un domaine coiled-coil (résidus 36 à 111), un domaine de liaison (111-160) et un domaine riche en lysine (ou Heparin Binding Domain, HBD) (161-198). Le HBD constitue le site autonome d’interaction entre HBHA et les polysaccharides sulfatés (ou GAGs). Il est essentiellement composé d’alanines, de prolines et de lysines arrangées en six motifs répétés. Ce domaine est mono ou di-méthylé sur les lysines. Nos études de SAXS, DLS et de CD ont mis en évidence le caractère fortement désordonné de HBHA, suggérant que celle-ci est une PID (Protéine Intrinsèquement Désordonnée). Nous avons donc entrepris d’étudier la structure de cette protéine par deux approches. Une première approche nous a permis de caractériser sa structure quaternaire en solution et dans la mycobactérie par des études de crosslinking, de gel filtration et de SAXS. Celles-ci ont montré que le degré d’oligomérisation de HBHA est plus important dans la mycobactérie qu’en solution. Nous avons également caractérisé le mécanisme d’interaction entre HBHA et les polysaccharides sulfatés par des études de RMN et de CD. Ces études ont montré que l’interaction avec les GAGs n’est pas homogène sur le domaine HBD. Celle-ci induit un réarrangement structural différent pour chaque partie du domaine. On a observé la stabilisation d’une structure plus étendue dans la première moitié du HBD et une stabilisation d’hélice alpha dans la deuxième partie. Cette étude nous a permis de mieux comprendre la spécificité de cette interaction, et nous a donné des pistes sur le rôle de cette protéine dans le tropisme bactérien
Tuberculosis is a leading cause of mortality due to an infectious agent worldwide: Mycobacterium tuberculosis. One of the most recently characterized mycobacterial cell wall protein is the Heparin binding Haemagglutinin (HBHA). Roughly 10 years ago, it was identified in M. tuberculosis as one of the major adhesin involved in binding of mycobacteria to the epithelial cells by interaction with sulphated polysaccharides. This interaction induced internalization of M. tuberculosis in pulmonary epithelial cells leading to serious forms of disease. HBHA have 198 residues organized in four domains: a hydrophobic domain (residue 12 to 36), a coiled-coil domain (36 to 111), a linker domain (111-160) and a poly-lysine rich domain (161 to 198) (or Heparin Binding Domain, HBD) which forms the independent interaction domain between HBHA and sulphated polysaccharides. The approximately 40 amino acid residues long C-terminal domain is essentially composed of alanines, prolines and lysines, arranged in repeated motifs. This domain is mono or di methylated on the lysines in Mycobacteria, this post-traductional modification does not occur when expressing HBHA in Escherichia coli. Circular dichroïsm, DLS and SAXS studies indicated that HBHA is an IPD (Intrinsically Disordered Protein). This feature is not compatible with crystallography. Two approaches have been used in our study. In the first one, we studied the quaternary structure of HBHA by crosslink, SAXS and gel-filtration. All data showed that the oligomerization state of HBHA in mycobacteria is larger than after purification in E. coli. In the second part, we studied the binding mechanism between the HBD of HBHA and GAGs. This study was carried out by circular dichroïsm and NMR. Our data showed that the GAGs binding is not homogeneous, two specific rearrangements of the domain have been observed; GAGs binding induced a more extended structure in the first part of the HBD and induce an alpha helix stabilization in the second part. These data helped us to understand the specificity of this interaction and maybe the role of this interaction in the bacterial tropism in the host

Pseudomonas aeruginosa est une bactérie pathogène opportuniste responsable de nombreuses maladies nosocomiales ainsi que d'infections graves chez les patients atteints de mucoviscidose ou chez immunodéprimés. La résistance aux antibiotiques observée chez de nombreuses souches fait de cette bactérie un pathogène difficile à éradiquer. Sa capacité à former un biofilm renforce en particulier cette résistance. Au cours de son processus infectieux, la bactérie utilise des lectines qui lui permettent de reconnaitre et de fixer spécifiquement les oligosaccharides présents en particulier sur les cellules hôte. Parmi elles, sont retrouvées la lectine soluble PA-IL (lectine à galactose) ainsi qu'une lectine fimbriale nouvellement identifiée, CupB6. Ces protéines seraient impliquées dans l'adhésion aux tissus de l'hôte et dans l'élaboration du biofilm. Nos travaux portent sur l'étude biochimique et structurale de ces deux lectines. Par des techniques de microcalorimétrie, de résonance plasmonique de surface et de cristallographie aux rayons X, le site de liaison du sucre de PA-IL a été parfaitement caractérisé, et de nombreux inhibiteurs dérivés du galactose ont pu être testés. D'autre part, nous avons exprimé Cup6 sous forme recombinante et nous avons étudié sa spécificité. Nos études ont montré que le sucre reconnu pourrait être le Lewis b et des études structurales sont en cours. Ces travaux s'inscrivent dans l'optique d'élaborer des glycomimétiques qui pourraient apporter une alternative aux antibiotiques.

Cette thèse s'intéresse au développement neuronal in vitro dans le but ultime d'enregistrer l'activité de réseaux de neurones à géométrie et connectivité contrôlées. Le développement neuronal est régi par un ensemble de régulations, intrinsèques mais également sous contrôle de facteurs extérieurs, qui permettent à la cellule d'adhérer à un substrat, de croître, et de se polariser. Une partie de ce travail de thèse explore deux types de contraintes physiques de l'environnement que sont la géométrie d'adhésion et la rugosité de surface. La première révèle l'implication des forces dans les stades précoces de développement neuronal régis par un phénomène de compétition neuritique, et permet in fine de contrôler la direction d'émission de l'axone, notamment par une inhibition de sa différenciation sur lignes ondulées. La seconde montre que la distribution des points d'adhésion peut accélérer la croissance jusqu'à favoriser la polarisation axonale. L'autre partie de ce travail s'attache à résoudre le problème technologique majeur qu'est le remplissage des sites d'adhésion par le biais d'une attraction magnétique, et démontre la possibilité de faire croître des réseaux neuronaux modèles sur nanotransistors.

La première partie de cette étude consiste en une présentation de deux tests mécaniques simples et adaptés aux substrats fragiles tels que le carbure de silicium. Le test de cisaillement par compression fait l'objet d'une étude détaillée visant à mettre en évidence le rôle important du mode I parasite toujours présent dans ce type de test. Aucune étude relative aux phénomènes d'adhésion entre le carbure de silicium et les adhésifs époxy n'ayant été recencée, la seconde partie de l'étude vise à optimiser les performances mécaniques des assemblages au moyen de divers traitements de surface des substrats (chimiques, mécaniques et thermiques). Il s'avère que le sablage et l'oxydation thermique à l'air sont les deux traitements qui permettent d'obtenir les performances limites des deux adhésifs utilisés, ce qui se traduit par des ruptures cohesives au sein de l'adhésif. Diverses techniques d'analyses des surfaces sont mise en oeuvre pour évaluer les propriétés physico-chimiques de la surface des substrats et on note en particulier une très bonne corrélation entre la valeur de l'énergie superficielle et les performances mécaniques des assemblages collés. Aprés optimisation de l'adhérence à temps zéro, le comportement des assemblages est étudié dans diverses situations ou les effets du temps, de la température, de l'humidité et de la charge appliquée peuvent être associés. Les nombreux résultats expérimentaux présentés mettent en évidence le rôle de la nature de la surface des substrats dans les processus de perte d'adhérence due à l'humidité, dans l'apparition d'une couche de moindre cohésion dans l'adhésif au voisinage des interfaces ou encore dans le caractère adhésif ou cohésif des ruptures. Dans tous les cas, la valeur de l'énergie de surface des substrats semble être un paramètre déterminant.

Les travaux de maintenance peinture des avions se décomposent en différentes étapes consommatrices de temps. En plus du décapage mécanique, de la protection des joints de mastic, du dégraissage et de l’application d’un primaire de protection, la mise en peinture classique se décompose de la même manière que lors de la première fois. Le temps nécessaire à la réparation peut donc atteindre 48h. Afin de réduire ce temps de maintenance, le but du projet Sysco dans lequel s’inscrivent ces travaux, est de développer et d’étudier un patch de réparation des peintures d’avion, composé d’un adhésif et d’un feuil de peinture sèche. La solution envisagée est de développer un adhésif à réticulation progressive, d’abord par UV puis par apport thermique. La première réticulation par UV sur le feuil de peinture permet la réalisation d’un patch de réparation déposable sur fuselage avion et adhérant par réticulation thermique. Pour répondre à la problématique de double réticulation, l’adhésif choisi est composé d’une résine époxyde trifonctionnelle, d’un durcisseur amine tétrafonctionnel et de monomères acrylates bifonctionnels sensibles aux UV. Afin d’atteindre une forte synergie des propriétés telles que la rhéologie d’écoulement, la mouillabilité des deux composants naturellement incompatibles d’une part et pour une plus grande stabilité morphologique des adhésifs en cours de processabilité d’autre part, un monomère hybride bifonctionnel contenant une fonction oxirane et une fonction vinyle, est inséré au mélange afin d’améliorer la compatibilité thermodynamique entre la matrice époxy/amine et la phase dispersée acrylate. La réponse rhéologique dynamique par balayage fréquentiel a permis de mettre en relief l’influence du taux d’hybride et du temps de processabilité de l’adhésif sur sa morphologie avant et après réticulation par UV. Avant UV, il a été observé l’évolution de la structure de l’adhésif en mettant en évidence l’augmentation de la taille des clusters d’acrylate dans la matrice époxyde/amine au cours du temps. Ce mécanisme est fortement atténué lorsqu’on ajoute de l’hybride. Après UV, l’hybride diminue la taille de la phase dispersée, par contre la structure continue d’évoluer au cours du temps. L’influence du taux d’hybride sur la stabilité dimensionnelle de l’assemblage a été étudiée en observant l’évolution des contraintes internes lors de la réticulation thermique ainsi que durant la vie de l’assemblage. L’adhésif contenant l’hybride relaxe mieux les contraintes internes diminuant ainsi le risque du délaminage de la structure assemblée
In order to reduce the actual time consuming steps of the repair of an impact on aircraft’s fuselage, the project SYSCO aims to replace the liquid pain by a patch composed of an adhesive, specially developed for this application, and a dry painting coating, developed by Corso Magenta Society. To achieve this aim, a dual curing adhesive firstly by UV light, then by thermal load is formulated. The first UV curing arises the viscosity of the adhesive to create a ready-to-use patch and the final thermal curing assures the adherence on the fuselage. To create a dual curing adhesive, a system composed of a trifunctional epoxy resin and tetrafunctional amine is mixed with bifunctional acrylate, sensitive to UV irradiation. To achieve a strong thermodynamically compatibility between the acrylate and epoxy component of the mixing, a hybrid monomer with a vinyl function and an epoxy function is added to the mixing. This hybrid monomer will also improve the morphological stability of the adhesive. The dynamical rheological response by frequency sweep has allowed to highlight the influence of the hybrid monomer and the process time of the adhesive on his morphology, before and after UV curing. Before UV curing, the arising of the acrylate cluster size in the epoxy/amine matrix has been observed. This phenomenon is reduced in presence of hybrid monomer. After UV curing, the hybrid monomer decreases the cluster size, but the structure still shows an evolution over time. The influence of the hybrid proportion on dimensional stability of the adhesive has been linked with evolution of the internal stresses during thermal curing and the life cycle of the assembly. The hybrid monomer reduces the internal stresses to avoid the delamination probabilit

Le collage structural est une alternative innovante et efficace à des procédés d'assemblages plus traditionnels comme le soudage ou le rivetage. Cependant, cette technologie est encore relativement récente et l'évaluation systématique de la tenue mécanique des assemblages collés est absolument nécessaire. Cela revient à connaitre non seulement les performances et le comportement mécanique de l'adhésif lors de tests mécaniques standards en laboratoire mais également au sein de structures collées réelles où les substrats ont des géométries souvent complexes. La simulation numérique par éléments finis est un outil permettant de répondre à ce dernier point, en théorie. Cependant dans la pratique, la faible épaisseur des cordons de colles et le comportement spécifique de l'adhésif au sein du joint collé rendent la simulation numérique difficile avec les codes de calculs commerciaux disponibles sur le marché. Cette thèse se concentre sur la validation du comportement mécanique des structures collées grâce à la simulation par éléments finis. L'étude se limite à l'adhésif structural SikaPower-490 et à des cas de charges quasi-statiques mais s'efforce de décrire à la fois la résistance et l'endommagement du joint collé jusqu'à rupture. La première partie de ce mémoire se consacre à l'étude des tests expérimentaux requis pour mesurer les propriétés mécaniques des adhésifs structuraux. Un premier groupe d'expériences est dédié à la caractérisation du comportement élasto-plastique de l'adhésif soumis à différents chemins de chargements et jusqu'à sa résistance maximale. Les éprouvettes utilisées au cours des expériences sont soit des cylindres creux collés bout-à-bout, soit des éprouvettes de cisaillement avec substrat épais, du type TAST ou TAST modifié, soit des tests Arcan modifiés. Un second groupe d'expériences est composé du test « double cantilever beam » (DCB) et du test « End Notched Flexure » (ENF), dédiés à l'étude de l'endommagement et de la fissuration dans l'adhésif. La seconde partie du mémoire se focalise sur les modèles constitutifs aptes à décrire le comportement des adhésifs structuraux dans la simulation par éléments finis. Des modèles élasto-plastiques classiques tels que le modèle de Prandtl-Reuss et le modèle d'Exponent Drucker-Prager sont évalués, mais leur manque de précision a mené à l'implémentation d'un modèle élasto-plastique dépendant à la pression inspiré du travail de Mahnken et Schlimmer. L'identification des paramètres constitutifs est une étape très importante. L'inhomogénéité des contraintes dans la couche d'adhésif demande l'élaboration d'une procédure d'identification inverse spécifique. Avec cette méthode il est possible d'identifier avec précision un jeu de paramètres qui décrit le comportement non-linéaire de l'adhésif sous chargement multiaxial. Afin de répondre aux attentes des constructeurs automobiles concernant les temps alloués aux cycles de dévelopement d'un modèle éléments finis et aux calculs, le modèle constitutif développé et validé jusqu'ici avec des éléments solides est validé avec des éléments cohésifs dits d'interface. Ces éléments cohésifs sont également utilisés pour l'étude de l'endommagement et de la fissuration dans la couche d'adhésif à l'aide d'un modèle constitutif élastique-endommageable dit de traction-séparation. Les avantages et inconvénients des modèle élasto-plastique et élastique-endommageable sont passés en revue et les deux approches sont finalement couplées afin d'obtenir un modèle complet élasto-plastique considérant également l'endommagement et la fissuration. Pour finir les modèles constitutifs de traction-séparation et élasto-plastique avec endommagement sont validés avec la simulation par éléments finis d'études de cas industriels représentatifs de structures collées dans la caisse en blanc d'un véhicule automobile. Ces études de cas consistent d'une part en une poutre constituée d'un profile mince en forme de chapeau et collée à une plaque soumise à un chargement de flexion trois points, et, d'autre part, en un joint collé en forme de T et soumis à deux types de chargements menant tous deux à la rupture du joint collé
Structural adhesives are recognized by the industry as a powerful alternative solution to traditional fastening methods such as welding or riveting. As a new technological solution, they introduce requirements in terms of the evaluation of their mechanical performances. In particular, enhanced safety guarantee requires not only to know the material performance in standard laboratory tests but to be able to predict it under real conditions, for complex shaped parts. This may be done by finite element simulation. Nevertheless, the small thickness and the specific material behaviour of the adhesive bonded joint make modelling difficult using available numerical tools. This Ph-D work focuses on the assessment of structural adhesive joints bonded with the structural adhesive SikaPower-490 using finite element analysis. Both strength and damage aspects are evaluated under quasi-static loadings. First, experimental tests required to measure the mechanical properties of structural adhesives are investigated. The former group of experiments is devoted to the assessment of the elastoplastic behaviour of the adhesive up to its maximal strength and for different loading paths. The experiments consist of butt-bonded hollow cylinders, classical and modified Thick Adherend Shear Tests, and modified Arcan specimens. The latter group of experiments composed of Double Cantilever Beam and End Notched Flexure specimens is devoted to the study of the damage and fracture behaviour of the adhesive. Second, material constitutive models for the finite element simulation of structural adhesives are investigated. Standard constitutive models such as von Mises and Exponent Drucker-Prager model are reviewed, but their lack of accuracy lead to the implementation of a pressure-dependent constitutive model inspired from Mahnken and Shlimmer. The identification of material constitutive parameters is an important step: The non-homogeneity of stresses in the adhesive layer requires the implementation of a specific inverse identification procedure. Using this method, a set of material parameters can be identified which describes nicely the non linear behaviour of the adhesive under multi-axial loadings. In order to meet requirements of the automotive industry in terms of modelling and computation time, the constitutive model developed so far with solid elements is validated using interface elements. For the study of quasi-static damage and failure in the adhesive layer, a constitutive traction-separation elasticdamage model is tested with interface elements. The advantages and drawbacks of the two elastoplastic and damage constitutive models are compared and the extension of the elastoplastic model to take damage and fracture into account is considered. Third, the constitutive models investigated so far are validated for the finite element simulation of industrial case studies representative of bonded parts in a car's body in white. A T-joint submitted to two different loading and a closed hat profile bonded to a plate and submitted to flexion loading configurations are simulated

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’adhésion d’élastomères sur des substrats rigides (interactions de van der Waals). Nous revisitons ainsi, en nous appuyant sur une approche expérimentale, deux situations classiques qui permettent la mesure de l’énergie d’adhésion. Dans une première partie dédiée à l’étude du pelage, nous montrons que le frottement peut modifier le processus de détachement d’une bande d’élastomère. Ceci est tout d’abord mis en évidence lors du pelage parallèlement à l’interface, où nous montrons qu’il conduit à la progression d’une zone de frottement jusqu’au détachement de la bande pour une force proportionnelle à l’aire de contact. Nous généralisons par la suite nos résultats au pelage selon un angle quelconque. En particulier, nous montrons comment la dissipation par frottement peut augmenter de façon significative la force de pelage pour des angles faibles. Dans une deuxième partie, nous nous tournons vers la mesure d’adhésion dans une géométrie JKR, c’est à dire lors de l’indentation d’une sphère élastique adhésive avec un substrat rigide. Nous utilisons des coques élastiques dont la réponse mécanique est beaucoup plus souple bien que plus complexe. Nous montrons qu’il est néanmoins possible d’obtenir une mesure de l’adhésion par une méthode très simple et très robuste, puisqu’elle ne suppose pas de connaissance a priori de la mécanique du système. Nous espérons que cette technique permettra dans le futur d’accéder à des énergies d’adhésion très faibles ou mettant en jeu des tissus biologiques particulièrement mous
In this thesis, we are devoted to study the adhesion of elastomers to rigid substrates through van der Waals interactions. We review, from an experimental point of view, two classical methods to measure the adhesion energy. A first part is dedicated to the study of the peeling system, we show that friction can modify the detachment process of an elastomer strip. This is firstly observed in the lap-test configuration, where a sliding front propagates on the interface up until the end of the strip, for a pulling force proportional to the initial contact area. We generalize this results for the finite peeling angle case. In particular, we show how the friction dissipation significantly increases for small peeling angles. In the second part, we study the adhesion measure in the JKR geometry, i.e. for the indentation of an adhesive elastic sphere into a rigid plate. We use elastic thin shells, which elastic response is much softer, as well it is much more complex. However, it is possible to measure the adhesion energy through a very simple and robust method with no need of much details of the mechanical response of the system. We hope this technique will allow to measure the effect of very weak and sensitive adhesive systems such us biological tissues which are particularly soft

Cette thèse s'inscrit dans la thématique technologique des décharges électrostatiques sur les panneaux solaires des satellites de télécommunication en orbite géostationnaire. Son objectif est de déterminer les évolutions des propriétés électriques d'un adhésif silicone commercial en environnement spatial et de les corréler aux évolutions de sa structure chimique. Les principaux constituants du matériau ont été identifiés et des échantillons dépourvus de particules de renfort - assimilés à la matrice polymère isolée - ont été élaborés. Afin d'évaluer l'influence des particules, ils ont été systématiquement comparés aux échantillons nominaux dans l'ensemble de ces travaux. La structure physico-chimique du matériau à l'état initial a été caractérisée en étudiant ses relaxations enthalpiques, mécaniques et en pratiquant des analyses chimiques. Son comportement électrique (relaxations dipolaires et conductivité) a été sondé grâce à une approche expérimentale inédite croisant la technique de relaxation de potentiel électrostatique de surface, la spectroscopie diélectrique dynamique et l'analyse des courants thermo-stimulés. Le vieillissement du matériau en environnement spatial a été simulé expérimentalement par l'exposition des échantillons à des flux élevés d'électrons de haute énergie. Les analyses chimiques, notamment en RMN du solide, ont montré la prédominance d'un processus de réticulation du matériau sous irradiation, et des mécanismes de dégradation à l'échelle microscopique ont été proposés. Le comportement électrique du matériau est fortement impacté par l'évolution de sa structure chimique : sa résistivité augmente considérablement avec la dose ionisante. Il est suggéré que la résistivité de ce matériau soit directement liée à son degré de réticulation, influant sur la mobilité des porteurs dans le cadre du hopping et de la percolation électrique. Cette augmentation est beaucoup plus marquée en présence de particules, ce qui a été attribué à la formation de nœuds de réticulation matrice-particules qui constituent des pièges plus profonds pour les porteurs de charges. Ces travaux apportent une meilleure compréhension des phénomènes de vieillissement des élastomères silicones en environnement spatial. Ils permettront d'anticiper des évolutions structurales qui pourraient mettre en péril leur fonction d'adhésion, ainsi que des évolutions de résistivité électrique intrinsèque, facteur décisif dans le déclenchement de décharges électrostatiques
This PhD thesis falls within the technical field of electrostatic discharges occurring on the solar arrays of communications satellites in the geostationary orbit. Its main objective consists in assessing the evolutions of a space-used commercial silicone adhesive's electrical properties, and to correlate them with the evolutions of its chemical structure. The main components of this material have been identified, and neat samples (deprived of fillers) were elaborated so as to study the isolated polymer matrix. In order to assess the influence of filler incorporation, neat samples were systematically compared with the commercial ones in this study. The material's physicochemical structure in the initial state was characterized by studying its enthalpy relaxations, mechanical response, and by performing chemical analysis. Its electrical behavior (dipole relaxations and conductivity) was investigated thanks to an original experimental approach combining surface potential decay measurements, broadband dielectric spectroscopy, and thermally stimulated depolarization currents. Aging in the space environment was experimentally simulated by exposing the samples to high fluxes of high energy electrons. Chemical analysis (solid state NMR in particular) revealed the predominant crosslinking tendency of this material under ionizing radiations, and allowed to suggest degradation mechanisms at the microscopic scale. These structural evolutions also strongly impact its electrical behavior: a great increase in electrical resistivity has been observed with increasing ionizing dose. It is believed that electrical resistivity directly depends on the degree of crosslinking, which affects charge carrier mobility, in the theoretical frame of hopping and percolation models. The increase in resistivity is considerably more pronounced in the filled material, which could be associated with crosslinking occurring at the matrix-particles interface. Such crosslinks are thought to represent deeper traps for charge carriers. This work brought better understanding of aging phenomena in silicone elastomers exposed to the ionizing space environment. This knowledge will help predicting structural evolutions that may compromise vital properties such as adhesion, and the evolutions of intrinsic conductivity, a critical factor involved in the triggering of electrostatic discharges

L'application industrielle (non développée pour des raisons de confidentialité) concerne un assemblage céramique/acier. Cette thèse s’inscrit dans un programme Européen et vise à développer un assemblage industriel fiable entre des substrats céramique et acier par le biais d’un adhésif structural. L’assemblage doit assurer une transmission des efforts sur une large gamme de température et malgré un environnement sévère. La méthodologie de travail a consisté à définir l’impact des paramètres des formulations d’adhésifs sur les propriétés initiales et la durabilité des assemblages. L’étude des paramètres que sont les motifs chimiques de la résine époxy, la nature du durcisseur et la présence de charges a permis de sélectionner les formulations à base de DGEBA (diglycidylether du bisphénol A) et Novolaque seules ou mélangées. La détermination de leurs propriétés a mis en évidence des comportements différents en termes de transition vitreuse, de temps de réticulation, de viscosité et d’adhérence. Les systèmes montrent des modifications chimiques irréversibles communes (IRTF) mais des comportements physiques différents (analyse thermomécanique, MEB, flexion, calorimétrie) ainsi que des modes de sorption différents (gravimétrie, TGA) en vieillissement. Les tests d’adhérence (couronne et flexion trois points) développés afin de caractériser la tenue des interfaces montrent une durabilité supérieure des systèmes mixtes en comparaison à la formulation DGEBA. Une étude par CND montre la conservation de l’intégrité de l’assemblage céramique/adhésif/acier en présence de facteurs à risque que sont les contraintes résiduelles, le vieillissement hygrothermique et le choc thermique
The industrial application (under a confidential clause) concerns a ceramic/steel assembly. This PhD research take part in a European programme and is concerned with providing a reliable industrial bonding between ceramic and steel using structural adhesive.This assembly should ensure the total transmission of the efforts on a broad range of temperatures and in a hard life requirements. The methodology consists in the definition of formulations parameters impact on the initial properties and the durability of the assemblies. The study of the parameters which are the macromolecular chain of the epoxy resin, the nature of the hardener and filler addition have lead to the selection of formulations containing DGEBA (diglycidylether of the bisphenol A) and Novolaque alone or melted. The determination of their properties highlights different behaviors in terms of glassy transition temperature, curing process, viscosity and adherence. The characterization of the formulations during hydrothermal ageing shows common non reversible chemical modifications (IRTF) but different physical behaviors (thermomechanical analysis, SEM, flexion, calorimetry) and water sorption modes (Gravimetry, TGA). The adherence tests (crown test and three point flexure test) developed in order to characterize the interfaces behavior show higher durability of the melted systems comparing to the DGEBA formulation. A non destructive test study highlights the conservation ceramic/adhesive /steel assembly’s integrity submitted to harmful conditions as residual stresses, hydrothermal ageing and thermal shock

Ces travaux se situent dans le domaine des Cristaux Liquides Thermodurcissables. Ces molécules permettent d’obtenir des nouveaux matériaux présentant un intérêt théorique et un fort potentiel de développement. Quatre Bismaléimides Cristaux Liquides (BMI CL), créés dans le laboratoire, ont été étudiés. Ces molécules originales présentent deux groupements mésogènes symétriques et un groupement souple central de type polyméthylénique de longueur variable. Après une étude de leur solubilité, une méthode de purification spécifique a été mise au point. Ces composés purifiés ont été caractérisés par RMN (proton et C13) et par IRTF. Ensuite, leurs propriétés thermiques et mésomorphes ont été étudiées par AED, ATG, diffraction des Rayons X et par microscopie en lumière polarisée. Ces molécules ont permis d’obtenir des matériaux présentant des températures de fusion (Tf < 200°C) et des températures d’oxydation thermique (Td > 410°C) intéressantes. Des corrélations structures moléculaires – propriétés ont été précisées avec notamment la caractérisation d’un effet de parité sur les solubilités, les températures de fusion, la réactivité thermique et la formation à la fusion d’un état cristal liquide. En effet, quand le nombre d’atomes de carbone du groupement souple est pair, les solubilités dans les solvants usuels sont plus difficiles, les températures de fusion sont nettement plus élevées, la réactivité thermique est plus forte et la fusion de l’état cristallin fait apparaître un état cristal liquide. Ces phénomènes ont pu être expliqués par la plus grande linéarité des conformères pairs. Mais, ces quatre composés, qu’ils soient pairs ou impairs, font apparaître après réticulation un état cristal liquide de type smectique C. A partir de ces produits, des mélanges eutectiques et des formulations ont été réalisés et étudiés. Ces formulations permettent de diminuer fortement les températures de fusion, d’obtenir une bonne fluidité à l’état fondu et font apparaître également au cours du durcissement des états réticulés cristaux liquides. Les formulations les plus intéressantes ont été testées comme colles dans le domaine de l’assemblage des métaux. Des éprouvettes (assemblage fer – fer) réalisées à partir de ces colles et des éprouvettes réalisées à partir d’une colle de référence industrielle connue pour être performante ont été étudiées et comparées. La colle industrielle est également de type bismaléimide mais non cristal liquide. A partir d’une de ces colles cristaux liquides et de la colle de référence des éprouvettes ont été réalisées et exposées en vieillissement naturel sous des climats extrêmes au VIETNAM et au MAROC. En complément, des essais de vieillissement en laboratoire ont également été effectués. Les résultats de ces différents travaux sont cohérents et montrent que les colles à base de bismaléimides cristaux liquides sont supérieures à la colle industrielle. Des mécanismes sont fournis pour expliquer ces différences. Ils mettent en jeu les structures spécifiques de ces molécules et la présence d’un état cristal liquide. Enfin, une étude à partir d’une installation « pilote » a permis de montrer que ces produits pouvaient être fabriqués dans des conditions industrielles intéressantes
These works are in the field of Liquid Crystal Thermosets. The molecules allow obtaining new materials that attire many intentions of the scientists thanks to theirs theoretical interests and high potential developments. We have successfully synthesized four Bismaleimide Liquid crystals (BMI CL) in the laboratory. These novel molecules have a flexible group of polymethylene with variable length at the centre and two symmetrical mesogenic groups in the both sides of the molecule. After an investigation of their solubility, we have developed a new specific method for purification of the product. After the purification, these BMI CL compounds were characterized by NMR (1H and 13C) and FT-IR techniques. Theirs thermal and mesomorphic properties were studied by DSC,TGA, X-Ray diffraction and polarized light microscopy. The BMI CL compounds exhibit the excellent thermal properties as high melting temperatures (T<200°C) and elevated thermal oxidation temperatures (Td>410°C). The correlations between the molecular structures and theirs physique chemical properties have been demonstrated in this work. In fact, the parity of the flexible group of polymethylene in the molecule reveals a key effect on the solubility, on the melting temperatures, on the thermal reactivity and particularly on the formation of a liquid crystal in the fusion state. Indeed, when the number of carbon atoms in the flexible group is even, the solubility in common solvents is decreasing, the melting temperature is significantly higher, the thermal reactivity is stronger and the liquid crystal appears in the fusion state. These phenomena could be explained by the greater linearity of the even conformers. Worthily, for our compounds, whether the number of carbon atoms in the flexible group is even or odd, all show the type C Spectic liquid crystal after curing. We have also investigated the eutectic mixtures derived from these four compounds and proposed the blending formulations. These formulations can deeply reduce the melting temperatures, thus allow obtaining a better fluidity in the molten state. Beside these advantages, the proposed blending formulations protect liquid crystal states after the crosslinking during curing. The most interesting formulations were tested as adhesives for the metals assembly. We have characterized the samples (iron-iron assembly) prepared from our glues and compared these with the samples from an industrial glue (known as performance). The chosen industrial glue is also a bismaleimide-type but don’t display the liquid crystal state. An enormous number of samples (about of 200) from our glues and the referent glue were produced and exhibited for natural aging in severe climates in Vietnam and Morocco and also in laboratory. The results of these examinations reliably show that the performance of adhesives prepared from the bismaleimide liquid crystals is higher than the industrial glue. We have proposed, in this word, a liquid crystal glue. Finally, a pre-feasibility study of our products at pilot scale has realized and demonstrated their production possibility in the industrial conditions

Si dans l'industrie automobile, le compromis prestation/fiabilité/cout est satisfaisant avec la technique d'assemblage par collage, une telle technique ne peut se limiter au choix d'un adhésif particulier. Il est indispensable d'optimiser le couple substrat-adhésif (et donc l'adhésif), vis-à-vis de sa résistance au choc. Dans la présente étude, nous nous sommes attaches a démontrer le bon comportement au choc d'un assemblage colle tôle/adhésif/tôle en prenant en compte les propriétés viscoélastiques de l'adhésif et en étudiant l'influence de certaines charges. Nous avons notamment pu mettre en évidence les mécanismes moléculaires responsables du comportement macroscopique d'un adhésif époxyde modifie. La confrontation des résultats expérimentaux a deux modèles théoriques, le modèle d'Eyring-Bauwens et le modèle d'Escaig, montre que la très bonne tenue au choc de l'adhésif est directement liée à la présence de la transition secondaire dans les gammes de températures et de vitesses explorées. L’effet de la nature, du taux et de la forme des charges incorporées dans la matrice époxyde sur la tenue mécanique de l'assemblage est aussi pris en compte

Dans ce travail, nous avons étudié des échantillons multicouches au moyen de méthodes optique et acoustique. Les mesures optiques ont consisté à détecter la présence d' interphase dans nos échantillons de polymère. Nous avons ensuite analysé les résonances de ce type de structure immergée dans l'eau. La partie modélisation se compose de deux parties. Dans la première, nous avons étudié les modes SH d'une structure contenant une interphase. Dans la deuxième, nous avons modélisé la structure de polymère immergée dans l'eau
In this work multilayer samples are studied with optic and acoustic methods. First, we have detected presence of interphase in the polimer samples. Second, we have analysed the resonances of such structures immersed in water. The modelisation part is composed of two parts. In the first, are analysed shear horizontal waves for a structure with an interphase. In the second, are modeled samples of polymer immersed in water

Les interactions interraciales et les phénomènes de dissipation d'énergie déterminent pour une large part l'énergie d'adhésion entre deux solides. Dans cette étude, des multicouches nanostructurées alternativement organiques et métalliques, déposées sur un substrat hydrophile, sont réalisées pour faire varier les propriétés mécaniques et dissipatives du substrat. L'objet premier de ce travail est de caractériser ces multicouches. Les résultats sur les propriétés adhésives des multicouches vis-à-vis d'un élastomère montrent : i) une évolution de la structure de l'or en fonction de son épaisseur, ii) des conformations différentes des dithiols, iii) une interconnexion des couches successives d'or. Les influences de la topographie des couches d'or, de la longueur des chaînes carbonées des alkylthiols, de la fonctionnalité terminale et de la longueur des molécules organiques des couches intermédiaires sur l'énergie d'adhésion avec le polyisoprène sont mises en évidence.

La démontabilité des assemblages collés structuraux est une nouvelle problématique liée à l’augmentation de l’utilisation de la technologie du collage dans de nombreux secteurs industriels et de la prise en compte de l’éco-conception dans les processus industriels. Peu de travaux ont été menés à ce jour sur cette thématique qui représente un véritable verrou technologique pour la diffusion de la technologie d’assemblage par collage. Une des voies utilisées et détaillées dans la présente étude est basée sur l’incorporation, dans une formulation d’adhésif, d’un additif organique solide possédant un point de sublimation dans une gamme de température connue.Ainsi, l’étude de l’influence de la reformulation par incorporation de l’additif montre qu’en dépit de la réactivité entre cette molécule et certains composants de la formulation de l’adhésif, les propriétés de mise en œuvre et les caractéristiques thermo-mécaniques ne sont pas drastiquement modifiées et restent compatibles avec une utilisation industrielle.Le mécanisme de démontabilité est basé sur la diffusion du gaz libéré par la réaction de sublimation de l’additif jusqu’aux interfaces où les contraintes générées induisent une rupture interfaciale. Néanmoins, le désassemblage est grandement fonction de la nature de la surface des substrats assemblés. Une compétition a lieu entre le travail nécessaire pour faire croître les bulles à l’interface et le travail des forces d’adhésion.L’efficacité de ce procédé de démontabilité a été éprouvée dans le cadre de tests de validation des segments du tore d’un télescope. L’assemblage réalisé avec un adhésif incorporant un additif spécifique permet de transmettre d’importantes contraintes mécaniques puis après une phase d’activation, de se désassembler avec des contraintes résiduelles nulles
Structural adhesives are nowadays widely used in numerous industries like automotive, aerospace, avionics or microelectronics … for many reasons such as easy processing or weight and cost savings. A strong effort has been achieved so far to enhance the level of adherence in structural assemblies and in this particular case a new challenge appears: the easy dismantling of structural bonded joints. This innovative concept results from industrial constrains like maintenance or recycling needs.This work studies a process which offers a simple and efficient solution to the disassembling of structural bonds. Based on the use of specific additives activated by heating at a certain temperature, this new technology allows the drastic decrease of the bonding performance and allow the dismantling in a very short time. It fulfills the main characteristics required by this application, like no change in processing (implementation, curing conditions,…) and no or slight modification of the mechanical properties. The results of the influence of adding additive is evaluated.This process is based on the incorporation. of specific chemicals in the adhesive or primer formulations. These additives are selected according to specific properties like decomposition temperature. An innovative aspect of this technology lies in the localization of the dismantling. The first step of the additive action is migration from the bulk of the adhesive to the interface. In a second time, once at the interface, the decomposition gases generated by the additive (mainly steam and nitrogen) induce constrains and stresses. After a certain time, theses stresses are sufficient enough to overcome the adhesion forces and the adhesive debonds from the substrate, adhesive failure occurs. One logical consequence of this interfacial action is the use of a dismantling primer, which enables to improve the efficiency of the technology and allows additive savings.This work proposes mecanisms based on experimental results in order to explain what happens in the adhesive bulk and on the interfaces. Finally, an application of this process is described related to the use of debondable adhesive for structural coupling during ground tests in the frame of GAIA telescope. Its main structure is a multi segments brazed torus in silicon carbide. In order to test each segment, a structural and debondable epoxy adhesive was developed, allowing structural bonding at room temperature and easy dismantling with interfacial failure after thermal activation. After testing and dismantling, segments were reused for final application

Une étude sur la durabilité d'assemblages collés en milieu chaud et humide est proposée dans ce manuscrit. L'objectif a été de construire un outil numérique capable de prédire le comportement mécanique après vieillissement des assemblages collés en vue de leurs dimensionnements. A cette fin, une importante étude expérimentale a été menée sur un adhésif structural de type époxy chargé élastomère et des assemblages collés simple recouvrement acier/époxy/acier, destinés à des applications du secteur automobile. Les résultats de ces essais ont permis le développement d'un modèle de diffusion non linéaire physiquement motivé, capable de prédire la pénétration de l'eau dans l'adhésif pour une température donnée et les contraintes qui en résultent. Ces dernières ont été obtenues grâce à une loi de comportement thermohydromécanique couplée, développée spécialement pour l'adhésif structural. Toutes ces lois ont été intégrées dans un modèle éléments finis capable de simuler l'essai de traction/cisaillement sur l'assemblage avec ou sans vieillissement. L'impact du vieillissement sur la tenue de l'adhésif et/ou de l'interface dans l'assemblage a été discuté pour améliorer la compréhension des observations expérimentales.

Dans l'analyse des structures presentant des interfaces telles que les structures composites, sandwiches et assemblages colles, le calcul precis des contraintes aux interfaces presente a la fois un interet et une difficulte tout particuliers, en raison de l'importance reconnue sur le plan physique des contraintes d'interface et du peu d'adequation des methodes mathematiques classiques pour y acceder. Les methodes approchees de calcul, analytiques ou numeriques sont mal adaptees a la prise en compte directe des conditions d'interface (conditions d'equilibre et de continuite des deplacements a l'interface). Pour resoudre cette difficulte, nous avons developpe une famille d'elements finis d'interface, comportant toutes les variables devant etre continues et celles-la seulement. Dans ces elements, les degres de liberte en contrainte au contour sont des parametres lies au vecteur contrainte sur ce contour, qui constituent en effet les bonnes variables nodales dans un element d'interface. Ces elements sont developpes pour les structures bidimensionnelles en elasticite lineaire, pour les materiaux isotropes ou orthotropes, et pour des interfaces inclinees ou paralleles aux axes. Leur formulation est basee sur le principe variationnel mixte de reissner. Pour construire ces elements, nous avons utilise deux procedures, une procedure par relocalisation et une procedure par elimination. A l'aide de diverses applications au calcul numerique d'assemblages colles, l'efficacite de ces elements d'interface est mise en evidence par comparaison avec les resultats de la litterature

Les intégrines, molécules hétérodimériques formées de deux sous-unités α et β, constituent des récepteurs de surface pour diverses polécules adhésives assurant une fonction d'interaction cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire, les impliquant dans les phénomènes d'adhésion, d'étalement, de migration et de différentiation cellulaire. L'intégrine αIIbβ3, récepteur du fibrinogène et spécifique de la lignée mégacaryocytoplaquettaire, joue un rôle clé dans le processus d'agrégation plaquettaire. Un déficit quantitatif ou qualitatif de ce récepteur est responsable d'un syndrome hémorragique, la thrombasthénie de Glanzmann, maladie héréditaire autosomique récessive. Ce défaut provient d'anomalies d'un ou des deux gènes codant pour les sous-unités. Nous nous sommes surtout attachés aux mutations ponctuelles entraînant des substitutions d'acides aminés. Du fait de l'existence de domaines fonctionnels conservés au sein de ces deux sous-unités, l'étude de l'effet de certaines substitutions sur la fonction du récepteur α¡¡bβ3 nous a permis d'utiliser ce complexe comme modèle d'étude des intégrines. Un certain nombre de mutations ponctuelles identifiées au sein de notre laboratoire chez des patients thrombasthéniques, conduisant à des substitutions d'acides aminés conservés, nous ont servi pour l'étude de domaines particuliers du récepteur au fibrinogène : les sites de fixation du calcium de la sous-unité α qui en compte quatre, la séquence GFFKR cytoplasmique hautement conservée de cette sous-unité et le domaine riche en résidus cystéine de la sous-unité β. Des substitions de l'acide aminé, normalement présent, par d'autres résidus possédant des groupements chimiques de nature différente, nous ont permis d'appréhender son rôle dans l'assemblage, la maturation et l'expression membranaire du complexe αIIbβ3. Nous avons mis en évidence l'importance de l'acide aminé E324, localisé entre le 2ème et 3ème domaine de fixation du calcium de la sous-unité α¡¡b dans ces processus, ainsi que la nécessité des ponts disulfures C457 -C495 et C542 C547 de la région riche en cystéine de la sous-unité β3 dans ces mêmes phénomènes. Nous avons également constaté un rôle important de l'acide aminé R995 de la sésuence 990 GFFKR995 de la partie cytoplasmique de la sous-unité α¡¡b dans la régulation de l'état d'activation du récepteur.

La démocratisation des technologies du collage dans le domaine aérospatial amène les industriels à exiger des adhésifs toujours plus performants. L’objectif de cette thèse est d’optimiser les propriétés thermomécaniques d’un adhésif polyépoxyde bi-composant qui devra présenter des propriétés structurales entre -150°C et +150°C, tout en respectant des exigences de mise en oeuvre.L’analyse de la littérature et des expériences préliminaires a permis de sélectionner le système polyépoxyde modèle binaire le plus pertinent en termes de réactivité à l’ambiante et de propriétés sur assemblage collé. Pour optimiser la résistance en température élevée de ce système, deux voies ont été explorées : l’incorporation d’époxydes multi-fonctionnalisés pour augmenter la densité de réticulation, et l’utilisation d’amines cycliques qui accroit la rigidité des segments macromoléculaires. Pour améliorer les propriétés de résistance à la propagation de fissure à basse température, les additifs de renforcement montrent un intérêt certain pour la formulation d’adhésifs structuraux polymérisés à température ambiante. Sur la base de ces résultats, plusieurs formulations complexes ont pu être élaborées. Des phénomènes de synergie et d’inhibition entre les différents éléments des formulations ont été constatés, sans pouvoir être totalement compris ce qui met en lumière la difficulté de prévoir le comportement d’adhésifs complexes, à l’image des formulations commerciales.Ces travaux de thèse ont permis de développer un adhésif structural répondant aux exigences strictes du secteur aérospatial, et de dégager une stratégie de formulation qui pourra être appliquée à d’autres secteurs d’activités
The democratisation of bonding technologies in aerospace field leads industrials to demand more and more efficient adhesives. The aim of this thesis is to optimise thermomechanical properties of two-component epoxy adhesives which need to preserve structural properties on a large scale of temperature (from -150°C to +150°C) and observing application process requirements.The analysis of scientific literature and preliminary experiments enable to select the most relevant binary epoxy system in terms of reactivity and bonding mechanical properties. To optimise high temperature resistance of this epoxy system, two approaches have been explored: addition of multi-functionalised epoxy resin to extend the crosslink density, and use of cycloaliphatic amines which increase the rigidity of macromolecular segments. To improve crack propagation resistance in low temperature, tougheners reveal an interest to formulate room temperature structural adhesives. On the basis of these results, complex formulations have been developed. Synergy and inhibition phenomenon between the formulation blends have been observed without being able to fully understand them which highlight the difficulty to predict the behaviour of complex adhesives such as commercial formulations.This thesis works allowed to develop a two-component epoxy adhesive formulation which meets aerospace requirements, and to bring about a formulation strategy which could be adapted to others sectors activities

L'objectif de ce travail de thèse est le développement d'une solution de collage structural de composite à matrice thermoplastique thermostable (Fibre Carbone / PolyEtherEtherKetone) avec une finalité aéronautique. Plusieurs mécanismes d'adhésion ont été combinés : ancrage physique, activation de surface par réduction et association avec un promoteur d'adhésion. L'influence des fonctionnalisations de surface sur le substrat de PEEK a été caractérisée par des techniques spectroscopiques de surface ; des analyses thermiques, mécaniques et diélectriques. La liaison structurale par collage de référence a été effectuée par un adhésif thermodurcissable. Un adhésif thermoplastique thermostable à base PolyEtherImide a été formulé et mis en œuvre afin de favoriser les phénomènes d'interdiffusion avec le PEEK puis créer une liaison structurale par collage thermoplastique. La spectroscopie diélectrique dynamique a été appliquée à l'analyse des modifications structurales dans les assemblages. L'efficacité des fonctionnalisations de surface développées a été évaluée par des essais de cisaillement simple recouvrement. Après optimisation des propriétés d'adhésion, la contrainte à la rupture a été multipliée par un facteur 5
The aim of this PhD work is the development of a structural bonding for thermostable thermoplastic composites (Carbon Fiber / PolyEtherEtherKetone) in view of aerospace applications. Several adhesion mechanisms have been combined : mechanical anchoring, surface activation by reduction and adhesion promoter association. The influence of PEEK surface functionalization was characterized by surface spectroscopies, thermal, mechanical and dielectric analyses. The reference structural bonding was created by a thermoset adhesive. A thermostable thermoplastic adhesive was formulated and developed to promote interdiffusion and create a thermoplastic structural bonding. Dynamic dielectric spectroscopy has been applied to the analysis of structural modifications in the assemblies. The surface functionalization efficiency was evaluated by single lap shear tests. The ultimate stress was multiplied by a factor five, upon optimization of adhesion properties

Campylobacter jejuni est a l'heure actuelle, avec les salmonelles, l'agent etiologique le plus frequent des gastro-enterites aigues d'origine bacterienne chez l'homme. La symptomatologie de cette affection est tres variable, allant du portage sain a une diarrhee dysenteriforme ou choleriforme. Le polymorphisme clinique de l'enterite a campylobacter jejuni, evoque l'existence de differents facteurs de virulence, tel que l'enterotoxine, la cytotoxine et l'adhesine. Dans ce travail, nous avons purifie deux proteines de la zone 26-30 kda d'une souche adherente et pathogene de campylobacter jejuni l'une de ces proteines (p 27) se comporte comme une adhesine. L'incubation des cellules hela avec la proteine p 27 purifiee diminue fortement la fixation ulterieure d'une souche adherente de campylobacter jejuni. De plus, les anticorps polyclonaux diriges contre les proteines de la zone 26-30 kda inhibent de facon significative la fixation des bacteries viables sur les cellules hela. Cependant, cette proteine p27 est presente aussi bien sur les souches adherentes que sur les souches non adherentes; ceci nous a amene a preparer des anticorps monoclonaux contre p 27 afin de pouvoir degager une difference structurale fine entre la p 27 des souches adherentes et la p 27 des souches non adherentes. Les anticorps monoclonaux obtenus n'inhibent pas les proprietes d'adhesion in vitro, ce qui confirme que l'epitope reconnu n'est pas le domaine de fixation de l'adhesine a son recepteur

En service, les pièces aéronautiques en matériaux composites et structures sandwiches subissent des dommages qui nécessitent des réparations. Les réparations par patch interne en biseau, en escalier ou par combinaison des deux offrent une excellente restauration de la résistance mécanique pour ces structures composites. Cependant, l’environnement de réparation peut se révéler être un défi de taille quant à leur mise en œuvre, au choix des paramètres géométriques (angle de biseau, nombre de plis extra), à leur comportement mécanique sous différents chargements ainsi qu’à leur processus d’endommagement. Cette thèse présente une étude expérimentale et numérique (éléments finis) du comportement mécanique de réparations par patch interne effectuées sur des structures avec des peaux en composites à renforts tissés fabriquées hors autoclave et âme en Nomex en nid d’abeille. Afin de déterminer l’effet de différents paramètres géométriques sur la résistance de la réparation et de comprendre son comportement mécaniqueet son processus d’endommagement, une série de tests de caractérisation sous différents chargements (traction, compression, flexion) a été effectuée sur des structures sandwiches faite avec deux matériaux composites tissés pour la peau : soit du composite tissé taffetas (PW) ou satin de 8 (8HS) Des simulations numériques ont été effectuées afin de prédire le comportement mécanique de la réparation. Cette étude numérique a été effectuée en plusieurs étapes. Un premier modèle 2D qui suppose que la colle ait un comportement linéaire élastique a été développé et permet d’étudier la distribution des contraintes dans le joint de colle pour différentes configurations de réparation rectangulaire. Ensuite, le modèle 2D est modifié pour tenir compte du comportement élastoplastique de la colle et ceci permet de prédire le comportement mécanique d’une réparation rectangulaire jusqu’à la rupture. Par la suite, un modèle 3D est développé pour prédire le comportement de réparations circulaires sous des chargements de compression. Ce modèle tient compte de l’endommagement progressif des peaux en composite. Les résultats de ces simulations numériques sont comparés par la suite aux mesures expérimentales. Les modèles par éléments finis, avec une loi de comportement élastoplastique pour le joint de colle, permettent une estimation adéquate de la résistance ainsi que de l’endommagement des structures sandwiches réparées. Une étude paramétrique a eu lieu afin d’étudier l’effet de différents paramètres géométriques sur la résistance de la réparation. La mise en œuvre et la détermination de la performance mécanique des réparations par patch interne des structures sandwiches est une tâche complexe avec de multiples paramètres de matériaux et de procédés. D’une manière générale, cette thèse contribue à une meilleure compréhension du comportement mécanique des structures sandwiches réparées et de leur processus d’endommagement. Les modèles par éléments finis développés dans ces travaux ont été validés expérimentalement et des simulations paramétriques ont contribué à une meilleure compréhension de l’influence des différents paramètres géométriques sur la résistance de la réparation par patch interne.
En service, les pièces aéronautiques en matériaux composites et structures sandwiches subissent des dommages qui nécessitent des réparations. Les réparations par patch interne en biseau, en escalier ou par combinaison des deux offrent une excellente restauration de la résistance mécanique pour ces structures composites. Cependant, l’environnement de réparation peut se révéler être un défi de taille quant à leur mise en œuvre, au choix des paramètres géométriques (angle de biseau, nombre de plis extra), à leur comportement mécanique sous différents chargements ainsi qu’à leur processus d’endommagement. Cette thèse présente une étude expérimentale et numérique (éléments finis) du comportement mécanique de réparations par patch interne effectuées sur des structures avec des peaux en composites à renforts tissés fabriquées hors autoclave et âme en Nomex en nid d’abeille. Afin de déterminer l’effet de différents paramètres géométriques sur la résistance de la réparation et de comprendre son comportement mécaniqueet son processus d’endommagement, une série de tests de caractérisation sous différents chargements (traction, compression, flexion) a été effectuée sur des structures sandwiches faite avec deux matériaux composites tissés pour la peau : soit du composite tissé taffetas (PW) ou satin de 8 (8HS) Des simulations numériques ont été effectuées afin de prédire le comportement mécanique de la réparation. Cette étude numérique a été effectuée en plusieurs étapes. Un premier modèle 2D qui suppose que la colle ait un comportement linéaire élastique a été développé et permet d’étudier la distribution des contraintes dans le joint de colle pour différentes configurations de réparation rectangulaire. Ensuite, le modèle 2D est modifié pour tenir compte du comportement élastoplastique de la colle et ceci permet de prédire le comportement mécanique d’une réparation rectangulaire jusqu’à la rupture. Par la suite, un modèle 3D est développé pour prédire le comportement de réparations circulaires sous des chargements de compression. Ce modèle tient compte de l’endommagement progressif des peaux en composite. Les résultats de ces simulations numériques sont comparés par la suite aux mesures expérimentales. Les modèles par éléments finis, avec une loi de comportement élastoplastique pour le joint de colle, permettent une estimation adéquate de la résistance ainsi que de l’endommagement des structures sandwiches réparées. Une étude paramétrique a eu lieu afin d’étudier l’effet de différents paramètres géométriques sur la résistance de la réparation. La mise en œuvre et la détermination de la performance mécanique des réparations par patch interne des structures sandwiches est une tâche complexe avec de multiples paramètres de matériaux et de procédés. D’une manière générale, cette thèse contribue à une meilleure compréhension du comportement mécanique des structures sandwiches réparées et de leur processus d’endommagement. Les modèles par éléments finis développés dans ces travaux ont été validés expérimentalement et des simulations paramétriques ont contribué à une meilleure compréhension de l’influence des différents paramètres géométriques sur la résistance de la réparation par patch interne.
In service, aeronautical components made of composite materials and sandwich structures are subject to type of damages that require repairs. Adhesively bonded repairs (scarf-scarf, step-step or scarf-step) offer an excellent mechanical strength recovery for these composite structures. However, the repair environment can be a significant challenge in terms of the choice of geometrical parameters (scarf angle, addition of an overply), damage process parameters and mechanical behavior under different loads.This thesis presents both experimental and numerical investigations of the mechanical behavior of internal patch repairs carried-out on Nomex honeycomb composite sandwich structures. The skins use an out-of-autoclave woven fabric made of carbon-epoxy composite materials. In order to determine the effect of different geometric parameters on the resistance of the internal patch repair and to better understand its mechanical behavior and damage processes, a series of mechanical tests under different loads (tensile, compression, bending) is conducted on the repaired sandwich panels made with either plain weave or 8 harness satin textile composites. Numerical simulations were carried out, in several stages, in order to determine the mechanical behavior of the repair. First, a 2D model that assumes a linear elastic behavior of the adhesive film was developed. This simple model allows to study the distribution of the stresses in the adhesive joint for different configurations of rectangular patch repair. Then, the 2D model is modified in order to account for the elastoplastic behavior of the adhesive film. The latter allows to predict the mechanical behavior of a rectangular internal patch repair until rupture. Subsequently, a 3D model is developed to predict the mechanical behavior of circular internal patch repairs under compressive loadings. This model takes into account the progressive damage and failure of the woven fabric skins. The results of these numerical simulations are validated by comparing them to experimental measurements. The finite element models that account for the elastoplastic behavior law for the adhesive joint allow predictions of the strength as well as the damage morphology of the repaired sandwich structures. A parametric study has also been conducted in order to determine the influence of the geometrical design parameters in the repair strength. Processing and assessment of the mechanical performance of internal patch repairs on sandwich structures is a complex task with multiple material and process parameters. In general, this thesis contributes to a better understanding of the mechanical behavior of adhesively bonded repaired sandwich structures and their damage process. The finite element models developed in this work and validated experimentally have contributed through parametric numerical simulations to an economical better understanding of the influence of different geometric parameters on the strength and failure of internal patch repaired sandwich panels.
In service, aeronautical components made of composite materials and sandwich structures are subject to type of damages that require repairs. Adhesively bonded repairs (scarf-scarf, step-step or scarf-step) offer an excellent mechanical strength recovery for these composite structures. However, the repair environment can be a significant challenge in terms of the choice of geometrical parameters (scarf angle, addition of an overply), damage process parameters and mechanical behavior under different loads.This thesis presents both experimental and numerical investigations of the mechanical behavior of internal patch repairs carried-out on Nomex honeycomb composite sandwich structures. The skins use an out-of-autoclave woven fabric made of carbon-epoxy composite materials. In order to determine the effect of different geometric parameters on the resistance of the internal patch repair and to better understand its mechanical behavior and damage processes, a series of mechanical tests under different loads (tensile, compression, bending) is conducted on the repaired sandwich panels made with either plain weave or 8 harness satin textile composites. Numerical simulations were carried out, in several stages, in order to determine the mechanical behavior of the repair. First, a 2D model that assumes a linear elastic behavior of the adhesive film was developed. This simple model allows to study the distribution of the stresses in the adhesive joint for different configurations of rectangular patch repair. Then, the 2D model is modified in order to account for the elastoplastic behavior of the adhesive film. The latter allows to predict the mechanical behavior of a rectangular internal patch repair until rupture. Subsequently, a 3D model is developed to predict the mechanical behavior of circular internal patch repairs under compressive loadings. This model takes into account the progressive damage and failure of the woven fabric skins. The results of these numerical simulations are validated by comparing them to experimental measurements. The finite element models that account for the elastoplastic behavior law for the adhesive joint allow predictions of the strength as well as the damage morphology of the repaired sandwich structures. A parametric study has also been conducted in order to determine the influence of the geometrical design parameters in the repair strength. Processing and assessment of the mechanical performance of internal patch repairs on sandwich structures is a complex task with multiple material and process parameters. In general, this thesis contributes to a better understanding of the mechanical behavior of adhesively bonded repaired sandwich structures and their damage process. The finite element models developed in this work and validated experimentally have contributed through parametric numerical simulations to an economical better understanding of the influence of different geometric parameters on the strength and failure of internal patch repaired sandwich panels.

Le travail présenté concerne l’identification de paramètres acoustiques dans des structures élastiques planes. Le chapitre 1 présente la propagation des ondes de Lamb se propageant dans une plaque. Le chapitre 2 consiste principalement à la présentation d’une méthode simple de résolution de problème inverse. Il s’agit d’identifier les célérités du matériau si les courbes de dispersion sont connues. Une étude expérimentale est proposée ; elle concerne des plaques d’aluminium et de verre. Le chapitre 3 présente une structure tri-couche du type A/C/A où C est un film mince à caractériser. Il s’agit ici de résoudre un problème inverse à 3 inconnues (célérités et épaisseur). Le chapitre 4 reprend une structure A/C/A mais les conditions de contact entre le film mince et les plaques « A » ne sont pas parfaites. Un modèle de Jones est utilisé. Une étude expérimentale est réalisée. La méthode de résolution du problème inverse permet de déterminer les constantes rhéologiques
This work deals with the identification of acoustics parameters for plane elastic structures. The propagation of Lamb waves is studied in chapter 1. Chapter 2 deals with the presentation of a new simple method for solving the inverse problem. This one consists in the determination of the celerities of an isotropic material once the dispersion curves are known. An experimental study is performed on aluminium and glass plates. In chapter 3, a trilayer A/C/A where C is a thin film is studied. The parameters of C are determined (celerities and thickness): The inverse problem has 3 unknown parameters. Chapter 4 deals also with the previous trilayer but the boundary conditions between A and C are not perfect. The model of Jones is used and an experimental study is performed. The proposed method for the resolution of the inverse problem allows us to determine the parameters of Jones

Les matériaux cellulaires font l'objet de beaucoup de recherches du fait de leurs remarquables propriétés. Celles-ci proviennent de la structure interne du matériau, dans lequel des inclusions cellulaires sont compactées dans une matrice solide. Comprendre et contrôler l'organisation des cellules dans la phase continue est donc primordial pour pouvoir contrôler les propriétés finales du solide poreux. L'influence des propriétés d'objets sur leur organisation dans un volume a souvent été étudiée pour des systèmes granulaires durs monodisperses, où la friction entre deux grains implique que l'arrangement global sera désorganisé, ou pour des systèmes mous comme les bulles dans les mousses aqueuses, où la très faible friction aux interfaces conduit à un empilement organisé et compact de sphères. Une question importante est de comprendre comment s'empilent des objets déformables présentant de la friction à l'interface. Pour répondre à cela, nous nous intéressons ici à un système modèle de gouttes de PEG (polyéthylèneglycol) dispersées dans une phase continue de PDMS (polydiméthylsiloxane). La coalescence entre les gouttes est empêchée grâce à une réaction à l'interface qui crée un gel de polymère à la surface des gouttes au contact avec le PDMS. Cette peau de polymères induit de la friction et de l'adhésion entre les gouttes. Pour étudier l'influence des propriétés de la peau sur la sédimentation des gouttes, nous caractérisons la fraction volumique finale sous gravité grâce à la tomographie sous rayons X. Nous montrons que la présence de friction et d'adhésion à l'interface induit une organisation non-conventionnelle des gouttes en comparaison avec celle d'émulsions stabilisées par des tensioactifs. Nous examinons ensuite les propriétés mécaniques et adhésives des émulsions solides, composées de gouttes liquides dans une matrice solide, avec un test de probe-tack. Nous étudions l'impact de la taille ainsi que de la densité de gouttes sur l'augmentation des dissipations d'énergie dans le volume
Macro-cellular polymers are highly searched-for materials thanks to their rich physical properties. These arise from the internal structuration of the material, in which discrete cells of gas or liquid are tightly packed within a continuous polymeric solid. The size and organization of these cells have an important influence on the overall material properties. The influence of the properties of spheres on their final packing morphology has led to numerous studies usually dealing with either hard frictional or soft frictionless grains, which are the two extremes of the spectrum of possible systems. An important question remains as to what happens for systems which are in-between these extremes, i.e. highly deformable grains presenting a frictional surface. To tackle this problem, we work with a model system of ultra-stable emulsions which consist of PEG (polyethyleneglycol) drops which are dispersed in a continuous phase of PDMS (polydimethylsiloxane). Coalescence of the drops is prohibited by a reactive blending approach which creates a solid-like skin around the PEG drops upon contact with the PDMS. This skin creates adhesion and friction between the drops. To study the influence of the skin properties on the sedimentation of the drops, we characterize the final drop packing under gravity using absorption contrast X-Ray. We show that the presence of friction and adhesion at the interface makes the liquid drops pack unconventionally regarding density and organization compared to classic surfactant stabilized emulsions. We then investigated the adhesive properties of the solid emulsions i.e. elastomers containing liquid drops in their substructure, using a probe-tack test. We studied the impact of the drop size and density on the increase of the bulk's dissipations of energy which enhance the adhesive properties of the material

Les interactions cellule-cellule et cellule matrice extracellulaire mettent en jeu de nombreuses glycoproteines membranaires d'adhesion. L'une d'elles, le cd36 est exprimee par les plaquettes, les monocytes, les cellules endotheliales, les erythrocytes ftaux et certaines lignees de cellules tumorales. Le cd36 est l'un des recepteurs plaquettaires de la thrombospondine et du collagene. Le cd36 est egalement responsable de la cytoadherence des erythrocytes infectes par le plasmodium falciparum. Enfin, le cd36 est l'un des recepteurs des ldl oxydees et des acides gras a longue chaine. Actuellement, peu de choses sont connues quant aux domaines structuraux et fonctionnels qui regulent la fixation de ligands ou definissent les sites antigeniques de ce recepteur. Durant ma these, j'ai clone, par une approche pcr, le cd36 plaquettaire et j'ai effectue une analyse structurale et fonctionnelle de cette proteine. J'ai localise les epitopes d'un panel d'anticorps monoclonaux anti-cd36 fonctionnels a l'aide de proteines chimeriques homme-souris et de mutagenese par remplacement homologue. Le phenotype naka-negatif est une deficience en cd36 qui touche 3% de la population japonaise. Ces individus peuvent developper, a la suite de transfusions sanguines des isoanticorps anti-cd36. Par des experiences de cross-blocking, j'ai identifie le domaine reconnu par les isoanticorps developpes par un individu deficient. Afin d'approfondir cette etude, j'ai finalement produit, a l'aide d'un virus de la vaccine recombinant, puis caracterise fonctionnellement 2 anticorps monoclonaux diriges contre des epitopes distincts du cd36. Ces travaux ont permis de dresser une carte epitopique et de localiser une sequence immunodominante et fonctionnelle definie par les residus 155-183

Pour le développement de composés électroniques à partir de semi-conducteurs organiques le contrôle de l'interface entre l'électrode et le polymère est primordial. Ce contrôle consiste à éliminer la discontinuité entre les deux matériaux en créant des liaisons chimiques à l'interface. L'objectif de ce travail est de créer des liaisons covalentes entre l'or et le polythiophène par l'adsorption d'une monocouche auto-assemblée (SAM) de quaterthiophène α-substitué par un alkylthiol (4TC12H24SH). L'asoprtion rapide du 4TC12H24SH est suivie de sa lente organisation. Les interactions 'Π-Π' entre les 4T voisins diminuent la réactivité de la monocouche avec un dérivé 3T. La formation d'une couche non organisée ou l'adsorption d'une couche mixte isolant les 4T permet d'augmenter la réactivité des 4T. L'application de cette méthode à la protection contre la corrosion du zinc est proposée : de simples alkylthiols forment une SAM dense et orientée sur la surface et contribue à son blocage
For the development of electronic devices based on organic semiconductors, the control of the interface between the electrode and the polymer is crucial. This control involves eliminating material discontinuities at the interface by creating chemical links between both materials. The objective of this work is to create covalent bonds between gold and polythiophene via the adsoption of a self-assembled monolayer (SAM) of quaterthiophene α-substituted with an alkylthiol (4TC12H24SH). The assembly process of the 4TC12H24SH on the gold surface displays rapid adsoption followed by a slow organisation process. The interactions between the 4T are too strong to enable the 4T to react with 3T derivatives in solution. The monolayer reactivity is significantly increased by forming a disordered monolayer, or by diluting the electroactive units in a simple alkylthiol monolayer. The application of this method to the protection of oxidizible metallic surfaces against corrosion is also explored

Les tôles sandwiches sont actuellement développées par les sidérurgistes dans le but de réduire le bruit et les vibrations. Elles sont constituées de deux tôles d'acier entre lesquelles est insérée une couche de polymère. Les caractéristiques de l'interface acier/polymère présente une grande importance pour la cohésion globale du composite. L'adhésion d'un copolymère éthylène/acétate de vinyle greffé à l'anhydride maléique vis-à-vis d'un acier avec trois traitements de surface a été étudiée. Des liaisons chimiques (carboxylates) entre les aciers et l'EVA ont été mises en évidence par analyse FTIR. Le nombre et la nature de ces liaisons sont fonction de la composition de surface de l'acier. De surcroît, l'influence du type d'acier a été également montrée lors des tests de séparation. En effet, l'énergie de rupture varie en fonction de la nature du traitement de surface du substrat, la rupture étant cohésive dans l'EVA, mais dans une zone proche de l'interface appelée interphase. Les propriétés amortissantes des assemblages ont également été étudiées par des analyses en flexion trois points, qui ont montré que la température de transition mécanique augmente considérablement lorsque l'épaisseur de polymère diminue. L’utilisation d'EVA à différents taux de VA montre que la restriction de mobilité aux faibles épaisseurs est due à la présence de cristaux mixtes proportionnellement plus nombreux. La présence d'une interface acier/EVA engendre donc la formation d'une interphase dans l'EVA dont les propriétés cristallines et viscoélastiques diffèrent de celles du polymère massique

Dans ce mémoire nous présentons une étude théorique et expérimentale du comportement mécanique d’une poutre en béton armé, renforcée par collage de matériaux composites. Nos travaux de recherche sont focalisés sur le renforcement de structures sollicitées à la flexion par collage de matériaux composites en fibres de Carbone (CFRP). Dans la partie expérimentale de notre étude le comportement mécanique de la poutre en béton armé renforcée est obtenu dans un essai classique de flexion quatre points. La nécessité de renforcement en CFRP est créée artificiellement par la mise en place d’une quantité insuffisante de renforcement intérieur en acier. La réponse globale de la structure renforcée est obtenue dans des courbes Charge-Flèche pour les différents taux de renforcement extérieur et à travers l’observation du comportement de la zone comprimée. La réponse locale de la structure est étudiée dans la zone de l’interface béton- matériau composite pour mieux comprendre les mécanismes de rupture qui ont lieu dans le joint adhésif. L’évolution locale des déformations et le comportement local à la rupture sont étudiés pas la mise en place de jauges de déformation. Des capteurs de déplacement sont installés le long du joint adhésif pour détecter l’apparition d’une discontinuité éventuelle à l’interface béton-matériau composite
In this work we present a theoretical and experimental study of the mechanical behavior of a reinforced concrete beam strengthened by composite material. Our research work is focused on the flexural beam strengthening by externally bonded Fiber Reinforced Polymers (CFRP). In the experimental part of our study, the mechanical behavior of the reinforced concrete beam is investigated in a classical four point bending test. The need of external flexural reinforcement is artificially created by the insufficient amount of flexural steel reinforcement. The global response of the reinforced structure is obtained in Load- Deflection curves for the different amounts of FRP and trough observation of the compression zone behavior. The local response of the structure is studied in the zone of the concrete- CFRP interface in order to achieve a better understanding of the failure mechanisms which take place in the adhesive joint. The local strain evolution and the local failure behavior in the reinforced concrete beam are investigated using a strain gauge technique. LVDT are installed along the adhesive joint in order to capture an eventual discontinuity on the concrete- composite interface

Les adhésifs sensibles à la pression (PSAs) sont constitués de matériaux polymères mous qui collent presque instantanément sur presque tout type de surface. Les propriétés adhésives de ces matériaux sont principalement contrôlées par leurs propriétés rhéologiques et ainsi, par la structure moléculaire des polymères utilisés dans leur formulation. La nature des monomères, la distribution des masses molaires et le degré de réticulation sont des exemples de paramètres habituellement définis par les ingénieurs pour l’optimisation des adhésifs commerciaux. La singularité de notre projet est d’étudier les propriétés adhésives de matériaux polymères modèles fonctionnalisés par des groupements urée.Ces groupements fortement interactifs par liaison hydrogène renforcent les propriétés élastiques et dissipatives de la matrice polymère constituée de chaînes non enchevêtrées, tout en gardant une très faible viscosité dans les solvants non polaires. Inspiré de l’étude récente sur le PIBUT (Courtois et al, Adv .Func. Mater. 2010), nos systèmes modèle sont constitués de chaînes linéaires polybutylacrylate fonctionnalisées en leur milieu. La méthode de synthèse utilisée dans notre projet permet un très bon contrôle de la longueur des chaînes, tout en permettant d’utiliser une grande diversité de groupements interactifs. La caractérisation systématique de nos matériaux nous a permis d’identifier les paramètres structuraux qui gouvernent la rhéologie et l’adhésion. Des structures supramoléculaires plus complexes ont aussi été explorées dans notre projet et montrent clairement le fort potentiel de la chimie supramoléculaire pour le domaine de l’adhésion
Pressure Sensitive Adhesives (PSA) are soft polymer materials which stick on almost any surface due to their particular rheological properties. Engineers adjust polymers molecular structure to optimize adhesion properties for each application. The nature of the monomers, molecular weight distribution and degree of crosslinking are classical tunable parameters for acrylic adhesives. The specificity of our project is to investigate the adhesive properties of model polymers functionalized by urea groups. The presence of strong hydrogen bonds inside the polymeric matrix allows to dramatically increase the viscosity and dynamic modulus of short polymer chains (M<20kg/mol) reducing the need for crosslinking while reducing dramatically the viscosity when dissolved in polar solvents. Inspired by the recent study on PIBUT (Courtois et al, Adv .Func. Mater. 2010), our model systems are linear center-functionalized polybutylacrylate chains synthesized with a highly controlled but versatile synthesis method. In our work, the extensive characterization of these materials allowed us to identify the key structural parameters governing their rheology and their adhesive properties. More complex structures were also investigated and showed clearly the potential of the supramolecular chemistry for the science of adhesion

Etude de l'influence de la structure de l'émulsifiant utilisé lors de la synthèse sur les propriétés du poly(vinylbutyral). Obtention du polymère par condensation du butanol sur de l'alcool polyvinylique en solution aqueuse. Proposition d'un modèle rendant compte de l'adhésion du poly(vinylbutyral) au verre

Dans le cadre de cette thèse expérimentale, nous étudions le décollement en géométrie de probe tack lors de la transition d'un liquide visqueux vers un solide élastique mou. Notre système modèle (du PDMS à différents degrés de réticulation) assure une transition continue entre ces classes de matériaux. Au début du décollement, une instabilité de digitation avec une longueur d'onde caractéristique apparaît. Pour une huile newtonienne nous expliquons le coarsening des structures par analyse de stabilité linéaire. Pour des propriétés du liquide jusqu'au solide, nous identifions des mécanismes volumiques ou interfaciaux et analysons quantitativement leur longueur d'onde initiale respective. Nous montrons que le mécanisme de décollement est déterminé par la viscoélasticité linéaire et des propriétés de surface. Au cas interfacial, nous expliquons la dépendance en vitesse de l'énergie d'adhésion par des propriétés volumiques et confirmons ainsi une loi empirique. En adaptant une technique 3D récente, nous visualisons in situ la ligne de contact entre le matériau viscoélastique et le substrat rigide, offrant ainsi un accès direct aux conditions aux limites.

L'amélioration des propriétés physicomécaniques et protectrices des revêtements élaborés à partir du polysilicate d'éthyle nous a conduits à réaliser conjointement la reformulation du préhydrolysat et l'optimisation du prétraitement de surface et de la teneur en zinc. A l'aide de techniques microanalytiques appropriées et d'observations macroscopiques, nous sommes parvenus, en jouant sur le degré d'avancement des réactions d'hydrolyse et de condensation du trétraéthoxysilane, à modéliser le préhydrolysat apte à donner un revêtement aux qualités physicochimiques et mécaniques exceptionnelles. La caractérisation structurale du film met en évidence l'élaboration d'un réseau tridimensionnel. Quant au maintien du caractère filmogène du revêtement en milieu ambiant, il est essentiellement assuré au sein de cette structure par la disposition et la concentration des groupements résiduels -OH et -OEt, ces concentrations étant liées à la nature du catalyseur acide. Parallèlement, pour améliorer l'adhérence nous avons modifié les conditions du traitement de surface, dit de phosphatation amorphe, initialement préconisé au Laboratoire. Les études ont permis dans un premier temps de déterminer les facteurs influant directement sur l'adhérence et la cohésion du revêtement. Dans un deuxième temps, elles ont montré l'importance de deux types d'interaction : substrat ferreux-préhydrolysat et phosphate-préhydrolysat sur le mécanisme de formation du film dans la zone interfaciale. La résistance à la corrosion des systèmes alkoxysilane-zinc est évaluée par différentes techniques électrochimiques, ces études ont permis de diminuer de moitié la charge en zinc traditionnellement utilisée dans l'industrie des peintures.

Le but de cette thèse est la modélisation des interfaces dans des structures maçonnées en prenant en considération les principaux phénomènes mécaniques qui gouvernent leur rupture tels que l'adhésion, le glissement, le frottement, l'endommagement,… Dans cette optique, nous avons mené dans la première partie de ce travail une étude expérimentale sur les différents composants de la maçonnerie à savoir les briques et le mortier et sur des prismes de maçonnerie composés de deux et de trois briques (pleines et creuses) connectées par des joints du mortier afin de déterminer les caractéristiques mécaniques de chaque matériau ainsi que les lois de comportement de ces structures. Le comportement mécanique observé sur les différents couplets et triplets composés de briques pleines et de briques creuses testés est caractérisé par un comportement très rigide dans le domaine élastique. Lorsque la contrainte maximale est atteinte on obtient un comportement fragile sur les prismes en briques pleines, contrairement à la réponse des prismes en briques creuses qui est caractérisé par un comportement d'adoucissement suivi par un mouvement de glissement entre les briques adjacentes. La dispersion des résultats obtenus sur les mêmes types de prismes conduit à des modes de ruptures très variables. Cependant, nous avons distingué deux types de fissures. Soit les fissures sont développées au niveau des interfaces brique-mortier soit les fissures sont produites au niveau de l'interface brique-mortier et au niveau du mortier simultanément. Au niveau de ces interfaces se développent des non linéarités qui fragilisent le comportement de l'ensemble jusqu'à la rupture totale. La seconde partie de ce travail est dédiée à la modélisation numérique du comportement de ces structures maçonnées à l'aide du code de calcul LMGC90. Plus précisément, la validation d'un modèle d'interface RCCM qui prenne en compte ces non linéarités notamment l'endommagement. Nous avons commencé par valider ce modèle d'interface à l'échelle locale sur les assemblages testés expérimentalement. Ensuite, nous avons élargi l'application du modèle RCCM à d'autres structures (murs de diverses tailles). Les résultats obtenus nous ont permis de mettre en évidence la puissance de l'outil de calcul à reproduire le comportement de ce type de structure
The purpose of this thesis is the modelling of interfaces in masonry structures by taking into account mechanical phenomena which govern their rupture such as adherence, sliding, friction, damage. For this issue, we carried out an experimental study in the first part of this study on various masonry components: bricks; mortar and bricks assemblies composed of two or three bricks (full and hollow) bonded by mortar joints in order to define the mechanical characteristics of each material, and to describe the behaviour of these masonry structures. The mechanical behaviour observed on different couplet and triplet composed of full and hollow bricks tested is characterized by a very rigid behaviour in elastic domain. When the maximum pressure is reached we obtain a fragile behaviour on prisms in full bricks, in opposite to the prisms composed by hollow bricks which is characterized by a softening behaviour and by a sliding movement between adjacent bricks. The dispersion of obtain results on the identical assemblies induces totally different rupture modes, however we differentiated two fissures types. These fissures are developed at the brick-mortar interfaces level or there are produced at brick-mortar interface and at the mortar level of at the same time. At the level of these interfaces some non-linearities are developed and they weaken the behaviour of this structure to complete rupture. The second part of this work is devoted to the numerical modelling of the behaviour of these masonry structures by using the LMGC90 software. More precisely, the validation of the RCCM model of interface which takes into account this non-linearities such as damage. We started the validation of the interface model in the local size on samples tested experimentally. Then, we enlarged the application of the RCCM model on other structures (walls of various sizes). Obtained results allowed us to put in an obvious place the power of the computational tool to reproduce the behaviour of this type of structure

Afin d’étudier l’effet de la structuration des copolymères à blocs sur leurs propriétés viscoélastiques et de proposer de nouvelles solutions de formulations autoadhésives, des copolymères di- et triblocs composés majoritairement de poly(acrylate de n-butyle) (PnBA) et de bloc(s) de polystyrène ont été synthétisés par polymérisation radicalaire contrôlée. Nous avons montré que la ségrégation des blocs est difficile à obtenir de part la faible valeur du paramètre d’interaction de Flory-Huggins du couple PS/PnBA. Néanmoins, quand celle-ci est effective, différentes morphologies ont pu être observées (bicontinues, cylindriques, sphériques) et dont la nature est dépendante de la masse moléculaire, de la composition et de la polymolécularité (Ip). De plus, nous avons observé que la morphologie a une influence importante sur le comportement viscoélastique de ces matériaux. En particulier, nous avons pu démontrer qu’il existe des valeurs limites en termes de masses et d’Ip afin que le comportement viscoélastique de ces matériaux soit adéquat pour leur utilisation dans des formulations autoadhésives. Ces limites étant difficiles à mettre en oeuvre industriellement, nous avons proposé des solutions originales pour palier à ces difficultés (substitution du PS par du PMMA, ajout d’homopolymère de PnBA). De plus, l’étude d’une série homologue d’homopolymères de PnBA a permis la modélisation de leurs propriétés rhéologiques et de celles des copolymères à blocs. Finalement, les propriétés d’adhérence de formulations fabriquées à partir de ces copolymères ont été analysées et comparées à celles d’une formulation commerciale en corrélation avec leurs propriétés viscoélastiques
In this work, we studied the effect of nanostructure of block copolymers on their rheological behaviour and proposed new solutions for self-adhesive formulations. Thereby, we synthesized by controlled radical polymerization di- and triblock soft copolymers composed of poly(n-butyl acrylate) (PnBA) and polystyrene. The segregation of these materials is very difficult to obtain due to the low value of the PnBA/PS Flory-Huggins interaction parameter. However, when the segregation is effective, bicontinuous, cylindrical and spherical morphologies are observed depending on the molecular mass, the composition and the polydispersity index (PDI). Moreover, these morphologies greatly influence the viscoelastic behaviour of these materials. In particular, we demonstrate the existence of limit values concerning the molecular mass and the PDI of these materials in obtaining appropriate viscoelastic properties for applications in self-adhesives formulations. Given that, these limits are very difficult to achieve in an industrial context, we propose alternate solutions such as substituting the PS blocks by poly(methyl methacrylate) or adding PnBA homopolymers. In order to model the rheological behaviour of these block copolymers, a series of analogous PnBA homopolymers were prepared and studied. Finally, the adherence properties of block copolymers based formulations are analyzed and compared with those of a commercial formulation with respect to their viscoelastic properties

La gpiiib ou gpiv, glycoproteine de la surface des plaquettes sanguines humaines, est identique a l'antigene cd36 des cellules endotheliales, epitheliales, monocytes et certaines lignees tumorales. En tant que recepteur de la thrombospondine (tsp), la gpiiib joue un role important dans l'agregation plaquettaire, l'interaction plaquettes-monocytes et dans le processus metastasique. Elle est un recepteur primaire du collagene et intervient dans la cytoadherence des erythrocytes infectes par le plasmodium falciparum. Ce travail a consiste en une etude structurale et fonctionnelle du mecanisme de l'interaction gpiiib/tsp. La digestion de la tsp par la chymotrypsine a montre que la gpiiib se fixe sur un fragment de 140 kd de la tsp qui comprend la region c-terminale. La production d'un anticorps monoclonal (lyp24) contre un analogue structural de la gpiiib, la glycoproteine pas iv bovine des globules gras du lait bovin, a permis d'identifier la sequence csvtcg de la tsp, presente sur deux proteines du plasmodium falciparum, comme site de fixation du pas iv sur la tsp. Par la synthese de peptides de la gpiiib predits hydrophiles et antigeniques, un site fonctionnel responsable de l'interaction de la gpiiib avec la tsp a ete identifie. Ce peptide (e4) se fixe specifiquement a la tsp de maniere calcium-independante. De plus, il inhibe l'agregation des plaquettes stimulees par la thrombine ou le collagene, et la fixation de la tsp endogene sur des plaquettes activees par la thrombine

Face à la dynamique des océans, plusieurs organismes marins ont dû s’adapter et élaborer des stratégies d’adhésion pour survivre. En particulier, les moules sont connues pour leur extraordinaire capacité à se fixer sur une large variété de surfaces, et même dans des conditions humides. Cette prouesse a ouvert la porte à d’intenses efforts de recherche depuis une décennie pour tenter de comprendre cette propriété et s’en inspirer. Des études ont révélé la présence dans la substance adhésive des moules, une grande quantité de L-Lysine, de 3,4- dihydroxy-L-phenylalanine (DOPA) et de la 3-4-hydroxyproline (1). Il a été démontré que la combinaison de catéchols et d’amines primaires et secondaires contribue à cette forte adhésion (2). Partant de cette hypothèse, des chercheurs ont réussi à développer une synthèse simple de la polydopamine (PDA) par oxydation de la dopamine, qui est une molécule possédant justement ces deux fonctions chimiques (3). Toutefois, aujourd’hui encore, il n’existe aucun consensus quant aux mécanismes de formation de ce matériau. Cette complexité trouve son origine dans les nombreuses voies réactionnelles possibles après l’étape initiale d’oxydation. Par ailleurs, la PDA partage des caractéristiques physico-chimiques avec l’eumélanine, le pigment noir-brun responsable de la coloration de la peau. La similarité structurale entre ces deux entités confère à la PDA des propriétés intéressantes, la plus remarquable étant ses propriétés antioxydantes. Bien que la structure moléculaire et les étapes de formation de la PDA ne soient pas encore totalement élucidées, sa capacité à pouvoir adhérer à toute sorte de substrat font d’elle un matériau de choix dans de nombreuses applications en médecine, en cosmétique, dans l’industrie. Il est donc dans notre intérêt de poursuivre les efforts de recherche dans ce domaine. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse qui peut se diviser en trois axes : une première partie a consisté à optimiser la méthode de synthèse de la PDA et à former et développer une technique de contrôle des nanoparticules de PDA. Utilisant les avancées de cette étape, un intérêt particulier a été accordé à l’étude physico-chimique de films de PDA afin de mieux comprendre ses mécanismes de formation pour pouvoir ensuite mieux les contrôler. Enfin, une attention particulière a été donnée à l’étude d’une application de gel formé à partir de PDA en s’appuyant sur les découvertes des deux premiers axes
Because of the dynamics of the oceans, several marine organisms have had to adapt and develop adhesive strategies in order to survive. In particular, marine mussels are known for their extraordinary ability to attach to a wide variety of surfaces, and even in wet conditions. This feat has opened the door to intense research efforts over the past decade to attempt to understand and be inspired by this property. Studies have shown the presence in the adhesive substance of the mussels, a large amount of L-Lysine, 3,4-dihydroxy-L-phenylalanine (DOPA) and 3-4-hydroxyproline (1). The combination of catechols and primary and secondary amines has been shown to contribute to this strong adhesion (2). Based on this hypothesis, researchers have succeeded in developing a simple synthesis of polydopamine (PDA) by oxidation of dopamine, which is a molecule with precisely these two chemical functions (3). However, even today, there is no consensus on the mechanisms of formation of this material. This complexity stems from the many possible reaction pathways after the initial oxidation step. In addition, PDA shares physicochemical characteristics with eumelanin, the black-brown pigment responsible for the coloring of the skin. The structural similarity between these two entities gives PDA interesting properties, the most remarkable being its antioxidant properties. Although the molecular structure and the stages of formation of PDA are not yet fully understood, its ability to adhere to any kind of substrate makes it a material of choice in many applications in medicine, cosmetics, industry… It is therefore in our interest to continue research efforts in this area. It is in this context that this thesis fits, which can be divided into three axes: a first part consisted in optimizing the method of PDA synthesis and in training and developing a technique for controlling PDA nanoparticles. Using the advances of this step, interest was given to the physicochemical study of PDA films in order to better understand its formation mechanisms in order to then be able to better control them. Finally, special attention was given to the study of an application of gel formed from PDA based on the findings of the first two axes

Dans ce travail, nous avons souhaité étudier l'impact de la structure sur les propriétés adhésives enexplorant différentes architectures dont des étoiles à trois branches de longueur importante, elles-mêmesramifiées par des branches longues, synthétisées en plusieurs étapes par polymérisation radicalaire contrôlée.Nous avons également étudié des polymères linéaires et des copolymères à bloc. Ils sont en particulier constituésde poly(acrylate de n-butyle) naturellement collant à température ambiante, permettant ainsi une étude despropriétés adhésives sans formulation. Toutefois, la masse molaire entre enchevêtrements élevée du PnBA s'estavérée être un frein car les techniques de polymérisation choisies n’ont pas permis la synthèse de massesmolaires suffisamment élevées pour obtenir le comportement typique d'une étoile possédant les niveaux decomplaisance visés. Etant donné qu'une grande part de l'énergie dissipée lors du décollement est due à laformation et à l'extension d'une structure fibrillaire, nous avons proposé d'explorer les propriétés rhéologiquesdans le domaine linéaire mais également aux grandes déformations par des tests d'élongation. Par ailleurs, destests de tack avec une visualisation par caméra rapide des phénomènes ayant lieu au sein des échantillons durantle décollement ont été mis en place. Nous avons confronté les propriétés rhéologiques et les performancesadhésives pour toutes les structures analysées. Des mélanges de polymères linéaires avec une très haute massemolaire peuvent présenter du rhéodurcissement, et nous avons confirmé que les conditions d'apparition sontlimitées si la polymolécularité devient trop importante. Pour les polymères en étoile, nous avons plusparticulièrement analysé l’importance de la complaisance d’équilibre sur les performances adhésives. Lescopolymères à bloc présentant une tenue suffisante pour être analysés en élongation ont montré un fortrhéodurcissement, mais une propagation de fissure interfaciale lors des tests de tack, par manque dedéformabilité, empêchant de bénéficier de l'apport du rhéodurcissement
In this work, we studied the effect of polymer structure on adhesive properties exploring variousarchitectures including stars having three very long arms and branched themselves, synthesized with severalsteps by controlled radical polymerization. We also studied linear polymers and block copolymers. They havebeen made with poly(n-butyl acrylate) naturally sticky at room temperature, allowing to work withoutformulation. However, high molecular weight between entanglements of PnBA has shown to be a brake becausechosen polymerization techniques did not allow the synthesis of sufficient high molecular weights to obtaintypical behavior of star having targeted compliance levels. Considering that a large part of the energy dissipatedduring debonding is due to the formation and extension of a fibrillar structure, we proposed to explore linearrheological properties but also at large strains with elongational tests. Furthermore, tack tests with high-speedcamera display of phenomena occurring within samples during debonding have been set up. We comparedrheological properties with adhesive performances for all analyzed structures. Linear polymers blended with veryhigh molecular weight could exhibit strain hardening, and we confirmed that appearance conditions are limitedwith polydispersity. For star-shaped polymers, we particularly analyzed the impact of the compliance on adhesiveperformances. Block copolymers having a sufficient holding to be analyzed in elongation have shown a strongstrain hardening, but propagation of interfacial fracture during tack tests, because of a deformability lack,preventing the strain hardening benefit

Dans le secteur du génie civil, le renforcement structural et la réparation des ouvrages en béton par collage de polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) sont des techniques désormais répandues. Les performances et la durabilité du système de renforcement sont intrinsèquement liées à la qualité du collage entre le matériau composite et le béton. Or, en pratique, les conditions environnementales et les contraintes liées au chantier ne permettent pas d’assurer l’intégrité de ce collage, dont les propriétés évoluent par ailleurs dans le temps en raison des phénomènes de vieillissement. La vérification in-situ par une méthode non-destructive de l’état du collage est donc une étape importante pour garantir les propriétés d'usage tout au long de la vie du renforcement.Une méthode d’évaluation non-destructive est développée dans le cadre de cette étude. Elle s’inspire de l’essai standard d’arrachement en traction directe bien connu sur le terrain. La méthode repose sur un essai mécanique qui caractérise le comportement en charge – déplacement de l’assemblage, et permet d’exprimer un critère d’évaluation appelé raideur d’assemblage qui dépend notamment du module d’Young de l’adhésif utilisé.La faisabilité en laboratoire de cette méthode est vérifiée sur un dispositif d’essai entièrement conçu pour les fins de l’étude. Un travail d’analyse et de dimensionnement basé sur une modélisation numérique par éléments finis permet de sélectionner des capteurs et une chaîne d’acquisition adaptés. Une formulation analytique partielle de la raideur d’assemblage est énoncée.Une campagne expérimentale sur des éprouvettes de béton renforcées par lamelles de PRFC avec trois adhésifs époxy différents est ensuite mise en œuvre. Les résultats sont interprétés en suivant une approche statistique qui prend en compte les variations de tous les paramètres d’influence. Les performances de détection de l’essai dans le cadre de notre application en laboratoire peuvent ainsi être exprimées.Des éléments contribuant à l’élaboration d’une méthodologie d’essai applicable in-situ sont enfin apportés, et les performances de l’essai sont rediscutées en vue de cette transposition sur le terrain
Over the last 30 years, repairing and strengthening techniques of concrete structures using externally bonded carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites have gained much popularity and are now widespread. The effectiveness of the strengthening systems highly depends on the level of adhesion between the composite material and the concrete surface. Therefore, on-site evaluation of the bond quality is crucial to assess the performance and predict the durability of the reinforcement system.It is proposed to determine the bond properties of the adhesive layer within the reinforcement system by using a nondestructive test (NDT) method derived from the standard and well-known pull-off test. This method consists in analyzing the linear load vs displacement behavior of the adhesive joint, in order to determine an assembly stiffness which can be related to the Young’s modulus of the adhesive layer.In order to investigate the feasibility of the test method, a laboratory implementation is carried out on a mechanical device fully designed for the purpose of the present study. Suitable displacement sensors and an appropriate measurement chain are chosen based on a finite element modeling and a mechanical analysis of the test. A partial analytical form of the assembly stiffness is also expressed.The test method is then applied to concrete slabs reinforced with CFRP plates using three different epoxy adhesives. A statistical assessment of all identified parameters of influence sheds light on the results. In the end, the performances of the test performed in laboratory conditions are discussed.Finally, foundations for a relevant test methodology on real field conditions are laid, and the above-mentioned performances are reviewed