Дисертації з теми "Modification électrique"

Cette etude concerne l'amelioration du transfert thermique entre un fluide et une paroi tubulaire par la mise en mouvement periodique du fluide et/ou la mise en uvre d'une surface tubulaire ondulee. Deux modes de chauffage ont fait l'objet d'une etude: condensation externe d'une vapeur d'eau et application d'une tension electrique directement aux extremites du tube. Les influences de la frequence et de l'amplitude de l'ecoulement sur l'amelioration du transfert thermique par rapport a l'ecoulement permanent ont ete observees et des correlations ont ete etablies. Les influences des parametres geometriques de la surface ondulee sur la qualite du transfert thermique ont ete mises en evidence et des correlations representatives ont ete etablies

Ce memoire porte sur l'etude de systemes autocontraints gaas-(ga,in)as. Il apporte aussi une approche globale de l'interaction coulombienne entre particules chargees (exciton) dans des systemes dits de type ii. Differentes approches correspondant a des modeles mathematiques sont proposees pour la resolution du probleme excitonique. Nous montrons que la notion de type i ou ii d'une transition est difficile a cerner en general et requiert pour etre bien traitee l'usage de theories sophistiquees. L'effet d'un champ electrique sur les proprietes optiques de structures simple et double puits quantiques est etudie theoriquement et le probleme du temps de piegeage des particules dans ces structures polarisees est aborde. Nous suggerons comment ajuster en theorie les proprietes optiques d'une structure en jouant sur la largeur de ses couches et la direction de croissance. Finalement, nous avons compare les resultats theoriques avec l'experience et trouve un accord satisfaisant entre eux en utilisant les techniques de spectroscopie optique classique

Pour répondre à l’augmentation de la consommation d’énergie, une solution est envisagée : augmenter la tension électrique dans les lignes. L’augmentation de la tension électrique induit entre autres une augmentation du champ électrique et une augmentation du critère de distance minimale au sol (distance entre les câbles et le sol), impliquant un rehaussement des conducteurs. Le pylône dimensionné pour une certaine tension électrique initiale verra sa taille augmentée pour satisfaire les nouvelles conditions d’exploitation. Une option envisageable, pour conserver les dimensions géométriques, est de modifier les isolateurs en suspension et de les remplacer par de nouveaux isolateurs en polymères renforcés de fibres de verre (PRF) afin d’observer la possibilité d’un rehaussement des conducteurs dans l’optique d’une future augmentation de puissance. Ces PRF représentent de par leur poids léger, leur faible conductivité et leur résistance élevée, un véritable atout. Le projet consiste à utiliser les études concernant le comportement des matériaux composites et à vérifier la pertinence de l’utilisation de ces matériaux pour des isolateurs. Par la suite, seront étudiés les comportements de divers types d’isolateurs, par une approche statique. Les nouvelles charges induites dans le pylône et les fondations seront comparées, et une attention particulière sera apportée aux modifications nécessaires du pylône. L’étude montre que certaines nouvelles configurations d’isolateurs permettent de rehausser le niveau des conducteurs d’une ligne existante, tout en permettant de bien équilibrer les charges longitudinales causées par des chargements dissymétriques et en permettant de limiter l’augmentation des efforts transmis à l’ensemble de la structure et aux fondations.

Malgré la croissance du marché des batteries lithium-ion, les batteries plomb-acide offrent toujours des avantages que les nouvelles ne sont pas en mesure d'assimiler, notamment en termes de coût, de procédés de fabrication et des besoins réels du marché. Dans ce contexte, l'objectif de ce travail est de valoriser les propriétés des séparateurs PE de batteries plomb-acide qui dominent 90% du marché des séparateurs de batteries plomb-acide. Ces membranes poreuses sont principalement constituées de silice précipitée, un squelette de polyéthylène haute masse molaire (UHMWPE) et elles sont élaborées par un procédé de séparation de phase induite thermiquement (TIPS) avec de l'huile naphténique qui est ensuite extraite. La porosité résultante est ensuite infiltrée avec l'électrolyte de la batterie. Cependant, en raison de la mouillabilité limitée des pores de la membrane par l'électrolyte polaire, seule une fraction de la porosité disponible est efficace. Cette thèse se concentre sur l'amélioration d'une telle porosité mouillable par l'électrolyte afin de réduire la résistivité électrique du séparateur. La mouillabilité des pores n'est pas seulement liée à la présence de silice mais également à la nature de sa surface. Paradoxalement, la silice hydrophobe favorise la qualité du mélange et la dispersion des agrégats; tandis que la silice hydrophile favorise la mouillabilité de la porosité par l'électrolyte. Pour remplir ces critères et obtenir un matériau le plus homogène possible avec une porosité maximale accessible, une modification réversible de la surface de la silice a été réalisée par imprégnation physique de tensioactifs ou par modification chimique avant le procédé d’élaboration de la membrane. Dans un premier temps, des mesures rhéologiques des suspensions de silice dans l’huile, les isothermes de sorption, l’angle de contact et d'autres techniques ont été utilisées pour évaluer le changement des propriétés de surface de la nouvelle silice. Ensuite, les silices préparées ont été dispersées dans les membranes et la porosité, l’état de dispersion, la structure, les propriétés électriques et mécaniques ont été étudiées
Notwithstanding the growth of the market of the new lithium-ion batteries, lead-acid batteries still offer advantages that the new ones are not able to equate especially in terms of cost, manufacturing base and the actual market need. In this context, the aim of this work is to enhance the properties of lead-acid batteries PE- separators that predominate 90% of the market of lead-acid batteries separators. These porous membranes consist mainly of precipitated silica, a backbone of ultra-high molecular weight Polyethylene (UHMWPE) and they are processed using a thermally induced phase separation process (TIPS) with naphthenic oil that is subsequently extracted. The resulting porosity is thereafter infiltrated with the electrolyte of the battery. Yet, due to the limited wettability of the pores of the membrane by the polar electrolyte, only a fraction of the available porosity is efficient. This thesis focuses on the enhancement of such wettable porosity by the electrolyte in order to reduce the electrical resistivity of the separator. The wettability of the pores is not only related to the presence of silica but also to the nature of silica surface. Paradoxically, hydrophobic silica favors the blend and the dispersion of aggregates; while hydrophilic silica promotes the wettability of the porosity by the electrolyte. To fulfill these criteria and obtain a material as homogeneous as possible with maximum accessible porosity, a reversible modification of the surface of silica was realized by physical impregnation of surfactants or by chemical modification before the blending and the dispersion in the membrane. Therefore, rheological characterization of the suspensions, contact angle and sorption isotherms and other techniques were used to evaluate the change in the surface properties of the new silica. Then, these tuned silica were dispersed in membranes and the prorosity, the structure, the electrical and mechanical properties were investigated

Les propriétés des couches minces polycristallines de sélénium hexagonal pures ou dopées par un halogène (iode ou chlore) déposées par évaporation thermique classique ont été étudiées en fonction de la température du substrat lors du dépôt, de la nature du substrat et du dopage des couches. Les effets des recuits sur les propriétés structurales et optiques de couches minces de sélénium pur ou dopé à l'iode sont étudiés par diffraction de rayons x, microscopie à balayage, spectroscopie de photoélectrons (xps), spectroscopie Raman et transmission optique. Parallèlement l'évolution de l'épaisseur et du poids des couches en fonction de la température et de la durée du recuit est contrôlée. Dans le cas des couches dopées à l'iode, les modifications des propriétés optiques sont dues à une coalescence des microcristallites, facilitée par la sublimation de l'iode présent dans les couches. La température de seuil nécessaire pour modifier la morphologie des couches de sélénium, avec formation de trous, est abaissée par la présence d'iode dans les couches. La résistance électrique est contrôlée par conduction par sauts aux basses températures (80-190k) et par diffusion au niveau des joints de grains aux températures supérieures. Il est montré que le phénomène de saut, le plus probable, est celui contrôle par l'interaction électrostatique entre les électrons localisés dans la bande interdite. Les analyses xps en fonction du temps de décapage des interfaces, couche mince de sélénium/couche mince de métal (nickel, aluminium, tellure) ont montré qu'il n'y a aucune formation de composés métal-sélénium, la surface du métal étant passivée par la formation d'oxyde. Les caractéristiques i-v de structures ni/se/cr et bi/se/cr peuvent être bien décrites par la théorie classique de transport dans les jonctions Schottky: j exp (qv/nkt) avec n=1,1 et 1,5 respectivement. La détermination de la hauteur de barri

Les bits quantiques de spin (qubits) établis dans des boîtes quantiques au sein de semiconducteurs du groupe IV constituent une plateforme prometteuse en vue de futurs processeurs quantiques à grande échelle, du fait de leur faible encombrement et de leur processus de fabrication compatibles avec l'industrie des semiconducteurs traditionnelle. En particulier, les particules de trous ont gagné en attention ces dernières années en vue de leur potentiel en tant que qubit de spin car elles permettent une manipulation rapide de l'orientation du spin, entièrement induites par des champs électriques grâce à leur couplage spin-orbite intrinsèquement important. Ce dernier est toutefois à double tranchant car il expose aussi le spin de trou à des fluctuations électriques indésirables provenant du milieu environnant, ce qui en somme, dégrade le temps de cohérence du qubit. Au cours des dernières années, de nombreux efforts ont été déployés pour réduire l'influence du bruit électrique provenant de l'environnement sur les qubits de spins, révélant ainsi l'existence de points préférentiels, appelés "sweetspots", où le temps de cohérence est grandement étendu dépendamment de l'orientation du champ magnétique.Dans ce manuscrit, l'accent est mis sur la caractérisation des contributions de bruit électrique ayant un impact sur un qubit de spin à trou unique en fonction de l'orientation du champ magnétique dans un échantillon de silicium naturel dopé P ayant une structure MOS. La particule de trou est confinée spatialement dans une boîte quantique définie électrostatiquement à l'intérieur du dispositif. L'orientation de son spin est lue par réflectométrie radio-fréquence basée sur une méthode de discrimination en énergie des états de spin. Nous démontrons expérimentalement que les "sweetspots" précédemment mentionnés appartiennent en fait à des lignes continues, dites "sweetlines" autour de la sphère angulaire du champ magnétique, en accord avec les prédictions théoriques. Nous montrons également qu'en plus d'un temps de cohérence étendu, le fonctionnement des sweetlines est compatible avec une manipulation efficace avec des fréquences de Rabi, f_R, dépassant confortablement 10 MHz, et un facteur de qualité défini comme Q = 2 f_R T_2^R s'élevant jusqu'à environ 690, rivalisant avec les estimations rapportées pour les électrons. En outre, cette étude met en évidence un contrôle accru de la position angulaire des sweetlines en fonction de la tension de grille. Ceci constitue un aspect particulièrement important dans le contexte d'une future implémentation à plus grande échelle. Enfin, l'étude expérimentale de ces points de fonctionnement optimaux est reproduite pour un système à deux qubits soulignant l'importance des sweetlines pour les systèmes de qubits de spin
Spin quantum bits (qubits) established in group-IV semiconductor quantum dots structures (QD) embody a promising platform for large-scale quantum processors leveraging on small footprint and compatible fabrication processes with mainstream semiconductor industry. In particular, hole particles recently gained attention as spin qubit platform as they enable fast and all-electrical manipulation due to their intrinsically large spin-orbit coupling. The latter coupling however stands as a two-edged sword as it also exposes the hole spin to undesired interactions with the surrounding environment, which in turn degrade the qubit coherence time. Over the past years, many efforts have been conducted to mitigate electrical noise influence stemming from the environment thus revealing the existence of preferential points of enhanced coherence time, named ``sweetspots'', depending on magnetic field orientation.In this manuscript, the emphasis is laid on the characterization of electrical noise contributions impacting a single hole spin qubit with respect to magnetic field orientation on a P-doped natural silicon-MOS architecture. The hole particle is spatially confined in a QD defined electrostatically within the device. Spin orientation is readout by radio-frequency reflectometry based on energy-selective readout method. We experimentally demonstrate that the reported ``sweetspots'' belong in fact to continuous ``sweetlines'' wrapped around the sphere of magnetic-field polar-angle components, in agreement with theoretical predictions. We also show that, in addition to extended coherence time, sweetline operation is compatible with efficient electric-dipole spin resonance with Rabi frequencies, f_R, comfortably exceeding 10 MHz, and a qubit quality factor Q = 2 f_R T_2^R as high as 690, competing with reported values for electrons. Our study evidences ample gate-voltage control of the sweetlines position in magnetic field, an aspect particularly relevant in the purview of scalability. Finally, the experimental investigation of such optimal operation points is extended to a two qubit system as a proof of concept underscoring the importance of sweetlines tuning for spin qubit systems

En l’espace d’une dizaine d’années, les jets de plasma froid à pression atmosphérique ont su s’imposer comme un outil pertinent pour les applications biomédicales. La simplicité de conception et d’utilisation de ces dispositifs, combinée à leurs facultés de produire des espèces réactives (NO, OH, O …), ont significativement contribué au développement rapide du domaine. Beaucoup d’efforts ont été entrepris dans le développement de diagnostics quantitatifs, pour mesurer la production des espèces réactives dans la plume plasma d’un jet donné. Toutefois, la diversité des géométries de décharge, des sources d’alimentations électriques ou des conditions d’utilisation, rendent les comparaisons d’un jet à l’autre, difficiles. Cette thèse a porté sur l’étude du jet de plasma froid à pression atmosphérique développé au GREMI, le Plasma Gun (hélium, impulsion de tension microseconde). Nous avons étudié les mécanismes de décharge susceptibles de considérablement affecter la production d’espèces réactives, dans des conditions approchantes d’applications biomédicales. La thèse s’articule en trois chapitres principaux : l’étude de la modification de l’écoulement de l’hélium par plasma (par strioscopie) ; l’étude de la propagation du plasma dans le capillaire diélectrique (étude expérimentale et numérique de la dynamique de propagation rapide du plasma et de l’évolution du champ électrique en mélange hélium-azote) ; l’étude de l’interaction du plasma avec une cible conductrice (mesures dans le capillaire et dans la plume de l’évolution spatiale et temporelle de la concentration des métastables de l’hélium, corrélées à des mesures du champ électrique). Ce dernier point est en particulier représentatif de tout jet plasma en condition traitement biomédical in vivo et tend à faire une distinction fondamentale avec les mécanismes de décharge du jet plasma dit « libre », sans obstacle entravant la plume plasma
Over the past ten years, the cold atmospheric pressure plasma jets (CAPPJ) became useful devices for biomedical applications. Their relatively simple design and use, combine with their ability to produce reactive species (NO, OH, O, …), led to a rapid research growth in this field. A lot of studies have been devoted to quantitative diagnostics development for the reactive species production measurements in the plasma plume. However, it is difficult to compare one jet with another because of the huge variety of discharge geometries, electric power supplies or operating conditions. This thesis deals with the study of the CAPPJ developed in GREMI, the Plasma Gun (helium feeded, microsecond voltage pulse). We have studied discharge mechanisms which strongly impact the reactive species production in near target biomedical application conditions. This study is divided in three parts : the study of helium flow modifications induced by the plasma (strioscopy visualization); the study of plasma propagation inside dielectric capillary (experimental and numerical study of fast plasma propagation dynamic and electric field evolution for helium-nitrogen mixtures); the study of conductive target-plasma interaction (space and time resolved measurements inside the capillary and the plasma plume of helium metastable production, correlated with electric field evolution). The conductive target contact concerns any in vivo biomedical treatments. CAPPJ in front of such a conductive target leads to fundamentally different discharge mechanisms compare to the free jet case

Les voies de signalisation exercent à l’échelle moléculaire un contrôle spatiotemporel précis sur de nombreux processus cellulaires. Par exemple, à l’échelle d’un organisme en développement, ces réseaux complexes d’interaction opèrent entre différents groupes cellulaires et établissent une régulation fine, dynamique et intégrée de multiples processus tels la spécification, la différentiation, la prolifération et la migration cellulaire. Comprendre ces phénomènes requiert d’étudier la fonction précise de ces molécules et de ces réseaux de signalisation. Il est donc nécessaire de concevoir des outils adaptés contrôlant localement l’activité de molécules de signalisation pour étudier leur implication dans la régulation de processus cellulaires fondamentaux. Afin de développer des outils innovants pour l’étude de systèmes biologiques, nous proposons d’implémenter la technique de la relaxation chimique au sein de microsystèmes. Cette approche repose sur la conception de micro-dispositifs dédiés qui génèrent une modulation spatio-temporelle précise de la concentration de molécules de signalisation. Une telle perturbation génère une réponse spécifique du système biologique qui livre des informations décisives quant à la dynamique des réactions et quant à l’organisation des réseaux moléculaires à l’œuvre. Cette stratégie d’ingénierie pour l’étude de systèmes biologiques est générique et intrinsèquement multidisciplinaire. Au cours de ce travail, elle a été mise en œuvre pour deux projets collaboratifs, d’une part BioModulator à l’échelle cellulaire, et d’autre part Electromice à l’échelle d’un organisme complet. Nous avons mis nos compétences de physiciens spécialistes de micro/nanofabrication au service de l’équipe du Dr. Zoher Gueroui de l’Ecole Normale Supérieure ainsi que de l’équipe du Dr. Aitana Perea-Gomez de l’Institut Jacques Monod, ces deux équipes étudiant respectivement les processus impliqués dans l’auto-assemblage des microtubules et le développement de l’embryon précoce de souris. Plus précisément, le projet BioModulator repose sur la génération de gradients localisés de protéines présumées régulatrices du fuseau mitotique alors que le projet Electromice propose l’électroporation localisée d’acides nucléiques au sein d’embryons de souris pour modifier spatio-temporellement l’expression des gènes qui régissent le devenir des cellules visées et ainsi étudier les interactions contrôlant la croissance, la migration et la spécification de différents types cellulaires. Au cours de cette thèse, nous avons donc développé des méthodologies expérimentales ainsi que des protocoles adaptés à l’utilisation d’une instrumentation miniaturisée dédiée à l’étude de systèmes biologiques multi-échelles. Enfin, nous avons pu démontrer l’efficacité ainsi que la validité d’approches collaboratives et multidisciplinaires. En effet, elles permettent à la fois l’émergence de stratégies innovantes et ambitieuses et aussi de répondre à d’importantes questions en sciences de la vie et ce, pour le plus grand profit de toutes les communautés scientifiques participant à ce type de projet
Cell-fate decisions and cellular functions are dictated by the spatiotemporal dynamics of molecular signaling networks. Moreover, at the scale of an entire organism, especially during its development, complex interactions between cell groups enable the fine, dynamic, and integrated regulation of tissue specification. Understanding these phenomena necessitates new dedicated tools. In this doctoral research, we propose to implement relaxation techniques in microfluidic systems. Our goal is to be able to precisely modulate in space and time the concentration of signaling molecules and to deduce, from the response of the biological system, information on the dynamics of the scrutinized reaction networks. More exactly, microsystems are used to perturbate living systems and associated models accounting for the recorded response are validated thanks to computer simulations. We have implemented this strategy both at the cellular level and at the organism scale during two collaborative projects. On one hand, we focused on the control by magnetic fields of microtubules regulators conjugated to magnetic particles, in order to decipher the basic molecular mechanisms responsible for the assembly and regulation of the mitotic spindle. On the other hand, we proposed a device for localized electroporation of DNA constructs into mouse embryos, in order to be able to study the dynamic cellular interactions that control the growth, migration and specification of the visceral endoderm between 5 and 7 days of development. A distinctive feature of this work lies in the proposed interdisciplinary approach. Combining several states of the art techniques from Chemistry, Physics, and Biophysics, our ambition has been to demonstrate that micro/nanotechnologies can open new perspectives in Biology

Ce travail concerne la modification chimique d'une série de noirs de carbone par halogénation (bromation, chloration et fluoration), par oxydation et par greffage de chaînes alkyle. Certaines techniques d'analyse utilisées sont classiques (micro-analyse, analyse thermogravimétrique, spectroscopie infra-rouge, chromatographie inverse en phase gazeuse), d'autres font appel à des moyens plus récents (microscopie à effet tunnel) ou plus spécifiques (mesure des surfaces activées) et enfin à des applications inusuelles de certaines méthodes (RMN du solide). L'ensemble de ces techniques nous a permis d'estimer quantitativement l'importance des modifications et de caractériser les produits obtenus. Les noirs modifiés ont ensuite été dispersés dans une huile afin d'évaluer l'influence des transformations chimiques de surface sur les grandeurs diélectriques. Nous avons pu mettre en évidence que la permittivité demeurait insensible aux modifications et était en bon accord avec le modèle de Bruggeman. En revanche, les pertes diélectriques subissent de légères fluctuations. Toutefois, dans le but de réaliser des mélanges industriellement viables, il nous a paru plus important d'optimiser la qualité de la dispersion au sein d'un polymère judicieusement choisi

Aujourd’hui, il semble que la méthode la plus prometteuse pour intensifier la combustion repose sur l’excitation hors-équilibre du mélange gazeux, qui permet ainsi de modifier la cinétique chimique. Pour obtenir une excitation efficace des degrés de liberté électronique et vibrationnel des molécules, l’utilisation d’une alimentation pulsée associée à une énergie des électrons adéquate est proposée. Ce travail de thèse porte sur l’application de générateur d’impulsion électrique haute fréquence capable de délivrer des pulses de 20 kilovolts pendant 20 nanosecondes ayant des temps de montée de l’ordre de 5 nanosecondes en combustion. Cette étude s’articule autour de deux grands axes de recherche. Le premier est la génération, à pression atmosphérique et à pression réduite, d’espèces excitées (oxygène électroniquement excité O2(a1?g), O2(b1Sg+) et oxygène atomique excité) ainsi que leur caractérisation par spectroscopie d’émission. Le second axe de recherche concerne leur utilisation pour l’intensification de la combustion. La première partie expérimentale s’est focalisée sur la génération d’oxygène électroniquement excité par plasma décharge à barrière diélectrique et décharge croisée dans des mélanges O2/He et O2/Ar. La décharge croisée est une cellule à barrière diélectrique pulsée qui est croisée avec une composante continue (DC). Dans ce cas, l’étape d’ionisation est réalisée par la DBD pulsée alors que la composante continue supporte le courant électrique entre chaque pulse. Le gaz produit par cette installation est étudié de manière exhaustive par spectroscopie d’émission. Ce travail, indispensable pour caractériser l’installation et obtenir les conditions initiales nécessaires pour les calculs de flamme, repose sur différents spectromètres et caméras. La première des applications potentielles dans le domaine de la combustion concerne l’intensification de la combustion par activation de l’oxygène. La conception de prototypes de brûleurs hybrides, intégrant un réacteur plasma nous a permis de valider cette technique d’intensification de la combustion et de la comparer à une flamme classique sans plasma. Finalement, la modélisation des paramètres fondamentaux d’une flamme de prémélange et de diffusion est entreprise par le logiciel CHEMKIN. L’effet promoteur de l’oxygène excité sur une flamme d’hydrogène a pu être modélisé
Nowadays it seems that the most promising method for accelerating combustion is the non-equilibrium excitation of the gas mixture components, which allows one to affect the chemical reaction kinetics. To enable more efficient excitation of the electronic and vibrational degrees of freedom, one should use short-duration (nanosecond) pulses with a high reduced electric field. The present work focuses on the application of high frequency high voltage pulse discharges capable of delivering an electric pulse of 20 kV during 20 ns with controlled voltage rise time of 5 ns and at a frequency up to 25 kHz in combustion. This study articulates around two major research axis; that of the generation of excited species and particularly the feasibility to produce excited oxygen species in its singlet electronic states O2(a1?g) and O2(b1Sg+) by a non-thermal electric discharge, at reduced pressure until atmospheric pressure and its characterization by emission spectroscopy. The second research axis concerns their use for the intensification of combustion. The experimental part of the study concerns investigation of singlet oxygen production in the application of a dielectric barrier discharge in O2/He and O2/Ar binary mixtures. The second discharge is a special crossed discharge plasma-chemical reactor that has been developed. This crossed discharge consists of a hybrid discharge in which short high voltage pulses produce ionization while a comparatively low electric field supports the electric current between ionizing pulses. The gas produced by this installation is intensively studied by emission spectroscopy. This work, indispensable to characterize the installation and to obtain initial conditions necessary for flame calculations, relies on different spectrometers and intensified camera. The first potential in the combustion field is to significantly improve combustion efficiency and reduce pollutant emissions using oxidizer “activation”. Conception and development of hybrid plasma burner prototypes, integrating crossed discharge plasma reactor allows us to validate this application by comparing with a classical flame without plasma activation. Finally, modelling of premixed flame fundamental parameters is undergone with CHEMKIN software. The promoting effect of excited oxygen on hydrogen flame has been characterized

Ce travail avait pour objectif de mettre au point de nouveaux procédés de fonctionnalisation de surfaces de poly(téréphtalate d’éthylène) (PET) et d’y greffer des oligosaccharides et des glycopolymères. La première stratégie envisagée a été le greffage de glycopolymères par traitements de type plasma froid sur fibres de PET. L’originalité de cette étude repose sur l’utilisation d’un double traitement plasma d’argon. Le premier traitement plasma argon réalisé sur le matériau permet d’activer la surface. Le second traitement plasma réalisé après adsorption du monomère permet d’amorcer la polymérisation. Les résultats montrent qu’une plus grande densité de greffage et un taux de conversion plus élevé (jusqu’à 70%) sont obtenus pour le 2-méthacryloxyéthyl glucoside. Des valeurs nettement inférieures sont obtenues pour l’allyl a-D-galactose probablement en raison de réactions de transfert au monomère. Nous nous sommes aussi intéressés à une méthode chimique en deux étapes afin de greffer différents oligosaccharides. La première étape consiste à fonctionnaliser la surface par des amines primaires par réaction d’aminolyse. Cette première étape génère de nombreux changements morphologiques. Ensuite, les fonctions amine permettent le greffage de sucres par réaction d’amination réductrice ou d’amidification (procédé appliqué avec succès à des films et membranes nanoporeuses de PET). Une autre méthode consiste à utiliser les fonctions amine pour le greffage d’un amorceur de polymérisation radicalaire par transfert d’atome. Actuellement, le styrène et l’acrylate de tert-butyle ont été polymérisés avec succès de façon contrôlée sur surfaces de PET
This work aimed to develop new processes for poly(ethylene terephthalate) (PET) surfaces functionalization and grafting of oligosaccharides and glycopolymers. The first strategy studied was the grafting of glycopolymers by treatments with low pressure cold plasma on PET fibers. The originality of this study rests on the use of a double plasma treatment of argon. The first argon plasma treatment carried out activates the surface. The second plasma treatment carried out after adsorption of the monomer starts the polymerization of allylic or methacrylic glycomonomers. The results show that a greater density of grafting and a higher conversion rate (up to 70%) are obtained for the 2-methacryloxyethyl glucoside. Lower values are obtained for the allyl a-D-galactose probably because of transfer reactions to the monomer. We were also interested in a chemical method in two steps in order to graft different oligosaccharides. The first step consists in functionalizing PET surfaces by primary amines by aminolysis reaction. In addition, this step generates morphological changes (porosity). Then, the amino functions allow the sugar grafting by reaction of reducing amination or amidation (this process was successfully applied to films and track-etched membranes). Another method studied consists in using the amino functions for the grafting of an initiator of atom transfer radical polymerization. Currently, styrene and tert-butyl acrylate were polymerized successfully in a way controlled on PET surfaces

Le silicium est l’un des matériaux les plus prometteurs comme matériau actif d’électrode négative pour la prochaine génération de batteries lithium-ions (LiB). En effet, il possède une capacité spécifique 10 fois supérieure à celle du graphite actuellement commercialisé dans les batteries. Son bas potentiel de travail permet d’atteindre une forte densité d’énergie tout en limitant le risque de croissance dendritique responsable des emballements thermiques. Malgré ses avantages, ses limites intrinsèques telles que sa faible conductivité électronique et ionique et l’expansion volumique importante induite par la formation d’alliages lithiés repoussent toujours son incorporation dans les batteries commerciales. En effet, cette expansion volumique du matériau, entraîne la pulvérisation de l’électrode, isolant électriquement la matière active qui est à l’origine d’une faible rétention de capacité en cyclage. La pulvérisation du matériau actif induit également la formation de nouvelles interfaces avec l’électrolyte induisant une formation accrue de SEI, très pénalisante pour les performances. Dans ces travaux, la nanostructuration du silicium est proposée pour limiter la pulvérisation. Différentes nanostructures ont été étudiées telles que les nanoplots, les nanoparticules et les matériaux nanoporeux de silicium. Les nanoplots ont été étudiés sous forme d‘électrodes sur puce, l’optimisation de leur synthèse ainsi que les premiers tests électrochimiques en batterie ont été réalisés. Les électrodes de silicium poreux ont été préparées par gravure électrochimique d’un wafer de Si, puis étudiées sous forme d’électrodes composites en batterie. L’étude des nanoparticules a permis d’optimiser la formulation d’électrode et les conditions générales de test. Ces paramètres ont été appliqués aux électrodes à base de Si poreux pour étudier l’impact des propriétés morphologiques (modifiables par traitement thermique) sur les performances du Si en batterie Li-ion. L’étude s’est ensuite tournée vers l’interface électrode/électrolyte. Pour ce faire, la surface du Si a été modifiée par différents enrobages de carbone (carbone amorphe, graphene-like, Pitch). Après la comparaison des tests électrochimiques de l’ensemble de ces électrodes, l’étude s’est portée sur la nature et l’évolution en cyclage de la composition de la SEI de ces électrodes composites à base de Si modifié en surface. De la même manière une étude complète de l’impact du pH de formulation sur les performances a été réalisée
Silicon is one of the most promising active material for the next generation lithium-ion batteries (LiB) negative electrode. Indeed, it exhibits a 10 times higher specific capacity than graphite currently commercialized in batteries. Its low working potential achieves high energy density while limiting the dendrite growth responsible for thermal runaway. Despite its advantages, its intrinsic limits such as low electronic and ionic conductivities and the large volume expansion induced by the formation of the lithiated phases still avoid its incorporation into commercial batteries. Indeed, this active material expansion causes the electrode pulverization, leading to active material electrical isolation and so a low capacity retention in cycling. The active material spraying also induces new interfaces formation in contact with the electrolyte, which induces SEI formation and limited performance. In these work, silicon nanostructuring is proposed to limit active material spraying. Different nanostructures have been studied such as nanowires, nanoparticles and nanoporous silicon materials. On-chip nanowires have been studied, their elaboration method was optimized and their battery performance were tested. Porous silicon electrodes were prepared by electrochemical etching of a Si wafer and studied in composite electrodes. The nanoparticles study, were used to optimize the electrode formulation and the general testing conditions. These parameters were then applied to study the morphological properties (modulated by heat treatment) impact on porous Si-based electrodes performance in Li-ion battery. Afterward, the study focused on the electrode / electrolyte interface, the Si surface was modified by different carbon coatings (amorphous carbon, graphene-like, pitch). The electrochemical performance of these electrodes were compared. The SEI composition and its evolution in cycling was followed. Additionally, a complete study of the pH of the aqueous formulated electrode on the performance of that one was carried out

Le travail réalisé au cours de cette thèse a eu pour objet d'étudier la modification chimique du canal calcique de type l à l'aide d'un réactif spécifique des fonctions thiols (le PHMPS), ainsi que le couplage entre ce canal calcique de type l et les canaux calciques du réticulum sarcoplasmique, à l'aide de la ryanodine. Les études ont été réalisées sur cellules ventriculaires de cobaye par une mesure du courant calcique et des mouvements de charges intramembranaires associés. Cette deuxième mesure a, préalablement fait l'objet d'une importante mise au point, rendue possible par la mise en évidence et l'étude du blocage du courant calcique par le gadolinium. L’oxydation des fonctions thiols portées par le canal calcique, à l'aide de 100 m de PHMPS, nous a conduit à postuler un modèle fonctionnel impliquant la participation des groupements thiols dans le fonctionnement du canal calcique. L’utilisation de la ryanodine (100m) sur le courant calcique et les mouvements de charges associés, par comparaison avec des résultats obtenus sur le muscle squelettique nous a permis de confirmer par une approche électrophysiologique, l'absence de couplage électromécanique dans les cellules cardiaques. Cependant, les résultats obtenus en présence de PHMPS nous conduisent à postuler pour une éventuelle interaction entre les deux canaux lors d'un stress oxydatif

Les propriétés physiques des intermétalliques CeTX (T = élément de transition, X = élément np1 ou np2) dépendent de la force de l'hybridation Jcf entre les électrons 4f du cérium et ceux de la bande de conduction. L'insertion d'hydrogène dans ces composés modifie à la fois le volume molaire et la densité d'états au niveau de Fermi, et donc Jcf. Au cours de ce travail, la modification par hydruration des propriétés structurales, magnétiques et électriques des familles suivantes a été étudiée: (i) CeNiX (X = Al, Ga, In, Si, Ge, Sn) qui présentent un caractère de valence intermédiaire du cérium; (ii) CeCuX (X = Ga, Si, Ge, Sn) qui présentent un état trivalent du cérium et l'apparition d'un ordre magnétique à basse température; (iii) CeMnX (X = Si, Ge) qui présentent un ordre magnétique du cérium et du manganèse. Les résultats sont discutés en faisant le parallèle entre les propriétés structurales (sites d'insertion de l'hydrogène) et les propriétés physiques.

La pile à combustible microbienne, MFC, est un bioengine qui associe respectivement le principe biochimique et le principe électrochimique pour extraire les électrons stockés dans la matière organique et les transformer en électricité. Dans un MFC, des microbes électroactifs vivants, avec son système enzymatique complet, sont utilisés pour biocatalyser l'oxydation du combustible organique; une anode est introduite artificiellement pour détourner les électrons, ce qui a eu pour résultat le système respiratoire bactérien; et à l'opposé, une cathode entraîne le flux d'électrons qui est ensuite commuté sur le courant électrique. Les microbes électroactifs se répandent dans de nombreuses sources telles que le sol, le compost, les boues, les eaux usées, etc. Les aliments pour animaux, les combustibles organiques et / ou d'autres nutriments peuvent également être abondamment présents dans leurs sources matricielles et dans de nombreuses autres sources inestimables, couramment disponibles dans la vie quotidienne. L'abondance bactérienne et le carburant organique illimité sont les deux raisons attrayantes pour le développement d'une source d'énergie durable telle que le MFC, qui attire également notre attention dans cette recherche. Ici, nous avons développé MFC, double chambre (DCMFC) et chambre unique (SCMFC), alimentés par compost de jardin comme source électroactive et acétate de carburant. Pour des raisons de durabilité et d’autres avantages, c’est-à-dire praticables et respectueux de l’environnement, nous nous sommes principalement concentrés sur le SCMFC avec un système de cathodes respiratoires. La problématique commune du SCMFC est la production d’énergie limitée due principalement à la cinétique lente de la réaction de réduction de l’oxygène (ORR) dans la partie cathodique. Par conséquent, il est important de mettre au point le matériau de la cathode respiratoire qui présente une activité de catalyse appropriée vis-à-vis de la perte de réponse optique pour surmonter cette limitation. Le feutre de carbone (CF) est le matériau de support choisi qui convient à la fabrication de cathodes à respiration aérienne. Alors que le platine (Pt) et l’oxyde de manganèse (MnOx), respectivement, en tant que classe de catalyseur suprême et de second rang, ont été développés sur CF grâce à une méthode simple d’électrodéposition. Les matériaux résultants, dénommés ACF@Pt et ACF@MnOx, ont été caractérisés de manière complète par des méthodes électrochimiques et physicochimiques afin de déterminer leurs performances électrocatalytiques, supportant ainsi l’application de cathodes respiratoires. En conséquence, nous avons développé deux principaux types de cathodes respiratoires, à savoir ACF@Pt et ACF@MnOx, appliquées avec succès dans le SCMFC alimenté par du compost de jardin avec une densité de puissance respective de 140 mW m-2 et 110 mW m-2. De plus, les deux matériaux développés révèlent également des applications prometteuses. Par exemple, ACF@Pt a été utilisé comme anode de MFC, à la fois dans DCMFC et SCMFC, et a amélioré la densité de puissance jusqu'à 300 mW m-2. Fait intéressant, il est également montré comme un excellent électrocatalyseur dans la réaction de dégagement d’hydrogène, HER. Alors que le matériau ACF@MnOx présente un électrocatalyseur prometteur dans un système de type électro-Fenton à la minéralisation d'un matériau biréfractif, c'est-à-dire l'un des constituants polluants dangereux des eaux usées
Microbial fuel cell, MFC, is a bioengine that combine biochemical and electrochemical principle respectively to extract the stored electrons in organic material and to turn them into electricity. In an MFC, living electroactive microbes, with its whole enzymatic system, are employed to biocatalyze the oxidation of organic fuel; an anode is artificially introduced to divert the electrons, as resulted in the bacterial respiratory system; and oppositely a cathode drives the electron flow that further be switched to electrical power. Electroactive microbes spread out in numerous sources such as soil, compost, sludge, waste water, and so on. The feed, organic fuel and/or other nutrient, also can abundantly be present in their matrix sources and in many other priceless sources, which commonly available in daily life. Bacterial abundance and unlimited organic fuel are the two attractive reasons for the development of sustainable energy source as such as MFC, which is also drawn our attention in this research. Herein, we developed MFC, double chamber (DCMFC) and single chamber (SCMFC), which powered by garden compost as electroactive source and acetate fuel. For sustainability reason and other advantages i.e. practicability and eco-friendly, we mainly focused on SCMFC with air-breathing cathode system. The common problematic of the SCMFC is the limited power production that mainly due to the slow kinetic of oxygen reduction reaction (ORR) in the cathodic part. Therefore, it is important to developed the material of air-breathing cathode which has a proper catalysis activity toward ORR to overcome this limitation. Carbon felt (CF) is the selected support material that suitable for air-breathing cathode fabrication. While, platinum (Pt) and manganese oxide (MnOx) respectively, as supreme and runner-up catalyst’s class, has been grown on CF through a simple electrodeposition method. The resulting materials, named as ACF@Pt and ACF@MnOx, have been characterized comprehensively by electrochemical and physicochemical methods to determine their electrocatalytic performances, which support for air-breathing cathode application. Accordingly, we have developed two main types of air-breathing cathode, i.e. ACF@Pt and ACF@MnOx, which have been successfully applied in SCMFC powered by garden compost with generated power density respectively 140 mW m-2 and 110 mW m-2. Moreover, the both developed material also reveal some promising application. For instance, ACF@Pt has been applied as MFC’s anode, both in DCMFC and SCMFC, and has improved the power density up to 300 mW m-2. Interestingly, it is also shown as an excellent electrocatalyst in hydrogen evolution reaction, HER. While, the ACF@MnOx material shows a promising electrocatalyst in an electro-Fenton like system to mineralization of biorefractory material i.e. one of the hazardous pollutant constituent of wastewater

La stimulation à haute fréquence (SHF) du noyau subthalamique (NST) permet de traiter l'ensemble des symptômes moteurs de la maladie de Parkinson (MP), qui n'apparaissent que lorsque 70 % des neurones dopaminergiques de la SNc ont dégénéré. En outre, les mécanismes in fine qui permettent de retarder l'apparition des symptômes moteurs ou qui sous-tendent l'efficacité thérapeutique de la SHF du NST chez l'homme ne sont pas encore élucidés. Notre travail a porté principalement sur l'animal éveillé libre de ses mouvements.
Dans une première partie, nous avons analysé les effets de la SHF du NST sur le comportement moteur de rats sains et 6-OHDA et nous avons établi une corrélation entre ces effets et les taux de glutamate et de GABA extracellulaire mesurés par microdialyse intracérébrale au sein de la SNr. Ces données comportementales et neurochimiques couplées à des injections pharmacologiques intranigrales suggèrent que les dyskinésies de la patte avant induites par la SHF du NST sont médiées par le glutamate et fournissent de nouveaux arguments quant aux mécanismes de la SHF du NST dans la MP.
Dans une seconde partie nous avons réalisé des microdialyses intracérébrales chez des singes normaux, puis exprimant pleinement les symptômes moteurs induits par le MPTP et enfin après récupération de ces symptômes moteurs dans le but de corréler les déficits et la récupération motrice à des changements de concentration de neurotransmetteurs présents dans deux territoires striataux : le sensori-moteur et le limbique. Notre étude s'est focalisée sur la dopamine et ses métabolites, le glutamate, le GABA et la sérotonine. Nos résultats montrent que les variations de dopamine pourraient jouer un rôle important dans les mécanismes de compensation permettant la récupération de fonctions motrices normales.

Malgré le développement de nouvelles générations d’antipsychotiques, certains symptômes schizophréniques ne répondent pas à ces traitements. S’appuyant sur des hypothèses physiopathologiques sous tendant ces symptômes, de nouvelles thérapeutiques comme la thérapie de remédiation cognitive et les techniques de neurostimulation externe ont été développées. Cette approche était restée essentiellement clinique. Dans ce travail, l’étude en imagerie des mécanismes biologiques sous tendant les effets bénéfiques de ces thérapeutiques non pharmacologiques nous a permis de tester des hypothèses physiopathologiques. L’IRM fonctionnelle (IRMf) et la spectroscopie par résonance magnétique (SRM) ont été utilisées pour rechercher les effets d’une thérapie de remédiation cognitive (TRC), de la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et de la stimulation électrique transcrânienne en courant continu (tDCS). Nous avons mis en évidence (1) que la TRC modifie les activations cérébrales durant une tâche de mémoire de travail chez des patients schizophrènes (2) que la TMS modifie la biochimie cérébrale de la zone stimulée et de régions cérébrales profondes chez un patient schizophrène, (3) que la tDCS modifie les réseaux de connectivité fonctionnelle d’une tâche de repos chez des volontaires sains
Despite the development of new generation antipsychotic drugs, some symptoms of schizophrenia do not respond to these treatments. Based on the pathophysiological hypothesis underlying these symptoms, new therapies such as cognitive remediation therapy and neurostimulation techniques have been developed. This approach remained essentially clinical. In this work, the study of biological mechanisms tending benefits of these non-pharmacological treatment has allowed us to test these pathophysiological hypotheses. Functional MRI (fMRI) and magnetic resonance spectroscopy (MRS) were used to investigate the effects of cognitive remediation therapy (CRT), transcranial magnetic stimulation (TMS) and transcranial direct current stimulation (tDCS). We demonstrated (1) that CRT modifies cerebral activations during a working memory task in patients with schizophrenia, (2) that TMS modifies brain biochemistry of the stimulated area and of deep brain regions in a patient with schizophrenia and (3) that tDCS modifies the functional connectivity in resting state networks of healthy volunteers

Les aciers renforcés par dispersion d’oxydes (ODS) sont des matériaux candidats pourconstituer les gaines de combustibles des réacteurs nucléaires de IVème génération refroidis au sodium(RNR-Na). Le soudage par résistance en bout de ces gaines est étudié dans ce travail, avec pourobjectif la détermination et la compréhension des effets du procédé sur l’évolution de la microstructuredes aciers ODS à 9 % et 14 % de chrome à l’échelle des grains et des oxydes nanométriques. Uneapproche couplant caractérisations microstructurales sur soudures, simulation numérique et simulationphysique du procédé, à l’aide d’un simulateur thermomécanique Gleeble 3500, est adoptée. Le soudagepar résistance en bout impose localement des conditions de sollicitations sévères en termes dedéformation, vitesse de déformation et température. Ces sollicitations induisent un affinement de lamicrostructure dont l’origine peut être attribuée à un mécanisme de recristallisation dynamique (acier à14 % de chrome) ou à l’association de la recristallisation dynamique et des transformations de phase(acier à 9 % de chrome). Les conditions d’occurrence de la recristallisation dynamique sont étudiéessur ces matériaux. On montre notamment la possibilité d’une transition entre recristallisation dynamiquecontinue et discontinue sur l’acier à 14 % de chrome en fonction des conditions de sollicitation. Il estégalement observé que ces sollicitations thermomécaniques sévères induisent une augmentation de lataille des oxydes nanométriques associée à une diminution de leur fraction volumique
Oxide dispersion strengthened (ODS) steels are considered as candidate materials for thedevelopment of fuel cladding for sodium-cooled fast reactors (SFR). Resistance upset welding of thecladding is studied in this work. The aim is to determine and to understand the process effects on themicrostructure of ODS steels with 9% and 14% of chromium at the scales of the grains and thenanometric oxides. An approach coupling microstructural characterization of welds, numericalsimulation and physical simulation of the process, using a thermomechanical simulator Gleeble 3500,is proposed. Resistance welding locally imposes severe thermomechanical conditions in terms of strain,strain rate and temperature. Refinement of the microstructure is noted and correspond to a dynamicrecrystallization mechanism (14 % Cr steel) or the combination of dynamic recrystallization and phasetransformations (9 % Cr steel). The conditions of occurrence of dynamic recrystallization are studied.The possibility of a transition between continuous and discontinuous dynamic recrystallization is shownfor the 14 % Cr steel according to the loading conditions. Such severe thermomechanical conditionsinduce an increase in the size of nanoscale oxides associated with a decrease of their volume fraction

L’objectif de la présente thèse a été de développer des procédés de modification de surface de polymères par plasma à la pression atmosphérique pour la fonctionnalisation de surface en groupements amine (NH2) visant des applications dans le domaine biomédical. Le procédé à la pression atmosphérique vise à éliminer la nécessité d'un système à vide et ainsi développer une technique aussi performante et peu coûteuse pour s'approcher d'un procédé industriel. Le mode de génération du plasma choisi est une décharge contrôlée par barrière diélectrique (DBD). Deux stratégies de modification de surface ont été investiguées : l’amination de surface et le dépôt de couches minces fonctionnalisées. Les deux types de modifications de surface induites ont été caractérisés par Spectroscopie de Photoélectrons induits par Rayons-X (XPS), Spectrométrie de Masse d’Ions Secondaires par Temps de Vol (ToF SIMS), spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (FTIR), Angle de Contact (CA), Microscopie à Force Atomique (AFM) et Microscopie Électronique à Balayage (MEB). Pour l’amination de surface, les résultats ont démontré l’importance de H2 et de ses espèces dérivées dans la fonctionnalisation de groupements amine sur la surface de polymère dans une DBD à la pression atmosphérique de N2-H2. De plus, les connaissances obtenues permettent d’envisager le contrôle et l’optimisation de la concentration et la spécificité de la modification de surface pour les groupements amine greffés en surface des polymères. Les couches minces fonctionnalisées obtenues en atmosphère de N2-C2H4 présentent une concentration en azote variable en fonction du ratio gaz réactif/gaz vecteur (C2H4/N2) tout en ayant une concentration d’amines constante. Les coefficients de collage et/ou la mobilité des différentes espèces présentes en fonction du temps de résidence dans la décharge mènent à différentes morphologies. L’ajout d’H2 dans la décharge conduit à la formation de nanoparticules et de nouvelles structures, appelées « nanobâtonnets », qui présentent des dimensions anisotropiques importantes (100-200 nm de diamètre pour 1-10 m de long). Finalement, la fonctionnalisation de surface obtenue avec une DBD à pression atmosphérique est une méthode efficace, peu coûteuse pour la création de modification de surface uniforme de groupements amine qui peuvent subséquemment être utilisés pour greffer diverses fonctionnalités chimiques utiles pour diverses applications.
The objective of this thesis was to develop surface modification processes using atmospheric pressure plasma for the surface functionalization of polymers with amino groups (NH2) for biomedical applications. Developing a process working at atmospheric pressure aims to eliminate the need for a pumping system, thus obtaining a technology that would be efficient and low cost for an industrial process. The plasma generation mode chosen was a dielectric barrier discharge (DBD). Two surface modification strategies were investigated: Surface plasma amination and plasma thin film deposition. The two different types of surface modifications were characterized by X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF SIMS), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Contact Angle goniometry (CA), Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). On one hand, surface plasma amination, results demonstrate the importance of H2 and its derived species for amino groups functionalization on the surface of polymers in an atmospheric pressure DBD in N2-H2. Moreover, the obtained knowledge allows now the possibility to control and optimize the surface density and surface modification specificity for amino groups. On the other hand, the functionalized thin films obtained in an atmosphere of N2-C2H4 reveals a highly variable nitrogen concentration as a function of the reactive gas/carrier gas (C2H4/N2) while the surface density in amino groups is constant. Sticking coefficients and/or surface mobility of the different species created as a function of time residence in the discharge lead to different coating morphologies. The addition of H2 in the discharge leads to the formation of nanoparticles and new structures, named “nanorods” that present anisotropic dimensions (100-200 nm in diameter for 1-10 m in length). Finally, atmospheric pressure DBD surface functionalization is an efficient and low cost technique for the creation of uniform surface modification with amino groups that can be later used to covalently graft various chemicals functionalities; chemical functionalities that can be used for various applications.

Maîtrise internationale bi-diplômante conjointe avec l'Université Toulouse III - Paul Sabatier et l'Université de Montréal, Maîtrise en co-tutelle
Le traitement de différents polymères issus de sources renouvelables est, depuis relativement récemment, un domaine de très fort intérêt dans les communautés scientifiques. Ce travail aborde le traitement de mousses de microfibrille de cellulose, issues de biomasses forestières, dans des décharges à barrière diélectrique dans l’hélium à la pression atmosphérique. Lorsque la mousse occupe l’entièreté de l’espace inter-électrodes, nous avons montré que la décharge s’amorce et se propage à travers la mousse. L’effet de dégazer la mousse avant le traitement par plasma s’avère aussi bénéfique à la production de décharge de type « homogène ». En effet, en situation dégazée, la décharge à 60 kHz révèle une caractéristique « homogène » tandis qu’à 10 kHz elle devient filamentaire. Toutefois, nettement moins de dommage sont observés sur la mousse sujette à une décharge à 10 kHz par rapport à celle à 60 kHz. En situations non dégazées, le relâchement d’espèces issues de l’air ambiant lors de l’enclenchement de la décharge augmente considérablement la puissance injectée et dissipée dans le plasma, générant plus de dommage qu’en conditions dégazées. Ces connaissances ont ensuite été appliquées à la modification des mousses à l’aide d’un précurseur d’hexaméthyldisiloxane pour ajuster leurs mouillabilités à l’eau et à l’huile. Lorsque la mousse occupait tout l’espace inter-électrodes, le régime de décharge filamentaire produit des dépôts très inhomogènes, bien souvent localisés au voisinage des régions endommagées. Au contraire, lorsque la mousse n’occupe qu’une partie du volume inter-électrodes, une décharge homogène a été observée, induisant une défibrillation des fibres cellulosiques. Ces conditions mènent néanmoins à des surfaces hydrophobes sur les surfaces supérieure et inférieure des mousses, tout en maintenant leur caractéristique oléophile. Ces travaux semblent donc prometteurs pour la séparation efficace d’huile des eaux usées à partir de matériaux verts, biodégradables, et renouvelables.
The treatment of different polymers issued from renewable sources has recently become of high interest in today’s scientific community. This work focused on the treatment of microfibrillated cellulosic foams, issued from wood biomass, in an atmospheric pressure dielectric barrier discharge in helium. When foams occupied all of gas gap volume, we demonstrated that the discharge ignites and propagates through the foams. The act of outgassing before plasma treatment has also been shown to be highly beneficial to the production of homogeneous glow-like discharges. Indeed, it was found that, in outgassed conditions, discharges occurring at a frequency of 60 kHz were glow-like, while those at 10 kHz were filamentary. However, significantly less damage was observed on the foams subjected to a 10 kHz discharge as opposed to those subjected to a 60 kHz discharge. In non-outgassed situations, we have also shown that the release of oxidising species originating from ambient air upon plasma ignition considerably increased injected and dissipated power in the plasma, in turn producing more damage than in outgassed conditions. This knowledge was then applied to the modification of these foams using a hexamethyldisiloxane precursor for plasma deposition to adjust their wettability to water and to oil. When foams occupied all of gas gap volume, the discharge regime was filamentary, and produced inhomogeneous coating, often very localised around damaged regions. When foams took up only a portion of gas gap volume, a homogeneous glow-like discharge was observed, inducing defibrillation of the cellulosic fibers. These conditions produced hydrophobicity on both the top and bottom surfaces of the foams, all while maintaining the foam’s characteristic oleophilicity. This supports the idea of selective adsorption of oily wastewater using a green, biodegradable, and renewable cellulosic product.