Rozprawy doktorskie: „A. porrum”

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Eavis, Roger Malcolm. "The effects of temperature and solar radiation on the growth and development of leeks (Allium porrum L.)." Thesis, Imperial College London, 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.309079.

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2

Bessoule, Jean-Jacques. "Les ACYL-CoA élongases d'Allium porrum : solubilisation, purification partielle, essais de reconstitution et analyse théorique de leur fonctionnement." Bordeaux 2, 1989. http://www.theses.fr/1989BOR22A06.

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Streszczenie:

Mise en evidence d'activite de synthese d'acides gras a tres longue chaine dans la membrane externe des mitochondries de levure, aucune activite d'elongation d'acyl-coas n'est mesuree a partir d'organelles purifiees (mitochondries, chloroplastes) de vegetaux superieurs. Les acyl-coa elongases du systeme endomembranaire des cellules d'epiderme d'allium porrum sont solubilisees par du triton x-100, deux activites distinctes sont mises en evidence, une allongeant preferentiellement le stearyl-coa, l'autre l'eicosanoyl-coa. La stearyl-coa elongase est purifiee par chromatographie sur colonne echangeuse d'ions et de filtration sur gel

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3

Quiroz, Cornejo Karen Vanessa. "Efecto de la temperatura y la concentración sobre la capacidad antioxidante del extracto acuoso del poro (Allium ampeloprasum L., variedad porrum)." Bachelor's thesis, Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2013. https://hdl.handle.net/20.500.12672/14665.

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Streszczenie:

Publicación a texto completo no autorizada por el autor Determina el efecto de la temperatura y la concentración sobre la capacidad antioxidante del extracto acuoso del Poro (Allium ampeloprasum L, variedad porrum). El presente estudio es de tipo Analítico, Experimental, Longitudinal, Prospectivo, de enfoque cuantitativo,la muestra biológica fue la Planta de Poro (Allium ampeloprasum L, variedad porrum) parte blanca y verde. Se elaboró un extracto acuoso al 25%. Al analizar la capacidad para reducir el radical DPPH, muestra que el poro verde ejerce un mejor poder reductor de radicales libres notablemente mayor, conforme se observa el valor CI 50 para el poro verde es de10.6 mg/ml, mientras que para el poro blanco es de 18.6 mg/ ml, lo que indica que con una concentración menor de la muestra, se logra alcanzar un 50% de reducción del DPPH. Se utilizó la prueba de t student para el análisis, se observó que el p-valor es 0.86, siendo mayor a 0.05 no es significativamente diferente. Las concentraciones de extracto acuoso de Poro parte blanca y parte verde, influyen en su capacidad antioxidante, pero, la temperatura ebullición no modifica esta capacidad. Tesis

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Moreau, Patrick. "Etude in vivo du transfert intermembranaire des lipides et des AGTC à la membrane plasmique de plantules étiolées d'Allium porrum L." Bordeaux 2, 1986. http://www.theses.fr/1986BOR22006.

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Streszczenie:

Les plantules etiolees d'a. Porrum representent le premier modele experimental qui permettra d'etudier in vivo chez les plantes, les mecanismes du transport intracellulaire des lipides et des acides gras. Par le biais des lipides membranaires, ce systeme permettra donc d'aborder l'etude des evenements qui dirigent et qui controlent la biogenese de la membrane plasmique chez un vegetal superieur.

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5

Sturbois, Bénédicte. "Transfert vésiculaire des lipides chez Allium porrum L. : effet de la température in vivo, reconstitution in vitro, isolement des intermédiaires vésiculaires." Bordeaux 2, 1996. http://www.theses.fr/1996BOR28416.

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6

Moreau, Patrick. "Etude in vivo du transfert intermembranaire des lipides et des AGTLC à la membrane plasmique de plantules étiolées d'Allium porrum L." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37599755f.

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7

Schneider, Florence. "Vers une modulation des cires épicuticulaires chez Allium Porrum L : inhibition du transfert et de la biosynthèse des acides gras à trés longue chaîne." Bordeaux 2, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR28368.

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8

Arnault, Claude. "Relations entre un insecte phytophage et sa principale plante - hôte : cas de la teigne (Acrolepiopsis assectella Z., Lépidoptère) et du poireau (Allium porrum L., Liliacée)." Lyon 1, 1986. http://www.theses.fr/1986LYO10041.

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9

Auger, Jacques. "Analyse et synthèse de substances allélochimiques des allium (liliacées) et synthèse d'analogues : applications à quelques comportements d'insectes inféodés ou non au poireau (allium porrum L.)." Tours, 1987. http://www.theses.fr/1987TOUR4012.

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Streszczenie:

L'odeur de poireau, a son émission, contient du thiosulfinate de propyle et peu ou pas de disulfures. Les fèces des a. A. Et p. X. Contiennent des disulfures. Différents produits de références et des analogues ont été synthétisés et testées en olfactométrie vis a vis des larves de plusieurs papillons. L'odeur des feces de a. A. Et p. X. Attire d. P. , parasitoide de ces espèces. L'incidence des différentes substances sur le comportement de ponte des adultes de a. A. Est etudiée.

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Arnault, Claude. "Relations entre un insecte phytophage et sa principale plante-hôte cas de la Teigne, Acrolepiopsis assectella Z., Lépidoptère, et du Poireau, allium porrum L., Liliacée." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb375955417.

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Bertho, Pascal. "La biogenèse de la membrane plasmique de plantules étiolées d'Allium Porrum L : les modalités de l'approvisionnement en lipides néosynthétisés : transport intracellulaire et adressage des lipides membranaires." Bordeaux 2, 1991. http://www.theses.fr/1991BOR22002.

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Perrier, Laurent Georges Henri Pierre. "Couplage entre adsorption et déformation en milieux microporeux." Thesis, Pau, 2015. http://www.theses.fr/2015PAUU3032/document.

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Streszczenie:

Cette thèse vise à caractériser l’influence d’une phase adsorbée sur les déformations instantanées en milieu microporeux qui se distinguent par la présence de pores de diamètres inférieurs à 2 nanomètres. Les charbons, activés ou naturels, les roches à faibles perméabilités, les argiles et de nombreux biomatériaux rentrent dans cette catégorie. Par la présence d'une grande surface spécifique (surface développée du milieu poreux, de l’ordre de 100 à 1000 m2/g), les matériaux microporeux peuvent piéger, sous forme adsorbée, une grande quantité de molécules de fluide avec des applications dédiées à la récupération d’hydrocarbure, au stockage géologique, à la séparation, la catalyse ou au transport de médicament. Pour ces matériaux microporeux, une déviation de la poromécanique classique, introduite par Biot, est attendue. Dans les plus petits pores, de taille nanométrique, ces molécules de fluide se trouvent fortement confinées et leurs interactions sont modifiées. Cet effet a comme conséquence un gonflement macroscopique du milieu poreux. Le gonflement in situ induit par adsorption dans les charbons naturels a été identifié comme étant la source principale de la chute d’injectivité de CO2 lors de la production assistée de CH4 dans des veines de charbon. Les matériaux poreux naturels et de synthèse sont généralement composés d’une double porosité: la microporosité où le fluide est piégé sous forme adsorbée et une méso ou macroporosité nécessaire pour assurer le transport de fluide vers les nanopores. Le gonflement induit par adsorption de la matrice referme la porosité de transport, réduit la perméabilité globale du système poreux. Ce travail présente un nouveau modèle poromécanique étendu permettant de prédire les gonflements induits par adsorption de gaz en tenant compte de la variation incrémentale de la porosité au cours du gonflement. Ce modèle est tout d’abord développé dans le cas de milieux poreux purement microporeux, homogènes et isotropes, saturés par un fluide en conditions isothermes et réversibles. Le modèle est ensuite étendu au cas d’un milieu poreux présentant une double porosité, c’est à dire une porosité d'adsorption et une porosité de transport. Il présente l’originalité de n’avoir aucun paramètre à identifier au cours du trajet de chargement. Les caractéristiques poromécaniques initiales et les quantités adsorbées sont les uniques paramètres du modèle. Dans cette étude, un développement d'une nouvelle technique expérimentale de mesures simultanées de quantités adsorbées et de déformations induites par adsorption est réalisé. Le nouveau banc d’essai met en jeu une technique manométrique de mesure d’isotherme d’adsorption couplée à une mesure de déformations en plein champ par corrélation d’images numériques. Après une étude complète des incertitudes de mesure, la montage est validé en comparant avec des mesures de quantités adsorbées de CH4 et de CO2 sur un charbon actif de référence obtenues par la technique gravimétrique. Le banc d’essai développé est ensuite utilisé pour tester le nouveau modèle poromécanique sur un charbon actif. Ce matériau présente la particularité de posséder à la fois une microporosité et une macroporosité importantes. Les mesures et les estimations de déformations induites par adsorption sont confrontées. Un très bon accord est obtenu, validant le modèle développé. Une étude d’un charbon naturel issu d’un réservoir naturel est enfin réalisée. L’obtention de cartes de déformation en plein champ permet de visualiser directement l'évolution du réseau de failles naturelles lors de l'adsorption de gaz et d’isoler des zones homogènes entre ces failles où le modèle développé peut s’appliquer. Là encore, une comparaison modèle-expérience présente un bon accord This research study aims at characterizing the influence of an adsorbed phase on the instantaneous deformations in microporous media (width pores < 2nm). Activated or natural carbons, tight rocks, clay, cementitious materials and numerous biomaterials such as bones are among these materials. In recent years, a major attention has been paid on these microporous materials because the surface-to-volume ratio (i.e., the specific pore surface) increases with decreasing characteristic pore size. These materials can trap an important quantity of fluid molecules as an adsorbed phase. This is important for applications in petroleum and oil recovery, gas storage, separation. For these microporous materials, a deviation from standard poromechanics, which was introduced by Biot 75 years ago, is expected. In very small pores, the molecules of fluid are confined. Interaction between molecules is modified. This effect, denoted as molecular packing, includes fluid-fluid and fluid-solid interactions and has significant consequences at the macroscale, such as instantaneous swelling. In-situ adsorption-induced coal swelling has been identified as the principal factor leading to a rapid decrease in CO2 injectivity during coal bed methane production enhanced by CO2 injection. Generally, natural and synthesised porous media are composed of a double porosity: the microporosity where the fluid is trapped as an adsorbed phase and a meso or a macro porosity required to ensure the transport of fluids to and from the smaller pores. If adsorption in nanopores induces instantaneous deformations at a higher scale, the matrix swelling may close the transport porosity, reducing the global permeability of the porous system or annihilating the functionality of synthesised materials. The point of view of poromechanic is a mean to understand this problematic. When a porous media is immersed in the gas, the classical poromechanic predicts the shrinkage of the media. This formalism have to extend to take account the adsorption phenomenon. A new poromechanical framework allowing adsorption induced strain predictions by taking into account the incremental variations of porosity upon swelling for pure microporous, isotropic and homogeneous materials saturated by a single fluid in reversible and isothermal conditions was developped. In this study, the model is then extended for double porous media presenting both a microporosity where the fluid is trapped as an adsorbed phase and a transport macroporosity. The porosities are defined by the classification of l'Internationnal Union of Pure and Applied Chemistry. In this study, a new experimental procedure is built for simultaneous measurement of both adsorption and swelling quantities by respectively a manometric technique and a full-field digital image correlation technique. The experimental procedure is applied to test the reliability of the proposed model for a commercial active carbon saturated with pure CH4 and pure CO2. The material has the particularity to present both a high microporosity and a high macroporosity. A good agreement is obtained in term of adsorption induced swelling quantities. Once the model validated, it is used to quantify the decrease of transport macroporosity induced by microporous matrix swelling. The last part is dedicated to the study of a natural carbon extracted from a mine with enhanced coal bed methane recovery potentialities. The material has the particularity to present three different porosities: a microporosity where the gas is trapped, a transport macroporosity and a natural cleat network also participating in the global transport. The obtaining of full-field displacement maps provides insight of the cleat network influence and helps to isolate homogeneous zones where the poromechanical model may be applied and compared to the experimental results. Here again, a good agreement is obtained in term of adsorption-induced swelling quantities

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Dugravot, S. "Les composés secondaires soufrés des Allium : Rôle dans les systèmes de défense du poireau et actions sur la biologie des insectes." Phd thesis, Université François Rabelais - Tours, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00113329.

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Les végétaux appartenant au genre Allium et notamment le poireau, Allium porrum, ont la caractéristique de produire des composés secondaires soufrés. A l'instar de nombreuses substances issues du métabolisme secondaire des plantes, ces composés soufrés semblent être impliqués dans les systèmes de défense naturelle des Allium. Les tests de toxicité réalisés sur différentes espèces d'insectes ont révélé que les substances volatiles soufrées émises par ces plantes, les thiosulfinates et leurs produits de dégradation, les disulfures et notamment le disulfure de diméthyle (DMDS) sont toxiques vis à vis de toutes les espèces testées. Le DMDS provoque la mort des insectes par un disfonctionnement mitochondrial via l'inhibition de la cytochrome oxydase conduisant à une forte diminution de la production d'ATP et de ce fait, à une perte de l'influx nerveux. Toutefois, les larves de la teigne du poireau, Acrolepiopsis assectella, lépidoptère spécialiste des Allium et notamment du poireau, sont nettement moins sensibles à ces substances soufrées que les autres espèces. Cet insecte a développé des mécanismes adaptatifs spécifiques mais pour l'instant inconnus lui conférant cette meilleure tolérance et donc la possibilité de se développer sur sa plante hôte riche en substances soufrées. Les composés secondaires soufrés produits de façon constitutive par les poireaux agissent très certainement dans la nature par des phénomènes d'anti-appétence, de répulsion et de toxicité et représentent alors un système de défense constitutive directe vis à vis des insectes non inféodés à ces plantes. Ce système de défense peut probablement expliquer pourquoi si peu d'espèces phytophages sont capables de se développer aux dépens du poireau. Lorsqu'il est attaqué de façon importante par la teigne du poireau, le poireau met en place une réponse se traduisant par une augmentation de la production de composés soufrés non volatils pouvant aboutir à une émission plus importante de substances soufrées volatiles. Cette réponse du poireau induite par l'attaque des teignes a des répercussions sur le comportement et les capacités de développement du lépidoptère spécialiste et semble ainsi représenter pour la plante un système de défense directe induite. Les composés soufrés volatils émis par le poireau en ayant un rôle très important dans le comportement de recherche de l'hôte par Diadromus pulchellus, parasitoïde spécialiste des chrysalides de teignes du poireau pourraient être également impliqués dans un phénomène de défense indirecte de la plante.

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Dersoir, Benjamin. "La physique du colmatage : de la particule colloïdale au bouchon." Thesis, Rennes 1, 2015. http://www.theses.fr/2015REN1S010/document.

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La formation de bouchon est un problème récurrent et presque inévitable lors de l'écoulement de solutions diluées dans des milieux poreux. Actuellement, on ne sait pas comment, à partir du processus initial de déposition de particules à la paroi, ces dernières s'accumulent dans le pore et finissent par le boucher. L'idée générale de ce travail est d'étudier la dynamique de formation de bouchon lors l'écoulement de particules colloïdales au sein de matériaux poreux modèles (canaux microfluidiques). Nous décrivons dans un premier temps, les différents phénomènes physiques impliqués dans la capture de particules et dans l'agrégation colloïdale. Nous faisons également une brève présentation des différentes techniques d'imagerie utilisées dans ce travail et des méthodes de préparation des solutions colloïdales ainsi que des dispositifs microfluidiques. Le troisième chapitre est consacré à l'étude du processus de colmatage en situation de fort confinement (2d). Nous avons identifié deux régimes de colmatage (régime de ''ligne'' et ''d'invasion''). Nous avons ensuite déterminé les processus de capture de particules à l'origine de ces deux régimes, à l'échelle de la particule. Nous avons montré que le processus de colmatage correspond à un phénomène d'auto-filtration. Alors que les premières particules sont capturées de manière « directe » par les parois du pore, la déposition de toutes les suivantes résulte systématiquement d'une interaction avec ces dernières. Finalement, nous avons abordé le colmatage de pore 3d, dont la hauteur est égale à la largeur du pore. Nous avons fourni une description détaillée de l'ensemble du processus de colmatage, à l'échelle du pore et de la particule. Nous avons déterminé les conditions d'adhésion des premières particules à la paroi du pore, les propriétés de croissance des agrégats, ainsi que la manière dont ils se connectent pour obstruer le pore. Nous avons montré que cette dynamique de formation conduit à une structure finale de bouchon très ténue Clog formation is a recurring and almost inevitable issue when dilute solution of particles flows in porous media. Currently, we do not know how, from the initial process of particle deposition on the pore wall, particles accumulate in the pore leading to its blocking. The main idea of this work is to study the dynamics of the clog formation, when colloidal particles flow through a single pore (microfluidics channels). In a first part, we describe the various physical phenomenon involved in the particle capture and the colloidal aggregation. We also describe briefly the imaging techniques used in this work as well as the colloidal solution and micro-fluidics chips preparation. The third chapter is devoted to the study of the clogging process in high confinement (2d). We identified two clogging regimes (“line” and “invasion”). We then studied the underlying capture mechanisms, at the particle scale, related to both clogging regimes. We showed that the blockage process corresponds to a self-filtration process. The first particles are captured “directly” by the pore walls, while the deposition of all the following ones systematically results from hydrodynamic interactions with those first still particles. Finally, we addressed the clogging of a 3d pore, in which the height of the pore is equal to its width. We gave a detailed description of the whole clogging process at the pore and at the particle scale. We provided the conditions for the adhesion of the first particles on the pore walls, the properties of subsequent aggregates growth, and how the aggregates eventually merge in order to block the pore. We showed that this dynamics of formation leads to a very loose clog structure

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Satken, Bauyrzhan. "Adsorption/Retention of Polymer Solution in Porous Media." Thesis, Bordeaux, 2021. http://www.theses.fr/2021BORD0145.

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L'un des problèmes majeurs rencontré lors de l'injection de polymère pour l'EOR est la perte de polymère pendant l'injection due à la rétention / adsorption ainsi que le possible endommagement du réservoir du à des phénomènes mécaniques. Aussi, les compagnies pétrolières cherchent à minimiser cette perte de polymère.Pour comprendre la rétention des polymères dans les roches réservoirs, nous avons réalisé plusieurs études expérimentales « coreflood » en étudiant l'influence de la nature des polymères et de la perméabilité des roches (perméabilité élevée et intermédiaire pour des grès de Bentheimer et Berea), le poids moléculaire des polymères (faible et élevé) et la concentration de polymère (de diluée à semi-diluée).Dans des conditions monophasiques et à haute perméabilité, nous montrons que la rétention du polymère corrigée du volume de pore inaccessible (IPV) dépend du régime de concentration du polymère: la rétention augmente rapidement avec la concentration en polymère (Cp), en régime dilué et augmente plus faiblement dans le régime semi-dilué. De plus, l'utilisation d'un polymère de faible poids entraîne une perte de matière élevée et, dans le cas d'un poids moléculaire élevé et d'une faible perméabilité, un colmatage du milieu est mis en évidence.De plus, des expériences diphasiques en condition tertiaire ont été réalisées dans des conditions de mouillabilité à l’eau et intermédiaire. La première série d'expériences a été réalisée sur le milieu poreux natifs de Bentehimer mouillables à l'eau. La deuxième série d'expériences a été réalisée en modifiant d'abord la mouillabilité des mêmes milieux poreux, en les soumettant à un vieillissement en présence de pétrole brut pour altérer la mouillabilité initiale.Nos résultats montrent principalement que la rétention du polymère diminue lorsque l'huile est présente dans le système poreux en raison d'un volume poreux inaccessible occupé par l'huile résiduelle. Cependant, la rétention est encore plus faible dans les milieux poreux de mouillabilité intermédiaire car la surface des pores est partiellement couverte d'huile. Une explication phénoménologique est proposée qui soutient les comportements observés One of the major issues of polymer flooding in EOR is the loss of polymer material during injection due to retention/adsorption and even the formation damage because of other mechanical phenomena. So, operating companies usually look for minimizing this polymer loss.To understand the retention of polymers in reservoir rocks, we carried out several coreflood experimental studies by investigating the influence of rock nature and permeability (high and intermediate permeability considering Bentheimer and Berea sandstones), polymer molecular weight (low and high), and concentration of polymer solutions (from dilute to semi-dilute).Under monophasic conditions and high permeability, we show that the polymer retention if corrected for inaccessible pore volume (IPV) depends on the polymer concentration regime: retention increases rapidly with polymer concentration (Cp), in the dilute regime and increases then very weakly in the semi-dilute regime. Moreover, the use of low polymer weight results in a high material loss, and in the case of high molecular weight and low permeability, plugging is evidenced.Besides, diphasic tertiary experiments were performed under water-wet and intermediate wet conditions. The first set of experiments was performed on the native water-wet Bentheimer porous medium. The second set of experiments was performed by altering first the wettability of the same porous media, by submitting them to ageing in presence of crude oil.Our results mainly show that the polymer retention decreases when the oil is present in the porous system due to additional inaccessible pore volume as added volume is now occupied by residual oil. However, the retention is even smaller in intermediate wet porous media because the pore surface is partially filled by oil. A phenomenological explanation is proposed that supports such observed behaviors

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Menard, Samuel. "Périphérie triac à base de silicum poreux." Thesis, Tours, 2014. http://www.theses.fr/2014TOUR4022/document.

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

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Sapin, Paul. "Etude expérimentale de l'ébullition en masse dans un milieu poreux modèle." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/12148/1/sapin_partie_1_sur_2.pdf.

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Ce travail propose une étude expérimentale de l'ébullition en masse dans une structure poreuse modèle. L'objectif est d'approfondir la compréhension des transferts de chaleur dans un écoulement diphasique avec changement de phase liquide-vapeur en milieu poreux, en liaison avec la problématique de la gestion des accidents graves dans les réacteurs nucléaires. A la suite d'un dysfonctionnement sur le circuit de refroidissement d'un réacteur nucléaire, l'augmentation de la température au sein du cœur provoque l'effondrement des tubes contenant le combustible. Il en résulte la formation d'un lit de débris chaud, assimilable à un milieu poreux dégageant une puissance thermique importante, qui peut être refroidi efficacement par renoyage avec de l'eau. Cela engendre des mécanismes d'ébullition intenses qu'il convient de modéliser proprement pour estimer les chances de succès du renoyage. Notre étude vise à caractériser les échanges de chaleur à l'échelle du pore en fonction des caractéristiques de l'écoulement local. Une partie importante du travail a été consacrée à la mise au point du dispositif expérimental. Le cœur du dispositif est un milieu poreux bidimensionnel formé de cylindres disposés aléatoirement entre deux plaques de céramique. Chaque cylindre est une sonde à résistance de platine, utilisée non seulement pour fournir la puissance thermique désirée mais aussi pour mesurer la température de l'élément : chaque élément chauffant est contrôlé individuellement ou en groupe à l'aide d'un système d'asservissement temps réel. La plaque supérieure étant transparente, la distribution des phases au sein du poreux est obtenue par visualisation haute vitesse. L'acquisition d'images et les mesures thermiques permettent de caractériser l'échange de chaleur effectif local en fonction du régime d'ébullition. Deux configurations principales ont été étudiées. Dans la première, le milieu est initialement saturé en liquide et chauffé jusqu'à l'apparition de la vapeur et l'obtention de différents régimes d'ébullition. Ceci a notamment permis d'établir des courbes de Nukiyama en milieu confiné. Dans la seconde, dite de renoyage, le liquide est injecté dans le milieu sec et surchauffé initialement. Ceci a permis de caractériser la dynamique du renoyage et de visualiser les régimes d'écoulement rencontrés. Les résultats sont discutés en relation avec le modèle macroscopique à non-équilibre thermique local actuellement le plus avancé pour l'étude de ces différentes situations d'ébullition.

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Vincent, Patrick. "Trafic intracellulaire des phospholipides du système endomembranaire chez un végétal supérieur Allium porrum L. : étude de la relation synthèse-transport de la phosphatidylsérine à la surface cellulaire. Caractérisation chez ce végétal d'ADNc codant pour des protéines membres potentiels de la famille des SNAREs Ykt6p, impliquée dans le transport RE-Golgi." Bordeaux 2, 2000. http://www.theses.fr/2000BOR28816.

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Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'étude de la biogenèse de la membrane plasmique des végétaux supérieurs, sur le modèle des plantules étiolées d'Allium porrum. La membrane plasmique des eucaryotes est nrichie en phosphatidylsérine, où elle joue un rôle fondamental dans diverses activités biologiques, notamment dans le trafic membranaire mettant en relation la cellule avec le milieu extracellulaire. Les études menées sur la relation entre la synthèse et le transport de la phosphatidylsérine à la surface cellulaire ont permis d'envisager le fait que ce phospholipide peut y avoir une double origine : vésiculaire, en provenance de la voie réticulum endoplasmique-Golgi-membrane plasmique, par une activité de synthèse à la surface cellulaire. Les espèces à acides gras à très longues chaînes sont triées et acheminées prioritairement vers la voie de sécrétion. Elles sont synthétisées en amont dans le réticulum endoplasmique par une activité d'échange de base, mais également dans la membrane plasmique avec la même activité enzymatique. Afin de caractériser des vésicules riches en phosphatidylsérine, formées et isolées dans un système acellulaire à partir du réticulum endoplasmique, des travaux ont été initiés sur la recherche d'ADNc codant pour des protéines membres potentiels de la famille des SNAREs Ykt6p. Chez l'animal et la levure, cette famille est impliquée dans le ciblage spécifique des vésicules issues du RE et destinées à l'appareil de Golgi The work presented in this thesis concerns the study of the biogenesis of the plasma membrane in higher plants, on the model of Allium porrum. The plasma membrane of the eukaryotes is enriched in phosphatidylserine, where it plays a fundamental role in various biological activities, notably in the membrane traffic, allowing for exchanges in the extracellular environment. The studies carried out on the relationship between the synthesis and the transport of this phospholipid to the cellular surface, have demonstrated that there may be two different origins : vesicular, through the endoplasmic reticulum-Golgi apparatus pathway, and locally, by synthesis activity on the plasma membrane. Very long chain fatty acid species are sorted and directed in priority towards the secretion pathway. They are synthetized in the endoplasmic reticulum by a Base exchange activity, but also at the cellular surface with the same enzyme activity. In order to characterise vesicles which are rich in phosphatidylserine, formed and isolated from the endoplasmic reticulum in an cell-free system, studies have been carried out on the research of cDNA coding for proteins which are potentially members of Ykt6p SNAREs. In animals and yeast cells, this family is involved in the specific targeting of vesicles which come from the endoplasmic reticulum and which are to be used in the Golgi apparatus

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Mathiaud, Romain. "Synthèse et structuration de disulfure de germanium en présence de liquides ioniques et de tensioactifs." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20088/document.

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L'obtention de manière contrôlée de matériaux chalcogénures nanostructurés et possédant une surface spécifique importante ou fonctionnalisée est un défi très intéressant. En alliant une surface spécifique élevée à la polarisabilité des surfaces chalcogénures ou en élaborant des matériaux fonctionnalisés, on peut espérer une percée dans de nombreux domaines comme la catalyse, la séparation gazeuse, l'électrochimie, le photovoltaïque ou l'optique... L'objectif de cette thèse était de développer des voies de synthèse du disulfure de germanium (GeS2) par chimie douce à température et pression ambiantes. Pour cela, nous avons utilisé deux agents sulfurants, le sulfure de dihydrogène (H2S) et le thioacétamide que nous avons fait réagir avec du tétraéthoxyde de germanium en présence d'un solvant. Les synthèses ont été réalisées en l'absence ou en présence d'un structurant, le plus souvent un liquide ionique (LI). Les synthèses sans structurant ont permis l'obtention de nanoparticules de GeS2 amorphes ou nano-organisées de 20 à 35 nm de diamètre et de surface spécifique intéressante (320 m2.g-1 avec H2S, 270 m2.g-1 avec le thioacétamide). Les synthèses réalisées en présence de LI conduisent à des matériaux hybrides contenant GeS2 et le cation du LI utilisé, de formule générale 0.2GeS2-0.8 cation organique. Les particules obtenues de taille micrométrique et présentant de très faibles surfaces spécifiques ont une morphologie qui dépend de la nature du cation organique impliqué dans la synthèse (sphères ou roses des sables). Des mesures XPS montrent la présence de liaisons Ge-S- au sein de l'hybride. L'utilisation de lithium de bis(trifluorométhanesulfonyl)imide nous a conduit à synthétiser un matériau GeS2-Li dont la conductivité de ~10-10 S.cm-1 est celle d'un sel ionique. En l'absence de solvant et en faisant jouer au LI le rôle de solvant et de structurant, nous avons pu préparer le premier iono-chalcogel qui, après optimisation, pourrait conduire à un matériau poreux. Par ailleurs, l'utilisation d'un structurant non ionique, l'hexadecylamine (HDA), au-delà de sa concentration micellaire critique, a conduit à l'obtention d'un matériau hybride nanométrique (environ 15 nm) qui possède non seulement une surface spécifique intéressante (130 m2.g-1) mais surtout une porosité intra-granulaire. En résumé, ce premier travail exploratoire nous a permis d'obtenir, selon le procédé de chimie douce choisi, du disulfure de germanium sous forme soit de nanoparticules aux surfaces spécifiques intéressantes, soit de particules présentant une certaine porosité intragranulaire, soit de matériaux hybrides où un cation organique interagit avec GeS2 The controlled elaboration of nanostructured chalcogenides with high specific area or functionalized surface is an interesting challenge. Breakthrough in various domains such as catalysis, gas separation, electrochemistry, photovoltaics or optics can be achieved by the production of chalcogenide materials with functionalized surface or high specific area coupled with high polarisability.The aim of the thesis was to develop new soft chemistry routes for the synthesis of germanium disulfide at room temperature and pressure. Two sulfur precursors, i.e. hydrogen sulfide (H2S) and thioacetamide, and a germanium precursor, the tetraethoxigermanium were used for the syntheses. The syntheses were carried out either in the presence or in the absence of a template, in most case an ionic liquid (IL).Syntheses without templating agent led to amorphous or nano-organized GeS2 nanoparticles of 20 to 35 nm in diameter and interesting specific areas (320 m2.g-1 with H2S, 270 m2.g-1 with thioacetamide). Hybrid materials comprising GeS2 and LI cation with a general formula 0.2GeS2-0.8 organic cation were obtained in the presence of IL. The obtained particles of nanometric sizes and with hardly any specific area have a morphology that depends on the nature of the organic cation present during the synthesis, i .e. spheres or gypsum rosette-like particles. XPS measurements indicate the presence of Ge-S- bonds in the hybrid material. The use of lithium de bis(trifluorométhanesulfonyl)imide led to the elaboration of a GeS2-Li material which conductivity of ~10-10 S.cm-1 is that of an ionic salt.A first iono-chalcogel which could lead after optimization to a porous chalcogenide has been elaborated when using the IL as both the solvent and the templating agent and in the absence of any other solvent. The use of hexadecilamine (HDA) above its critical micellar concentration, led to hybrid nanoparticles of 15 nm in size with interesting specific area (130 m2.g-1) but also intra-granular porosity.In conclusion, this exploratory work led to the elaboration of GeS2 either as naoparticles with high specific area or particles with intragranular porosity or finally hybrid materials with GeS2 interacting with an organic cation, the final product depending upon the chosen soft chemistry route.Keywords: chalcogenide, ionic liquid, organic-inorganic hybrid, morphology, soft chemistry

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Lehoux, Alizée. "Imagerie par résonance magnétique du transport et de la rétention des colloïdes dans les sols." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1131/document.

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La prévision du transport et de la rétention des colloïdes représente un enjeu environnemental majeur car ces particules peuvent entraîner des polluants adsorbés ou bien être des polluants eux-mêmes. Les modèles utilisés actuellement pour prédire le devenir des colloïdes dans les sols sont basés sur des mécanismes déduits des courbes de percée (évolution de la concentration en fonction du volume de pore ou du temps) après injection de particules dans une colonne de milieu poreux. Le but de cette thèse est de compléter cette compréhension avec des mesures internes grâce à l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM).L’IRM permet de mesurer la distribution 1D et/ou 2D de particules super-paramagnétiques le long d’un échantillon pendant une expérience de transport dans un milieu poreux. Le couplage de cette technique avec l'étude des courbes de percée donne une approche globale. Nous avons effectué plusieurs expériences de transport dans des colonnes de milieux poreux de complexité de porosité croissante : billes de verre, sable, agrégats de sol, et sol non perturbé.A partir des expériences de transport dans les milieux poreux modèles saturés, nous avons montré que la dispersion est moins importante que la théorie le prévoit et qu’elle est fortement dépendante des effets d’entrée dans la colonne. Cette dépendance est aussi observée pour les mécanismes d’adsorption. Les expériences dans les agrégats de sol ont montré une forte adsorption et un relargage constant, dépendants de la vitesse d’injection. Finalement, des expériences de pluie dans des colonnes de sol non perturbé insaturé ont permis de suivre l’évolution des teneurs en eau et en particules dans le temps The ability to predict transport and retention of colloidal particles is a major environmental concern as such particles can carry adsorbed pollutants towards the groundwater or be pollutants themselves. The models currently used to predict the fate of colloids in soils are based on mechanisms inferred from breakthrough curves (evolution of concentration as a function of pore volume or time) after injection of particles into a column of porous media. In this thesis we aim to complement this comprehension with internal measurements by Magnetic Resonance Imaging (MRI).MRI provides 1D and/or 2D distribution of contrast agent particles in time along the sample axis during transport experiment through a porous medium. This technique, together with the study of breakthrough curves gives a global approach. We performed several transport experiment in columns of porous media of increasing complexity: glass beads, sand, soil aggregates, and undisturbed soil.From transport experiments in model porous media we show that dispersion is less important than expected and strongly dependent on entrance effects in the column. This dependence is also observed for adsorption. Experiments in soil aggregates showed a strong adsorption but also a constant release, dependent on the flow rate. Finally, rain experiments in undisturbed sol columns allowed following water content and particles as a function of time

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Canseco, Ruiz Vladimir. "Transport de colloïdes en milieu poreux : étude expérimentale." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13822/document.

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La thèse traite du transport de particules colloïdales en milieu poreux. L'influence des propriétés physico-chimiques et hydrodynamiques sur le dépôt et détachement de particules de latex a été étudiée en réalisant des expériences durant lesquelles des grandeurs macroscopiques (concentration dans les effluents, réduction de perméabilité) et microscopiques (variation de porosité par atténuation gamma) ont été mesurées This thesis deals with colloidal particle transport in porous media. The influence of physicochemical and hydrodynamic conditions on the deposition and detachment of latex particles was studied by performing a series of experiments during which macroscopic (effluent concentration, permeability reduction) and microscopic (porosity variation) properties were measured

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Campesi, Renato. "Synthèse, caractérisation et étude des propriétés thermodynamiques d'hydrogénation de nanocomposites matériaux poreux / métaux-alliages." Phd thesis, Université Paris-Est, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00461689.

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

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Glass, Joseph. "Modelling and optimisation of metal foam integrated heat exchangers for power electronics cooling." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2021. http://www.theses.fr/2021GRALI007.

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Il y a plusieurs décennies, l'électronique de puissance (PE) est devenue une discipline importante dans le monde de l'électrotechnique.Grâce aux progrès technologiques réguliers, à savoir l'utilisation de matériaux à "wide band gap" pour les semi-conducteurs, les dispositifs PE sont devenus plus compacts et efficaces, mais cela a malheureusement entraîné une gestion thermique réduite. Ainsi, dans le cadre d'un effort collaboratif entre G2Elab, LEGI et SIMAP, ce travail a étudié l'utilisation de la mousse métallique comme nouvel échangeur de chaleur utilisé dans un système de refroidissement à convection forcée qui peut être intégré dans des modules PE pour un refroidissement supérieur. Les mousses métalliques sont légères, ont de faibles densités, des surfaces spécifiques élevées, une structure à cellules ouvertes et de bonnes propriétés thermiques. Ils sont typiquement classés par leur porosité (ε), leur densité de pores (PPI, pores par pouce) et par le diamètre des fibres solides (df). Les avantages du transfert de chaleur proviennent de la possibilité d'une surface spécifique accrue par rapport à d'autres échangeurs de chaleur, tels que des microcanaux, et de la microstructure tortueuse qui génère des turbulences d'écoulement et améliore les transferts de convection dans le fluide de refroidissement. Les performances thermiques ont été modélisées en développant un modèle analytique qui considérait les échangeurs de chaleur comme un réseau de résistances en série. Ceci a été réalisé en simplifiant les équations LTNE qui régissent le transfert d'énergie à travers les phases solide et fluide. Le modèle a été initialement comparé aux simulations numériques et aux résultats expérimentaux de la littérature scientifique, où il a bien fonctionné. Comme niveau supplémentaire de validation, un banc d'essai expérimental a été conçu et assemblé in-house. Les performances thermiques ont été vérifiées en utilisant des thermocouples pour mesurer le profil de température des phases solide et fluide, et les propriétés hydrauliques ont été trouvées en mesurant la chute de pression à travers les échangeurs de chaleur. Les résultats analytiques et expérimentaux concordaient bien les uns avec les autres, s'écartant en moyenne de moins de 10%. Le modèle a ensuite été utilisé pour optimiser les propriétés physiques des mousses afin de produire un échangeur de chaleur qui maximise les performances thermiques tout en minimisant la puissance hydraulique requise. Les résultats montrent que pour une perte de charge de 50 kPa, la résistance thermique d'un échangeur de chaleur en mousse métallique est de 0,127 K/W. Les mousses métalliques sont donc un matériau d'échangeur de chaleur viable et le modèle proposé dans ce travail peut être utilisé comme un moyen rapide et peu coûteux d'optimisation des performances Several decades ago, power electronics (PE) emerged as an important discipline in the world of electrical engineering. Thanks to regular technological advancements, namely the use of "wide band gap" materials for semiconductors, PE devices have become more compact and efficient, but this has unfortunately resulted in a reduced thermal management. Thus, as a collaborated effort between G2Elab, LEGI and SIMAP, this work has studied the use of metal foam as a novel heat exchanger used in a forced-convection cooling system that can be integrated into PE modules for superior cooling. Metal foams are lightweight, have low densities, high specific surface areas, an open-celled structure and good thermal properties. They are typically categorised by their porosity (ε), their pore density (PPI, pores per inch) and by the diameter of the solid fibres (df). The advantages to heat transfer arise from the possibility of an increased specific surface area over other heat exchangers, such as microchannels, and from the tortuous microstructure that generates flow turbulence and improves convective transfers within the coolant. Thermal performances were modelled by developing an analytical model that considered the heat exchangers as a network of resistances in series. This was achieved by simplifying the LTNE equations that govern energy transfer through the solid a fluid phases. The model was initially compared with numerical simulations and experimental results from the scientific literature, where it performed well. As an additional level of validation, an experimental test bench was designed and assembled in-house. Thermal performances was ascertained by using thermocouples to measure the temperature profile of the solid and fluid phases, and hydraulic properties were found by measuring the pressure drop across the heat exchangers. Analytical and experimental results agreed well with each other, deviating on average by less than 10%. The model was then used to optimise the foams physical properties in order to produce a heat exchanger that maximises thermal performances whilst minimising the required hydraulic power. The results show that for a pressure drop of 50kPa, the thermal resistance of a metal foam heat exchanger is 0.127 K/W. Metal foams are thus a viable heat exchanger material and the model proposed in this work can be used as a quick and inexpensive means of performance optimisation

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Chahlafi, Miloud. "Modélisation du rayonnement thermique dans un coeur de réacteur nucléaire dégradé en présence de vapeur et de gouttes d'eau." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00649477.

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L'objectif de cette thèse est de proposer une modélisation du rayonnement thermique dans un réacteur nucléaire au cours d'un accident grave conduisant à la dégradation des crayons combustibles. Un réacteur étant refroidi par de l'eau, le rayonnement se fait en présence de vapeur et de gouttes d'eau. Le modèle de rayonnement est construit à partir d'expériences de dégradation de crayons fossiles, réalisées sur le réacteur expérimental PHEBUS.Les configurations géométriques accidentelles de grappes de 21 crayons dégradés ont pu être caractérisées en trois dimensions à partir d'images issues de tomographies. Les propriétés radiatives homogénéisées de ces configurations ont été complètement caractérisées à partir de la fonction de distribution cumulée d'extinction Gext et de la fonction de phase de diffusion p. Ces fonctions ont été précisément calculées par une méthode de Monte Carlo. Gext, qui n'est pas de type exponentiel, ne suit pas la loi de Beer. p dépend fortement des angles d'incidence et de diffusion. A partir de l'équation de transfert radiatif généralisée à des milieux non Beeriens, introduite par Taine et al., un tenseur des conductivités radiatives a été déterminé par une méthode de perturbations, en supposant dans une première étape la phase fluide transparente. Les conductivités radiatives axiales et radiales ont été exprimées avec précision en fonction de la porosité, de la surface spécifique et de l'absorptivité locale du milieu poreux. Dans une deuxième étape, une équation de transfert radiatif à trois températures a été établie. Dans ce modèle, les effets de la phase fluide sur le rayonnement ont été couplés aux effets des parois. Les propriétés radiatives de la vapeur et des gouttes d'eau sont calculées en utilisant respectivement le modèle CK et la théorie de Mie, dans les conditions thermohydrauliques typiques des accidents de réacteur. Les flux radiatifs s'expriment en fonction de flux conductifs couplés caractérisés par des conductivités radiatives associées aux champs de températures de chaque phase. Les puissances volumiques échangées par rayonnement entre les phases sont aussi calculées à partir de ce modèle.

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Mauray, Alexis. "Etude des propriétés de transport de mousse dans des modèles de milieux poreux." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAI120/document.

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En récupération assistée du pétrole (EOR), des mousses sont injectées dans des milieu poreux pour améliorer l’efficacité de l’extraction. L’intérêt est d’éviter les digitations visqueuses, la mousse possédant une forte viscosité effective à faible nombre capillaire (Ca). Les mousses sont produites par co-injection de gaz et de solutions aqueuses de tensio-actifs. Cette thèse se propose de comprendre les mécanismes de formation et de transport de mousse en milieu poreux à travers un micromodèle hétérogène fabriqué en NOA. Les études de formation de mousse sont envisagées de deux manières. La première consiste à étudier une co-injection de deux fluides dans un milieu poreux grâce à un jet généré au centre du système. Cette expérience nous permet de constater qu’une dispersion des deux phases est visible pour des nombres capillaire d’injection plus grand que 10-5. Une deuxième expérience d’injection directe d’un train de bulle dans un milieu poreux montre que les bulles se divisent jusqu’à atteindre un diamètre proche de la taille des pores, pour des Ca suffisamment importants. Par ailleurs, nous avons étudié les propriétés de transport d’une mousse dans un milieu poreux. Des mesures directes montrent que la pression générée par l’écoulement peut être jusqu’à 3000 fois plus importante que la pression due à de l’eau à même débit d’injection pour Ca=10-6. Ce rapport diminue fortement avec le nombre capillaire. Une analyse des chemins parcourus par observation directe souligne que pour des faibles débits relatifs de gaz, seuls quelques chemins sont actifs. Il se trouve cependant qu’une augmentation de Ca ou du débit relatif de gaz conduisent à une homogénéisation du balayage de la mousse dans le milieu. A travers différents modèles de simple canaux droits à section constante ou variable, nous notons que la différence de pression créée par une seule bulle suit la loi de Bretherton en Ca^{2/3}. Cependant, la présence de constrictions conduit à l’existence d’un seuil en pression en-dessous de Ca=2.10-4, et donne lieu à des écoulements intermittents. Enfin, nous présentons des observations de formation et transport de mousse en présence d’huile. Nous constatons alors que la présence d’huile n’a pas d’impact notable pour la solution de tensio-actifs, que ce soit sur la formation ou le transport In enhanced oil recovery (EOR), foams are injected in porous media to improve oil recovery efficiency. The objective is to limit viscous fingering thanks to the high effective viscosity of the foam at low capillary number Ca. Foam is produced by the co-injection of a gas and a solution of surfactants. This thesis focuses on foam formation and transport mechanisms in model porous media using a heterogeneous micromodel made in NOA. Foam formation is studied using two different approaches. The first one consists in studying a co-injection of two fluids thanks to a jet flowing in the center of the system. This experiment shows that the less wetting fluids is dispersed in the other one when the capillary number is higher than 10-5. A second set of experiments is conducted by injected a pre-formed train of big bubbles in model a porous media. The bubbles divide until they reach a diameter of the order of to the pore size, for high enough capillary numbers Ca. Besides, we studied the transport properties of foam in similar model porous media. Direct measurements show that the pressure drop induces by the flow can be at Ca=10-6 as high as 3000 times the pressure corresponding to water injected at the same injection flow rate. This ratio decreases with capillary number. An analysis of the preferential paths by direct observations shows that, for low relative gas flow rate, only a few paths are active. However, an increase of the capillary number or if relative gas flow rate leads to a homogenization of the flow in the medium. Thanks to different simple models of straight or wavy channels, we measure that the pressure drop induced by a single bubble is in good agreement with Bretherton’s law, and scales as Ca2/3. However, in wavy channels the pressure drop due to a single bubble deviates from this prediction and exhibits a plateau at Ca lower than 10-4. In this regime, the motion of the bubble is usually intermittent. Finally, we focus on foam formation and transport properties in presence of oil. Our observations lead to the conclusion that for our setup and surfactant formulations, oil has a negligible influence

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Villemot, François. "Adsorption et transport dans des solides poreux hiérarchisés." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2014. http://www.theses.fr/2014ENCM0013.

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Les solides poreux hiérarchisés possèdent une porosité multi-échelles ordonnée. Ils contiennent des petits pores, qui leur confèrent des propriétés remarquables pour de nombreuses applications.De plus grands pores, qui favorisent la diffusion de molécules au sein de la structure poreuse, sont connectés à ces petits pores.Dans cette thèse, des simulations moléculaires ont été utilisées pour étudier l'adsorption d'un fluide simple dans plusieurs types de solides poreux hiérarchisés. Ces résultats sont ensuite comparés à des prédictions théoriques. L'utilisation de mesures d'adsorption pour caractériser la porosité de ces solides est également étudiée. La validité de modèles existants est discutée, et une nouvelle méthode de caractérisation est proposée. Le transport dans des matériaux multi-échelles est modélisé grâce à une approche sur réseau, décrivant à la fois le transport et l'adsorption. Les paramètres utilisés sont obtenus à partir des simulations, ce qui permet de ne pas faire d'hypothèses sur le type d'écoulement Hierarchical porous solids possess an ordered, multiscale porosity. They contain small pores, which enable remarkable properties towards many applications. Larger pores, which enhance diffusion inside the porous structure, are connected to the smaller pores.In this thesis, molecular simulations are used to study adsorption of a simple fluid inside different types of hierarchical porous solids. These results are then compared to theoretical predictions. Use of adsorption measurements as a characterization technique is also studied. The validity of existing models is discussed, and a new characterization method is proposed.Transport in multiscale materials is modeled by a lattice approach, describing both transport and adsorption. The parameters used in this model are obtained from simulations, so that no assumption on the flow regime has to be made

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Lind, Nordgren Eleonora. "A study of tailoring acoustic porous material properties when designing lightweight multilayered vehicle panels." Doctoral thesis, KTH, MWL Marcus Wallenberg Laboratoriet, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-100701.

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The present work explores the possibilities of adapting poro-elastic lightweight acoustic materials to specific applications. More explicitly, a design approach is presented where finite element based numerical simulations are combined with optimization techniques to improve the dynamic and acoustic properties of lightweight multilayered panels containing poro-elastic acoustic materials. The numerical models are based on Biot theory which uses equivalent fluid/solid models with macroscopic space averaged material properties to describe the physical behaviour of poro-elastic materials. To systematically identify and compare specific beneficial or unfavourable material properties, the numerical model is connected to a gradient based optimizer. As the macroscopic material parameters used in Biot theory are interrelated, they are not suitable to be used as independent design variables. Instead scaling laws are applied to connect macroscopic material properties to the underlying microscopic geometrical properties that may be altered independently. The design approach is also combined with a structural sandwich panel mass optimization, to examine possible ways to handle the, sometimes contradicting, structural and acoustic demands. By carefully balancing structural and acoustic components, synergetic rather than contradictive effects could be achieved, resulting in multifunctional panels; hopefully making additional acoustic treatment, which may otherwise undo major parts of the weight reduction, redundant. The results indicate a significant potential to improve the dynamic and acoustic properties of multilayered panels with a minimum of added weight and volume. The developed modelling techniques could also be implemented in future computer based design tools for lightweight vehicle panels. This would possibly enable efficient mass reduction while limiting or, perhaps, totally avoiding the negative impact on sound and vibration properties that is, otherwise, a common side effect of reducing weight, thus helping to achieve lighter and more energy efficient vehicles in the future. QC 20120815

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Layan, Elodie. "Combinaison de la chimie sol-gel et des fluides complexes pour synthétiser des catalyseurs monolithiques à porosité multi-échelle dédiés à la remédiation environnementale." Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0321.

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Les architectures poreuses hiérarchisées sont largement étudiées du fait de leurs caractéristiques uniques à l’égard de la catalyse hétérogène, le traitement de l’air et de l’eau, le stockage et la conversion de l’énergie, etc. Ces matériaux offrent en effet un transport de matière optimisé, un captage de lumière exalté, de hautes surfaces spécifiques et une porosité ouverte. Employées en tant que support catalytique, les architectures poreuses hiérarchisées permettent l’amélioration des propriétés catalytiques habituellement rencontrées chez leurs analogues à porosité monomodale. En particulier, la combinaison de la macroporosité ouverte (pores dont la taille est supérieure à 50 nm) et de la mésoporosité (2 nm < taille de pore < 50 nm) est considérée comme une alternative intéressante. Les macropores permettent en effet un accès facilité aux pores de plus petite taille, par des phénomènes de convection, tandis que les mésopores offrent une grande surface spécifique. C’est pourquoi notre objectif est de concevoir de nouvelles architectures inorganiques hiérarchisées présentant une porosité multi-échelle (micro-, méso-, macroporosité) en combinant la chimie sol-gel et les émulsions. Dans cette optique, des matrices siliciques à porosité hiérarchique contenant des co-oxydes ont été synthétisées, caractérisées, et utilisées pour différents types de catalyses de contact en phase liquide ou gazeuse. D’une part, en immobilisant de l’oxyde de niobium dans la matrice silicique, la catalyse de réactions d’acylation et d’alkylation de Friedel-Crafts peut être réalisée, en évitant l’utilisation de super-acides habituellement nécessaire. D’autre part, en introduisant des nanoparticules de dioxyde de titane dans la matrice silicique, via une approche colloïdale, des photocatalyseurs possédant de bonnes propriétés photo-oxydantes vis-à-vis de la dégradation de l’acétone gazeuse ont été obtenus. Ces matériaux auto-supportés présentent une activité et une diffusion de la lumière en volume, là où la majorité des photocatalyseurs décrits jusqu’à présent sont seulement actifs en extrême surface. Enfin, en changeant le protocole de synthèse, des aérogels siliciques macrocellulaires auto-supportés, présentant une macroporosité ouverte et des surfaces spécifiques élevées, ont été préparés grâce à un séchage par CO2 supercritique Hierarchical porous architectures attract a great attention because of their unique characteristics with endeavor towards heterogeneous catalysis, air and water treatment, energy storage and conversion and so forth. They offer enhanced mass transport and light harvesting, high surface area and open porosity. When employed as catalysts’ supports, these architectures allow increased catalytic activity compared to their analogues bearing monomodal porosity. In particular, combining open macropores (pore size > 50 nm) and mesopores (2 nm < pore size < 50 nm) is regarded as one of the most interesting associations. Open macropores favor access to smaller pores through convection phenomena while mesopores offer high surface areas (offering diffusion). Therefore, we aim at designing novel hierarchical inorganic architectures, bearing multiscale porosity (micro-, meso- and macroporosity), by combining sol-gel chemistry and emulsion templating. In this vein, hierarchically porous silica-based matrices containing co-oxides have been synthetized, characterized and tested towards several catalytic reactions, either in liquid or gas phase. Indeed, on the one hand, when niobium oxide is immobilized onto the silica matrix, Friedel-Crafts alkylation and acylation can be targeted, while avoiding the use of the super-acids usually employed. On the other hand, by introducing titanium dioxide nanoparticles into the silica matrix through a colloid approach, photocatalysts exhibiting good photo-oxidative properties towards gaseous acetone degradation were obtained. These self-standing materials showed activity and light trapping in volume where the majority of photocatalysts reported so far are only active on their top surface. Finally, by changing the synthetic pathway, self-standing macrocellular aerogels, exhibiting open macroporosity and considerable specific surface areas were prepared thanks to a supercritical CO2 drying procedure

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D'Hueppe, Aliénor. "Heat transfer modeling at an interface between a porous medium and a free region." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2011. http://www.theses.fr/2011ECAP0049/document.

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Ce travail porte sur l’étude du transfert de chaleur entre un milieu poreux et un milieu libre en utilisant une approche multi-échelle. Dans un premier temps, nous dérivons les conditions limites à imposer à une interface libre-poreux dans le cas des transferts de chaleur à l’équilibre thermique local puis dans le cas du déséquilibre thermique local. Pour les transferts de chaleur turbulent, une simulation numérique directe est réalisée afin d’apporter une meilleur compréhension de la physique existant à l’interface libre poreux. Puis, nous déterminons un modèle turbulent avec des conditions de saut. Ces études répondent à des questions fondamentales liées à la compréhension physique des conditions de saut, des valeurs des paramètres des sauts et de la position de l’interface dans le cadre des transferts de chaleur This work deals with the study of heat transfer between a porous medium and a free medium, using multi scale approaches. First, we derive the boundary conditions that must be applied at a free-porous interface for laminar heat transfer at local thermal equilibrium and, then, at local thermal non-equilibrium. For turbulent heat transfer, a direct numerical simulation is performed supplying a better understanding of the physic at the free-porous interface. Then, we determine a turbulent model with associated jump conditions. These studies answer fundamental questions regarding the physical meaning of the jump conditions, the values of the jump parameters and the location of the interface for heat transfer

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Kumar, Raj. "Fabrication et étude de matériaux "mous" à gradient d'indice acoustique." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0186.

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Cette thèse est consacrée à la fabrication et à l’étude d’une nouvelle classe de matériaux à gradient d’indice acoustique (GRIN) pour la manipulation des ondes acoustiques ultrasonores dans l’eau. Comme en optique, les « GRIN acoustiques » sont des matériaux non homogènes, dans lesquels l'indice de réfraction acoustique n =C_(L,eau/air)/C_(L,matériau) varie en fonction de la position à l'intérieur du matériau. Ici, C_(L,eau/air) and 〖 C〗_(L,matériau) sont respectivement les vitesses des ondes acoustiques dans un milieu de référence (l’eau pour l'acoustique sous-marine dont il est question ici) et dans le matériau. Nous décrivons ici la fabrication de matériaux GRIN ultra-minces (c’est-à-dire sub-longueur d’onde) que nous désignons de fait sous le terme de métasurfaces acoustiques « molles » à gradient d’indice, conçues à partir de silicone poreux à indice acoustique élevé. Nous montrons que ces matériaux permettent a priori la génération de tous types de fronts d’onde en milieu sous-marin, et ce sur une très large bande de fréquence des ondes ultrasonores This thesis is devoted to the fabrication and the study of a novel class of acoustic gradient index (GRIN) materials for the manipulation of waterborne acoustic waves. As in optics, acoustic GRIN are inhomogeneous materials, in which the acoustic refractive index n =C_(L,water/air)/C_(L,material) varies as a function of the position inside the material. Here, C_(L,water/air) and 〖 C〗_(L,material) are the acoustic wave speeds in a reference medium (water for underwater acoustics) and in the material respectively. We here describe the fabrication of ultrathin (i.e. sub-wavelength) GRIN materials named “Soft acoustic gradient index metasurfaces” engineered from soft graded-porous silicone rubbers with a high acoustic index for broadband ultrasonic three-dimensional wave-front shaping in water

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Pasquier, Sylvain. "Modeling two-phase flows in columns equipped with structured packings : a multiscale porous medium approach." Thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://www.theses.fr/2017INPT0070/document.

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La technologie la plus utilisée pour séparer les principaux composants de l'air est aujourd'hui ladistillation en colonne à garnissage structuré. Ce procédé se caractérise par un écoulement gazliquide contre-courant au sein d'une structure constituée de plaques corruguées placées parallèlement et agencées en packs. La description d'un tel procédé est rendue difficile par les très grandes dimensions du système et par la complexité des phénomènes à la petite échelle. La méthode de la prise de moyenne volumique, utilisée pour les problèmes de changement d'échelleen milieu poreux, est utilisée pour décrire le système à une échelle qui permet une résolution. Le travail est organisé en trois étapes. Dans un premier temps, pour les débits modérés, une méthode est proposée pour évaluer la perte de charge au sein de la structure en prenant en compte des rugosités de structure ou créées par des instabilités du film liquide. A ce stade, l'effet de la surface rugueuse est caractérisé par une condition limite effective. Le problème aux limites effectif pour la phase gaz est ensuite moyenné en volume pour obtenir un système d'équations à grande échelle. Le bilan de quantité de mouvement à grande échelle est une loi de Darcy généralisée aux écoulements inertiels, dans laquelle les paramètres effectifs contiennent les effets des instabilités de surfaces de la petite échelle. La seconde étape est dédiée à l'interaction entre les deux phases à plus hauts débits. On montre que des modèles qui incluent explicitement des termes croisés à grande échelle permettent de décrire l'écoulement au sein du garnissage à grands nombres de Reynolds. Plus généralement, ces modèles, peu utilisés dans la littérature sur les milieux poreux, s'avèrent adaptés pour les écoulements dans les milieux très perméables, pour lesquels des variations importantes de la perte de charge et des saturations sont observées. Enfin, on s'intéresse à la description de la distribution de la phase liquide au sein de la structurede garnissage. Une approche multiphasique, où la phase liquide est séparée en plusieurs pseudophases, est adaptée pour modéliser l'anisotropie de l'écoulement. Deux méthodes impliquant une approche à deux pseudo-phases et une approche à quatre pseudo-phases pour la phase liquide sont comparées. Cette dernière méthode est notamment utile pour décrire des régimes d'écoulement très différents, et permet de capturer à grande échelle les chemins préférentielssuivis par le film liquide au sein du garnissage Distillation in columns equipped with structured packings is today the most used technology for separating air in its primary components. This process is characterized by a counter-current gasliquid flow in a structure made of parallel corrugated sheets arranged in packs. The description of such system is constrained by the large dimensions of the columns and by the complexity of the local-scale phenomena. This leads to consider a strategy of upscaling, based on the volume averaging method, to describe the system at a scale at which a resolution is possible. The work is organized in three steps. As a first step, considering moderate flow rates, a methodology ofupscaling is developed to predict the pressure drop in the flow of the gas phase taking into account small scale roughnesses due to the structure itself or perturbations of the liquid film. At this stage, the effect of this rough surface is characterized by an effective boundary condition. The boundary value problem for the flow of the gas phase is volume averaged in order to derive a system of equations at large scale. The resulting momentum balance is a generalized Darcy's law for inertial flows, involving effective parameters accounting for the roughness at the microscale. The second step of this work focuses on the interaction between the two phases at higher flow rates. It is shown that models involving non-standard macroscopic cross-terms are more prone to describe the flow in packings at high Reynolds numbers than the models usually used in porousmedia sciences. More generally, these models are shown to characterize accurately processes in highly permeable media, where drastic changes of pressure drop and retention are observed. We finally study the distribution of the liquid phase in the structured packing. It is shown that a specific approach involving a multiphase model with liquid decomposition is required to capture the anisotropy generated in the flow of the liquid phase. Two methods involving two pseudo-phases and four pseudo-phases for the liquid phase are compared. This last method captures a number of very different distribution regimes in the column and offers additional flexibility to describepreferential paths of the liquid

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Lépinay, Matthieu J. "Impact des chimies de nettoyage et des traitements plasma sur les matériaux diélectriques à basse permittivité." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20097/document.

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Nous présentons dans ce travail l'impact du procédé de fabrication d'un circuit intégré (nœud technologique 28 nm) sur le matériau diélectrique poreux utilisé pour isoler les interconnexions des transistors. Notre étude est en particulier axée sur la diffusion d'espèces (chimies de nettoyage, eau/humidité, molécules de gaz) dans le réseau poreux. Pour décorréler les effets "chimiques" d'affinité entre la surface et les molécules considérées et "physiques" de taille des pores, plusieurs techniques de caractérisation complémentaires sont utilisées. Les modifications chimiques sont d'abord caractérisées en surface par XPS et angle de goutte. Le FTIR est ensuite utilisé pour sonder l'épaisseur de la couche et le ToF-SIMS pour obtenir un profil en profondeur des modifications. L'analyse de la microstructure par RMN du solide permet de mettre en évidence les variations de la réticulation du squelette silicique. La porosimétrie par EP, PALS et GISAXS révèle des incohérences entre ces techniques reposant sur l'adsorption de gaz d'une part, et la diffusion de rayons X et l'annihilation de positrons d'autre part. La modélisation numérique des isothermes d'adsorption de gaz nous permettent de tenir compte des interactions sonde-surface et de réconcilier les résultats. Ainsi nous mesurons une augmentation de la taille des pores par les plasmas de gravure, et une diminution de taille des pores après nettoyage HF, qui correspondent aux modifications chimiques en termes de tailles des groupements. Finalement, ces moyens de caractérisation montrent que des traitements de silylation peuvent restaurer efficacement les propriétés diélectriques et physico-chimiques des matériaux low-k We report in this work the impact of the manufacturing process of an integrated circuit (28 nm technology node) on the porous dielectric material used to isolate the interconnections of the transistors. Our study focuses in particular on the diffusion of species (cleaning chemistries, water/moisture, gas molecules) in the porous network. To decorrelate "chemical" effects of affinity between the molecules and the surface and "physical" effects due to pore size, several complementary techniques are used for further characterization. Chemical changes are first characterized at the surface by XPS and drop contact angle. FTIR is then used to probe the whole thickness of the layer and the ToF-SIMS to obtain a depth profiled characterization. A microstructure analysis by solid-state NMR enables to highlight the changes in cross-linking of the silicon skeleton. A porosimetric study by EP, PALS and GISAXS reveals inconsistencies between these techniques based on the adsorption of gases on the one hand, and X-ray scattering and positron annihilation of the other. Numerical modeling of gas adsorption isotherms enables us to consider interactions probe surface and reconcile the results. Thus we measured an increase of the pore size by plasma etching, and a decrease in pore size after HF cleaning, which correspond to the characterized chemical changes in terms of size of the functional groups. Finally, these characterization techniques show that silylation treatments can effectively restore the dielectric and physico-chemical properties of low-k materials

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Jaafar, Abdallah. "Développement de matériaux poreux pour des applications de détection en optique intégrée dans le moyen infrarouge." Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2024. http://www.theses.fr/2024URENS043.

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Les capteurs optiques intégrés basés sur des dispositifs optiques guidés en matériaux poreux peuvent détecter efficacement et sélectivement des molécules polluantes présentes dans l’eau, l’air et l’environnement. La structure poreuse permet aux molécules à détecter de s’infiltrer dans les pores, ce qui permet une détection volumique. Cette caractéristique exalte la sensibilité d’un capteur optique intégré et offre aussi la possibilité de détecter une très faible quantité de molécules. Dans ce travail, deux matériaux transparents dans le moyen infrarouge (MIR) ont été étudiés pour le développement de guides d’onde optiques intégrés : le silicium poreux (SiP) et le germanium poreux (GeP). Le SiP est produit par anodisation électrochimique et peut être utilisé jusqu’à la longueur d’onde de 8 µm. Des guides d’onde plan et ridge en SiP ont été développés à partir de substrats de silicium de type P faiblement ou fortement dopés. L’effet de traitement thermique d’oxydation sur le guidage a été étudié. Un test de transduction sur la détection de CO₂ dans le MIR autour de la longueur d’onde de 4.3 µm a été réalisé. Le GeP, quant à lui, est produit par gravure électrochimique bipolaire et permet d’étendre la plage de détection jusqu’à la longueur d’onde de 14 µm. Ce matériau, utilisé pour le développement d’un capteur optique intégré, constitue ainsi un atout considérable étant donné que la plupart des molécules polluantes présentent une bande d’absorption dans le MIR. Des couches homogènes de faibles épaisseurs ont pu être réalisées. Un premier test d’élaboration d’un miroir de Bragg a aussi été effectué Integrated sensors based on guided optical devices can efficiently and selectively detect pollutant molecules present in water, air, and environment. The porous structure allows the targeted molecules to penetrate into the pores, leads to volume detection. This characteristic greatly enhances the sensitivity and the ability to detect a very small number of molecules. In this study, two mid-infrared (mid-IR) transparent materials were investigated for the evelopment of integrated optical waveguides: porous silicon (PSi) and porous germanium (PGe). PSi is produced by electrochemical anodization and can be used up to a wavelength of 8 µm. PSi-based planar and ridge waveguides were developed from lightly or heavily P-doped silicon substrates. The effect of thermal oxidation treatment on the optical properties of the waveguides was investigated. Transduction tests were carried out to detect carbon dioxide (CO₂) in the mid-IR at around 4.3 µm wavelength. On the other hand, PGe is produced using bipolar electrochemical etching, extending the detection range to a wavelength of 14 µm. This material offers a considerable advantage for the development of an integrated optical sensor, as most polluting molecules have an absorption band in the mid-IR spectral range. Thin and homogeneous PGe layers were obtained. An initial test for the fabrication of a Bragg mirror was also conducted

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Clain, Xavier. "Une étude expérimentale de l'injection de fluides d'Herschel-Bulkley en milieu poreux." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00582324.

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L'écoulement à travers un milieu poreux d'un fluide non newtonien, est un problème récurrent rencontré dans de nombreux domaines de l'industrie et dont la difficulté réside à la fois dans la géométrie complexe du milieu poreux et dans le caractère non-linéaire des matériaux utilisés. Dans cette thèse, nous adoptons une approche différente de celle menée dans les travaux antérieurs, en nous basant principalement sur l'expérimentation. En procédant à des essais systématiques d'injection dans un milieu poreux dont nous pouvons contrôler les données géométriques, nous montrons qu'un gradient de pression seuil, étant proportionnel au seuil du fluide et inversement proportionnel à la taille typique des pores, doit systématiquement être dépassé pour mettre le fluide en écoulement.En outre, nous étudions la possibilité de regrouper, via un redimensionnement, l'ensemble des résultats sur une courbe maîtresse et établir ainsi une base pour l'établissement d'une loi générale d'écoulement

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Leroy, Vincent. "Modélisation des couplages entre des transferts conductifs, convectifs et radiatifs en milieux poreux." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00825130.

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Cette thèse aborde la question de la modélisation des transferts thermiques dans les milieux poreux soumis à de hautes températures. Un modèle macroscopique hors équilibre thermique local entre phases est obtenu par changement d'échelle. Cette procédure tient compte à l'échelle locale du couplage entre rayonnement et autres modes de transfert. Le modèle de rayonnement repose sur l'équation de transfert radiatif généralisée (GRTE) et, à la limite courante d'un milieu macroscopiquement optiquement épais, sur la loi de Fourier radiative. L'originalité de cette procédure réside dans l'application de la méthode de prise de moyenne volumique (VAM) aux équations de bilan local, dans lesquelles les transferts radiatifs sont inclus. Cette homogénéisation couplée soulève trois difficultés : - les différents transferts sont de natures différentes. Le système matériel (site de transferts conductifs et convectifs) coexiste avec le champ des photons qui est homogénéisé par une méthode statistique reposant sur la caractérisation des propriétés radiatives au moyen de fonctions de distribution continûment définies sur le volume du milieu poreux. - les échelles de longueur mises en jeu dans la procédure de changement d'échelle doivent être compatibles entre elles. On établit que la séparation des échelles, requise par la prise de moyenne volumique, est compatible avec l'échelle de longueur caractéristique de l'homogénéisation statistique radiative, seulement limitée par la résolution d'une tomographie du milieu. - le phénomène d'émission dépend de la température de la matière. Cette température spécifique au calcul radiatif est obtenue en appliquant un opérateur de prise de moyenne à la température de la matière sur une échelle locale représentative. En pratique, c'est la résolution de cette prise de moyenne qui définit l'échelle des couplages locaux avec la méthode VAM. Le modèle macroscopique résultant est appliqué à la résolution d'un problème unidimensionnel et stationnaire. Dans ce cas simple, le rôle du couplage avec le rayonnement à l'échelle locale est mis en évidence.

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Lavilluniere, Hugo. "Élaboration et caractérisation de composés poreux pour le stockage d'énergie et la conversion." Electronic Thesis or Diss., CY Cergy Paris Université, 2024. http://www.theses.fr/2024CYUN1264.

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Ces travaux de thèse visaient à développer des réseaux organiques covalents (COFs) pour les utiliser dans le cadre du stockage de l’énergie comme matériaux d’électrode de supercondensateurs. Ils présentent des porosités et des surfaces spécifiques remarquable les rendant pertinents pour un tel emploi. L’étude s’est d’abord concentrée sur la synthèse d’un COF à base d’ester boronique, dénommé COF5, en se focalisant sur l’optimisation d’une nouvelle voie de synthèse assistée par micro-onde permettant d’en exalter ses performances en termes de stockage. La surface spécifique du COF obtenue est doublée par rapport à celui obtenu par voie solvothermale et sa structuration sous forme cristalline en dope la conductivité électronique. Incorporé comme matériau d’électrode, il a démontré une très grande stabilité au cyclage. La seconde partie de ces travaux s’est focalisée sur le développement de composites coeur-couronne de COF-5 associé à des nanotubes de carbones comme additif capacitif et conducteur électronique, par l’incorporation de cet additif lors de la synthèse du COF. Si la conductivité de ce composite est multipliée par 1000 par rapport à celle du COF5, sa capacitance spécifique est quadruplée après une période d’activation et démontre également une très forte stabilité au cyclage. Enfin, le COF5 a été associés à un polymère conducteur électronique, la polyaniline. Le plus performant de ce type de composite a été réalisé par adsorption du monomère suivi de son électropolymérisation dans la porosité du COF. La capacité spécifique est doublée pour atteindre 672 F.g-1 à 2 mV.s-1 avec une très grande stabilité sans aucun signe de dégradation après 10 000 cycles CV à 100 mV.s-1. Ces travaux démontrent le gros potentiel de l’incorporation de polymère conducteur à l’intérieur des pores du réseau organique covalente pour en améliorer les performances électrochimiques.Mots clefs : Réseaux organiques covalents, Synthèse solvothermale, Synthèse micro-ondes, Surface spécifique, Porosité, Electrochimie, Supercondensateurs, Pseudocondensateurs, EDLCs, Nanotubes de carbones, Polyaniline ABSTRACTThis thesis aims to develop covalent organic networks (COFs) for use in the context of energystorage as electrode materials for supercapacitors. They have remarkable porosity and specificsurfaces, making them suitable for such use. The study first focuse d on the synthesis of a COFbased on a boronic ester, called COF5, focusing on the optimization of a new microwaveassisted synthesis route that enhances its performance in terms of storage. The specific surfacearea of the COF obtained was doubled compare d to that obtained by the solvothermal method,and its crystalline structure boosted the electronic conductivity. Incorporated as an electrodematerial, it demonstrated very high cycling stability. The second part of this work focused onthe development of core crown composites of COF5 associated with carbon nanotubes as acapacitive additive and electronic conductor by incorporating this additive during the synthesisof COF. If the conductivity of this composite is multiplied by 1000 compared to that of CO F5,its specific capacitance quadruples after an activation period and demonstrates very strongcycling stability. Finally, COF5 was associated with the electronically conductive polymer,polyaniline. The most efficient type of composite was produced by ad sorption of the monomerfollowed by electropolymerization in the porosity of the COF. The specific capacitance doubledto reach 672 F.g 1 at 2 mV.s 1 with very high stability without any sign of degradation after10,000 CV cycles at 100 mV.s 1. This work d emonstrates the great potential of incorporatingconductive polymer inside the pores of a covalent organic network to improve itselectrochemical performance.Keywords:Covalent organic framework , S olvothermal synthesis, M icrowave assisted method ,Specific surface area, P orosity, E lectrochemistry, S upercapacitor, P seudocapacitor, EDLCs,Carbon nanotubes , Polyaniline

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Neves, Maria. "Towards(MOFs) Integration for the Preservation of Cultural Heritage." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2022. http://www.theses.fr/2022UPSLS013.

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La présence de polluants dans l’air intérieur incite les chercheurs à trouver de nouvelles solutions. Les composés organiques volatiles (COVs) sont une classe de polluants nocifs pour la santé mais associés aussi à la perte d'artefacts culturels. Dans le cadre du projet EU-H2020 'Nemosine' (solutions d'emballage innovantes pour le stockage et la conservation du patrimoine culturel du XXe siècle à base de dérivés de cellulose; partenaires: universitaires, PME et utilisateurs), de nouveaux adsorbants de type Metal-Organic Frameworks (MOF) ont été étudiés pour résoudre ce problème.L'un des principaux composants qu'il est important de capturer est ici l'acide acétique (AA), qui est issu de la dégradation autocatalytique de l'acétate de cellulose, à partir duquel les bobines de films anciens sont produites. Cependant, l'AA est présent en quantité bien inférieure à l'eau présente dans l’air ambiant ce qui rend son adsorption sélective un véritable défi à surmonter. Cette problématique est extrapolable à la capture d’autres Composés Organiques Volatils polaires.Les MOFs, de par leurs structures et compositions aisément modulables en fonction de l’application visée, ont été explorés majoritairement pour la séparation. Afin d’accéder à une adsorption plus sélective de l’AA en conditions environnementales, deux stratégies ont été mises en place : soit accroître le caractère hydrophobe, soit augmenter les interactions entre l’AA et la charpente du MOF. Dans cette thèse, la présence de sites métalliques acides ou alternativement l'utilisation de ligands fonctionnalisés sur des structures microporeuses a permis d’améliorer la capture de l'AA.Cependant, l’étude des coûts de production de ces MOFs est primordiale en préalable à leur commercialisation. Deux MOFs de référence ont été évalués, parmi lesquels l’un des matériaux les plus prometteurs pour la capture de l’AA. La fabrication de ces MOFs (synthèse et purification) suivant des règles écoresponsables, a été étudiée, leurs conditions de production optimisées et leur mise à l'échelle établie en se basant sur des tests expérimentaux à l'échelle pilote de laboratoire. Cela a permis de concevoir des processus de production à l’échelle industrielle et d’identifier les principaux coûts de production. Pour ces deux MOFs, se basant sur des procédés de synthèse en réacteur à pression ambiante et en conditions vertes, des valeurs inférieures à 30 $/kg pour une production de 1 kton/an ont été calculées. L'échelle, l'investissement en capital fixe et le prix des matières premières se sont révélées des facteurs essentiels pour obtenir les coûts de production les plus faibles.La poudre obtenue après synthèse ne permettant pas l’utilisation pratique des MOFs, leur mise en forme est donc essentielle pour une manipulation sans risque et des performances optimales. Diverses méthodes de mise en forme (granulation, extrusion, incorporation de mousse) ont donc été envisagées. Le processus a été adapté afin de développer un protocole permettant d'obtenir des corps mécaniquement stables tout en conservant les performances initiales afin d’être facilement incorporés dans les boîtes contenant des films anciens à base de cellulose. Les différents échantillons ont été testés par des mesures d’isothermes en corps pur, des tests en chambre environnementale d’adsorption dans les conditions des musées (40 % H.R., à 25 °C).Le travail développé dans cette thèse est issu de l'étroite collaboration entre l'Institut des Matériaux Poreux de Paris, l'ESPCI-ENS et l'Instituto Superior Técnico, l'ULisboa Nowadays there is a rising concern in air quality management which has driven researchers to find solutions for improvement. This is the case in museums showcases and archives since the poor air quality raises health issues but also is associated with the loss of cultural artifacts. Within the frame of the EU-H2020 project 'Nemosine' (Innovative packaging solutions for storage and conservation of the 20th-century cultural heritage of artifacts based on cellulose derivate), new active adsorbers based on Metal-Organic Frameworks (MOF) were considered to solve this problematic.One of the main components that is vital to capture in these environments is acetic acid, as a result of the autocatalytic degradation of cellulose-acetate, from which films reels are produced. However, acetic acid is present in a much lower amount in comparison with water from ambient air, making the selective capture of acetic acid selective very challenging. This is extensible to other Volatile Organic Compounds, VOCs, due to the predominance of water and its high polarity.MOFs have been explored recently as promising candidates for the separation of gases due to their ability to tune their structure/composition toward the envisioned applications. This can be extended for the capture of VOCs in environmental conditions, either through an increase in hydrophobic character and/or an increase in the acetic acid/MOF interactions. In this thesis two different approaches were explored to improve the selectivity towards acetic acid: either relying on MOFs bearing strong active acidic sites or the use of functionalized ligands combined with structures exhibiting appropriate pore characteristics.In order to consider MOFs commercialization, the production cost needs to be estimated. This was done for two prototypical MOFs, including one of the best MOF identified for acetic acid capture. To this end, their production process (synthesis and washing) under sustainable conditions was modeled based on pilot-laboratory experimental tests. This included the design of the production process, and evaluation of their industrial potential by identifying the main costly elements. The production cost of both MOFs, using batch green condition processes, reached values lower than 30 $/kg for a 1 kton/year production. Scale, fixed capital investment and raw materials price were considered essential for obtaining the lowest possible production cost value.Another important aspect prior to commercialization for cultural heritage preservation is to shape the MOFs in order to avoid excessive pressure drops, loss of valuable materials, contamination of the artifacts, or safety issues. Therefore, various methods (e.g., granulation, extrusion, foam incorporation) have been considered to yield mechanically stable bodies that could be easily incorporated in the museum boxes with as low an impact as possible on the performances. The different shaped bodies were tested using single-component isotherms and, in a chamber, simulating the conditions commonly found in museums (40 %R.H., at 25 °C).The work developed in this thesis was a result of a close collaboration between Institut des Matériaux Poreux de Paris (IMAP), at ESPCI and ENS, and Instituto Superior Técnico (IST), at ULisboa

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Walczak, Katarzyna. "Synthesis and characterization of B-substituted nanoporous carbon with high energy of hydrogen adsorption." Thesis, Montpellier, 2018. http://www.theses.fr/2018MONTS099/document.

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L'utilisation intensive des combustibles fossiles et l’émission des produits de leur combustion (principalement du CO2) dans l'air ont déjà impacté le climat mondial. Trouver des solutions technologiques permettant la conversion de l'économie mondiale aux carburants propres et renouvelables devient urgent. Une de possibilités consiste en utilisation de l’hydrogène comme un vecteur d’énergie. Aujourd’hui elle est limitée par l’absence d’un matériau permettant son stockage à des températures ambiantes et à des pressions modérées.Dans ce projet, nous explorons la possibilité de préparer un nouveau matériau pour un stockage réversible de l’hydrogène par physisorption : les carbones nanoporeux substitués au bore. Nous montrons que la synthèse en arc électrique peut être optimisée pour produire des structures graphitisées, avec la variété de tailles, de formes et d'interconnexions entre les fragments de graphène. Leur morphologie, structure, composition chimique et homogénéité de la distribution de l’hétéroatome dans la structure carbonée ont été caractérisés par les techniques SEM, HRTEM, EELS, XRD et spectroscopie RMN. La porosité et propriétés adsorptives ont été étudiées en utilisant les mesures d’adsorption de l’azote à T= 77 K.Les deux paramètres essentiels pour un stockage efficace de l’hydrogène dans les conditions ambiantes sont la surface spécifique de l’adsorbant et l’énergie avec laquelle les molécules du gaz sont adsorbées sur cette surface. Nous montrons que la surface spécifique d’adsorption peut être contrôlée et augmentée par une activation thermique ou chimique pour optimiser le stockage, et que la présence du bore dans les structures carbonées permet de doubler l’énergie d'adsorption d'hydrogène du matériau The intensive use of fossil fuels and the emission of combustion products (mostly CO2) to air have already impacted global climate. We urgently need to find a technological solution to convert the global energy economy towards cleaner and renewable fuels. A possible solution consists in using hydrogen as energy vector. Today this technology is limited by the absence of material that could efficiently store hydrogen at ambient temperature and moderate pressures.In this project we explore the possibility to prepare a new material for reversible hydrogen storage by physisorption: boron-substituted nanoporous carbons. We show that electric arc discharge synthesis may be optimized to produce graphitized structures with a variety of graphene fragment sizes, forms, and interconnections between them. The morphology, structure, chemical composition, and homogeneity of boron distribution over the carbon samples were characterized using SEM, HRTEM, EELS, and XRD techniques, and HR solid state NMR. The porosity and adsorption parameters were determined from isotherms of nitrogen adsorption at T = 77 K.Two parameters that are essential for efficient hydrogen storage at ambient conditions are sorbent specific surface and the energy of gas adsorption at this surface. We show that material specific surface can be controlled and increased by thermal and/or chemical activation to enhance storage capacity, and that hydrogen adsorption energy in boron containing samples is twice as high as in all- carbon material

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Zerhouni, Othmane. "Etude des propriétés élastiques effectives de matériaux poreux à microstructure aléatoire : Impression 3D, caractérisation, expérimentale et numérique." Thesis, Institut polytechnique de Paris, 2019. http://www.theses.fr/2019IPPAX008.

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Dans le cadre de cette thèse, la combinaison de plusieurs outils numériques et expérimentaux a permis la génération de différents modèles de microstructures aléatoires afin d'étudier l'influence des descripteurs statistiques sur les propriétés élastiques effectives des matériaux poreux.Dans un premier temps, nous avons développé une procédure qui associe impression 3D, caractérisation expérimentale et numérique ainsi que les résultats théoriques sur les propriétés effectives de matériaux poreux désordonnée. Cette méthodologie est appliquée à la fabrication de microstructures constituées de pores sphériques, de taille unique ou avec une distribution de plusieurs tailles, qui sont disposés dans une volume cubique par un procédé d'ajout séquentiel et aléatoire (RSA). Un protocole expérimental est développé en commençant par la détermination du volume élémentaire représentatif (VER) afin d'obtenir des propriétés macroscopiques indépendantes des conditions aux limites imposées à l'échantillon numérique ou expérimental. A partir de ces résultats, une éprouvette standard est réalisée pour des essais multi-étapes de traction-relaxation sur matériaux polymères. Les résultats numériques et expérimentaux concernant les propriétés élastiques effectives de ces microstructures sont proches de la borne supérieure de Hashin-Shtrikman pour les matériaux isotropes pour une large gamme de porosité.Dans la seconde partie de cette thèse, on cherche à évaluer l'influence de certains descripteurs statistiques de la microstructure sur les propriétés élastiques macroscopiques pour les relier à l'espace poreux aléatoire et multi-échelle dans les carbonates. Pour cela, nous commençons par tester la pertinence des fonctions de corrélation à deux points en considérant deux familles différentes de microstructures poreuses qui ont les mêmes statistiques de second ordre. La première famille est générée par le code RSA avec différents élancements des pores ellipsoïdaux. La deuxième famille est, quant à elle, obtenue par seuillage de champs gaussiens générés à partir des fonctions de corrélations mesurées sur la première. Les propriétés élastiques effectives de ces deux familles sont obtenues par simulations numériques basées sur la transformée de Fourier rapide (FFT). Les résultats montrent que la fonction de corrélation est insuffisante pour prédire les propriétés effectives de matériaux poreux aléatoires. Nous proposons ensuite une manière d'évaluer l'influence de la connectivité sur les propriétés élastiques en considérant un réseau connecté de pores ellipsoïdaux reliés par des canaux cylindriques. Les propriétés effectives de ces microstructures montrent qu'une faible porosité additionnelle pour relier les pores ne change pas de manière significative la fonction de corrélation ou la distribution de cordes entre les microstructures mais peut engendrer d'important changement dans les modules élastiques des microstructures.Par la suite, une analyse du lien entre la géométrie locale dans l'espace poreux et les champs élastiques du matériaux est proposée. Cela consiste à étudier la distribution des fluctuations locales du champ de déformation par rapport à la distance euclidienne séparant un point de la phase solide de l'interface avec la phase poreuse. La moyenne et l'écart type des fluctuations de la composante hydrostatique du champ de déformation pour un chargement hydrostatique concordent qualitativement avec les modules de compressibilité effectives obtenus. Des observations similaires sont obtenues en analysant la composante de cisaillement pour un chargement en cisaillement. Compte tenu de ces résultats, il semble que les propriétés élastiques effectives des différentes microstructures étudiées sont fortement sensibles à l'information géométrique locale contenus dans la forme des pores et leur connectivité This thesis deals with the 3D-printing, numerical simulation and experimental testing of porous materials with random isotropic microstructures. In particular, we attempt to assess by means of well-chosen examples the effect of partial statistical descriptors (i.e., porous volume fraction or porosity, two-point correlation functions and chord-length distribution) upon the linear effective elastic response of random porous materials and propose (nearly) optimal microstructures by direct comparison with available theoretical mathematical bounds. To achieve this, in the first part of this work, we design ab initio porous materials comprising single-size (i.e. monodisperse) and multiple-size (polydisperse) spherical and ellipsoidal non-overlapping voids. The microstructures are generated using a random sequential adsorption (RSA) algorithm that allows to reach very high porosities (e.g. greater than 80%). The created microstructures are then numerically simulated using finite element (FE) and Fast Fourier Tranform (FFT) methods to obtain representative isotropic volume elements in terms of both periodic and kinematic boundary conditions. This then allows for the 3D-printing of the porous microstructures in appropriately designed dog-bone specimens. An experimental setup for uniaxial tension loading conditions is then developed and the 3D-printed porous specimens are tested to retrieve their purely linear elastic properties. This process allows, for the first time experimentally, to show that such polydisperse (multiscale) microstructures can lead to nearly optimal effective elastic properties when compared with the theoretical Hashin-Shtrikman upper bounds for a very large range of porosities spanning values between 0-82%. To understand further the underlying mechanisms that lead to such a nearly optimal response, we assess the influence of several statistical descriptors (such as the one- and two-point correlation functions, the chord-length distribution function) of the microstructure upon the effective elastic properties of the porous material. We first investigate the ability of the two-point correlation function to predict accurately the effective response of random porous materials by choosing two different types of microstructures, which have exactly the same first (i.e., porosity) and second-order statistics. The first type consists of non-overlapping spherical and ellipsoidal pores generated by the RSA process. The second type, which uses the thresholded Gaussian Random Field (GRF) method, is directly reconstructed by matching the one- and two-point correlation functions from the corresponding RSA microstructure. The FFT-simulated effective elastic properties of these two microstructures reveal very significant differences that are in the order of 100% in the computed bulk and shear moduli. This analysis by example directly implies that the two-point statistics can be highly insufficient to predict the effective elastic properties of random porous materials. We seek to rationalize further this observation by introducing controlled connectivity in the original non-overlapping RSA microstructures. The computed effective elastic properties of these microstructures show that the pore connectivity does not change neither the two-point correlation functions nor the chord-length distribution but leads to a significant decrease in the effective elastic properties. In order to quantify better the differences between those three microstructures, we analyze the link between the local geometry of the porous phase and the corresponding computed elastic fields by computing the first (average) and second moments of the elastic strain fluctuations. This last analysis suggests that partial statistical information of the microstructure (without any input from the corresponding elasticity problem) might be highly insufficient even for the qualitative analysis of a porous material and by extension of any random composite material

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Oladyshkin, Sergey. "Découplage de la thermodynamique et hydrodynamique et solutions asymptotiques des problèmes d'écoulement compositionnel gaz-liquide en milieux poreux." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2006. http://www.theses.fr/2006INPL059N/document.

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Le travail actuel traite le problème de l'écoulement gaz-liquide compositionnel pour la représentation d'un puits dans des simulations de réservoir. L'objectif est de développer les rapports analytiques qui pourraient lier la pression de puits, la saturation et les concentrations de composant à leurs valeurs moyennes dans chaque zone de l'influence de puits. Nous avons montre que des N-2 équations décrivant le transport des concentrations de phase peuvent être transformées en équations ordinaires (différentiation en ce qui concerne la pression) indépendantes du temps et de l'espace examinant le long des lignes de courant. Ces équations transformées représentent des relations thermodynamiques additionnelles réduisant le degré de liberté thermodynamique. En raison de ceci le variance thermodynamique du modèle compositionnel limite s'avère égal à 1 pour tout nombre de composants chimiques. Cette transformation assurent se découplage total du modèle compositionnel limite dans le nouveau modèle thermodynamique et le modèle hydrodynamique, qui peut être resoved inedpendently d'un un autre. Le modèle thermodynamique décompose est totalement indépendant sur l'hydrodynamique, et décrit le comportement d'équilibre d'un système gaz-liquide ouvert. Ce modèle contient les équations d'équilibre et la EOS classiques, aussi bien que les N-2 nouvelles équations appelées la "Delta-loi", qui déterminent la variation de composition d'un système ouvert dans lequel la masse de chaque composant n'est pas conservée. Le modèle hydrodynamique décompose a été utiliser pour développer les solutions asymptotiques des problèmes d'écoulement de gaz-condensat. Le problème a été montré perturbé singulièrement avec la formation d'une couche limite à voisinage du puits. Dans cette couche la propriété basique de contraste des mobilities de gaz et de liquide est perturbée. On développe une technique spéciale qui permet de construire des expansions asymptotiques sous forme de deux diverses séries: le primer est valide loin du puits (l'expansion extérieure), alors que le second dans valide à voisinage du puits (la couche limite ou l'expansion intérieure). En appliquant la méthode asymptotique suggérée, nous avons développé les solutions asymptotiques pour le problème de l'écoulement multicompositionnel de gaz-condensat àu puits dans un domaine borné à un débit variable. En plusieurs cas la solution peut être obtenue sous la forme analytique, alors qu'en cas général de l'écoulement la méthode mène à une solution de semi-analytical, présentée comme problème initial pour une équation. Cette solution, même étant présenté en forme non-analytique, est beaucoup plus simple que le modèle compositionnel original, car l'équation pour la saturation ne dépend pas de la pression locale, mais dépend de la pression de bord seulement. Dans le dernier chapitre nous avons prolongé cette approche au cas quand la pression capillaire n'est pas négligée. Nous avons supposé cependant que les forces capillaires sont inférieures à la différence de pression entre le puits et la bord de réservoir, dus à ce que nous avons appliqué la méthode de perturbation pour petit nombre capillaire inverse. On obtient les solutions asymptotiques améliorées qui tiennent compte de l'effet capillaire. Simulations numériques montrées que ces effets sont maximaux àu voisinage du puits. Le cas d'une exploitation à long terme du réservoir. Tout d'abord, la simulation traditionnelle du comportement de réservoir peut être effectuée avec l'ECLIPSE en ajoutant la méthode de Peaceman de représentation bonne, qui est une relation analytique pour la pression de puits par l'intermédiaire du débit de production. Cette relation inclut une saturation condensat qui peut être évaluée comme saturation moyenne de réservoir. Une telle simulation fournit un bon résultat pour la pression de puits (ou le débit de production), et un bon résultat pour la saturation de bord, mais des données faibles pour la saturation de puits. Cette valeur peut être calculée en utilisant les solutions asymptotiques suggérées dans le présent projet. Le cas d'un puits de production à court terme (un essai de puits). Il est suffisant de simuler le comportement de réservoir dans le domaine de l'influence de puits, en supposant que l'état de frontière demeure invariable (et connu a priori). Dans ce cas-ci les solutions asymptotiques suggérées dans le travail de presnet peuvent être directement employées pour simuler le problème (sans employer l'ECLIPSE). Le problème de l'écoulement de gaz-condensat à une fracture. Nous avons construit un champ plutôt arbitraire avec des lignes de courant orientées à la fracture, en supposant que la fracture joue le rôle d'une décharge, et les lignes de courant sont stationnaire. Pour une ligne de courant arbitraire nous avons reformulé le modèle d'écoulement de gaz-condensat dans des coordonnées cartésiennes. Pour ce problème nous avons développé les expansions asymptotiques The present work deals with the problem of the compositional gas-liquid flow for the well representation in reservoir simulations. The objective is to develop analytical relationships which would be able to link the wellbore pressure, saturation and component concentrations to their mean values within each zone of the well influence. It is shown that N-2 equations describing the transport of phase concentrations can be transformed into the space- and time-independent ordinary differential equations (differentiation with respect to pressure) when examined along flow streamlines. These transformed equations represent additional thermodynamic relations reducing the thermodynamic degree of freedom. Due to this the thermodynamic variance of the limit compositional model is shown to be equal to 1 for any number of chemical components. This transformation ensure a total splitting of the limit compositional model into the new thermodynamic model and a hydrodynamic model, which may be resoved inedpendently of one another. The split thermodynamic model is totally independent on the hydrodynamic one, and describes the equilibrium behaviour of an open gas-liquid system. This model contains the classic equilibrium equations and EOS, as well as N-2 new differential equations called the "delta-law" which determine the composition variation in an open system, in which the mass of each component is not conserved. The split hydrodynamic model consists of two equations for pressure and saturation. The split hydrodynamic model was used to develop asymptotic solutions of gas-condensate flow problems. The problem was shown to be singularly perturbed with formation of a boundary layer in the vicinity of the well. In this layer the basic contrast property of gas and liquid mobilities is perturbed. A special technique is developed which enables to construct asymptotic expansions in the form of two various series, one of them is valid far from the well (the exterior expansion), while the second one in valid in the vicinity of the well (the boundary-layer or interior expansion). By applying the suggested asymptotic method, we have developed the asymptotic solutions for the problem of multi-component gas-condensate flow to a well in a bounded domain at a variable flow rate. In several cases the solution may be obtained in the analytical form, while in general case of flow the method leads to a semi-analytical solution presented as an initial problem for a differential equation. This solution, even being presented in non-analytical form, is much simpler than the original compositional model, as the equation for saturation does not depend on the local pressure, but on the boundary pressure only. In the last chapter we extended this approach to the case when the capillary pressure is not neglected. We assumed however that the capillary forces are lower than the pressure difference between the wellbore and reservoir boundary, due to which we applied the perturbation method over the small inverse capillary number. The improved asymptotic solutions are obtained which take into account the capillary effect. Numerical simulations shown that these effects are maximal in the vicinity of the well. For the practice, the obtained asymptotic solutions may be used in the following way to resolve the problem of gas-condensate well representation. The case of a long-term exploitation of the reservoir}. First of all, the traditional simulation of the reservoir behaviour can be performed with ECLIPSE by adding the Peaceman method of well representation, which is an analytical relation for the wellbore pressure via the production rate. This relation includes a condensate saturation which can be evaluated as a mean reservoir saturation. Such a simulation provides a good result for the wellbore pressure (or the production rate), and a good result for the boundary saturation, but poor data for the wellbore saturation. This value can be calculated next by using the asymptotic solutions suggested in the presented project. The case of a short-term well production (a well test). It is sufficient to simulate the reservoir behaviour in the domain of the well influence, by assuming that the boundary state remains invariable (and known a priori). In this case the asymptotic solutions suggested in the presnet work can be directly used to simulate the problem (without using ECLIPSE)

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Ha, Quoc Dat. "Modélisation multiéchelle du couplage adsorption-transport-mécanique dans les réservoirs de gaz de charbon : récupération assistée par injection de CO₂." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0194.

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Le gaz de charbon est une ressource énergétique dont l'exploitation peut être accélérée par injection de gaz carbonique (CO₂) combinant ainsi production de méthane (CH₄) et stockage du gaz carbonique produit par sa combustion. La structure du réservoir est considérée comme un milieu à double porosité avec des fractures naturelles (cleats) et une matrice contenant une phase solide et des nanopores (de taille inférieure à 2 nm) où le gaz est stocké par adsorption sur la paroi solide. Le CO₂ est plus facilement adsorbé que le CH₄. Un modèle théorique multiéchelle combinant adsorption, transport et poromécanique du réservoir est développé. À la plus petite échelle, les molécules de gaz sont considérées comme des sphères dures interagissant par un potentiel de Lennard-Jones. Une nouvelle méthode numérique utilise la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT) et la théorie fondamentale de la mesure (FMT) pour calculer la distribution des densités moléculaires d'un mélange de gaz pour une géométrie quelconque des nanopores. La paroi solide exerce un potentiel extérieur répulsif à très courte distance et attractif à plus grande distance sur les molécules de gaz. À partir des distributions moléculaires des gaz, la force de solvatation exercée par la phase fluide sur la surface des nanopores est calculée précisément. La méthode de l'homogénéisation asymptotique permet de passer de l'échelle du nanopore à l'échelle microscopique et d'obtenir la réponse de la matrice de charbon. Le modèle poroélastique de Biot est modifié par la force de solvatation qui agit comme le principal facteur gouvernant le gonflement ou la contraction de la matrice. Les équations moyennes de conservation de la masse des deux gaz (CH₄ et CO₂) dans la matrice prennent en compte les phénomènes d'adsorption caractérisés par des coefficients de partition et une diffusion effective de type Knudsen. Une seconde homogénéisation vise à obtenir la loi macroscopique à l'échelle du réservoir en combinant le réseau de cleats et la matrice solide. Le contact à l'interface matrice-cleats est caractérisé par la loi hyperbolique de Barton-Bandis qui modifie la rigidité effective ainsi que la perméabilité du réservoir. Après homogénéisation, le réservoir est un milieu hétérogène et anisotrope du fait de la structure des cleats et de la variation spatiale de la pression du fluide. Une équation moyenne macroscopique pour la diffusion des gaz dans la matrice et le transport gaz-eau dans les cleats est développée en considérant l'échange de masse entre la matrice et les cleats gouverné par l'approximation de Warren et Root. Des simulations numériques démontrent la corrélation cruciale entre les distributions de pression de gaz, l'ouverture des cleats et la rigidité du réservoir. L'injection de CO₂ améliore significativement la production de CH₄. Elle permet le stockage souterrain de CO₂ contribuant à réduire les émissions de gaz à effet de serre Coal seam gas is an energy resource whose exploitation can be enhanced by injectingcarbon dioxide (CO₂), thus combining the production of methane (CH₄) and the storage of carbon dioxide produced by its combustion. The structure of the reservoir is considered to be a double-porosity medium with natural fractures (cleats) and a matrix containing a solid phase and nanopores (less than 2 nm in size) where the gas is stored by adsorption on the solid wall. CO₂ is more easily adsorbed than CH₄. A multiscale theoretical model combining adsorption, transport and reservoir poro-mechanics is developed. At the smallest scale, the gas molecules are considered as hard spheres interacting through a Lennard-Jones potential. A new numerical method uses Density Functional Theory (DFT) and Fundamental Measure Theory (FMT) to calculate the distribution of molecular densities of a mixture of gases for any nanopore geometry. The solid wall exerts an external potential that is repulsive at very short distances and attractive at longer distances on the gas molecules. From the molecular distributions of the gases, the solvation force exerted by the fluid phase on the surface of the nanopores is precisely calculated. The asymptotic homogenization method is performed to upscale the nanopore-scale model and to obtain the response of the coal matrix at the microscale. The Biot poroelastic model is modified by the solvation force, which acts as the main factor governing matrix swelling or contraction. The average mass conservation equations for the two gases (CH₄ and CO₂) in the matrix take into account adsorption phenomena characterized by partition coefficients and an effective Knudsen-type diffusion. A second homogenization aims at obtaining the macroscopic law at the reservoir scaleby combining the cleats network and the solid matrix. The joint stiffness at the matrix-cleats interface is characterized by the hyperbolic Barton-Bandis law, which modifies the effective stiffness and the permeability of the reservoir. After homogenization, the reservoir is a heterogeneous and anisotropic medium due to the structure of the cleats and the spatial variation of the fluid pressure. A macroscopic average equation for gas diffusion in the matrix and gas-water transport in the cleats is developed by considering the mass exchange between the matrix and the cleats governed by the Warren and Root approximation. Numerical simulations illustrate the crucial correlation between gas pressure distributions, cleat opening and reservoir stiffness. CO₂ injection significantly improves CH₄ production and enables a underground storage of CO₂, which contributes to reducing green-house gas emissions

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Tratnjek, Toni. "Développement de silicotitanates à porosité hiérarchisée pour la capture du Strontium." Electronic Thesis or Diss., Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2022. http://www.theses.fr/2022ENCM0022.

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L'idée générale de cette thèse repose sur l'utilisation de matière molle (tensioactifs, micelles, émulsions) pour texturer des matériaux à porosité hiérarchisée. Ces matériaux sont destinés à une utilisation en décontamination des effluents et leur texturation poreuse leur incombe des propriétés réactives augmentées ainsi que la possibilité d'être utilisés en mode continu. Cette méthodologie de texturation est connue et bien documentée pour des squelettes inorganiques en carbone ou en silice alors qu'à notre connaissance, il n'existe pas d'exemples dans la littérature concernant les silicotitanates ou les zéolithes, qui sont des sorbants connus des produits de fission visés. Le principe général de ces synthèses repose sur le mélange de deux émulsions huile-dans-eau (H/E) à haute teneur en phase interne. Lors du mélange des deux émulsions, le réseau inorganique commence à croître dans la phase aqueuse en entourant les gouttes d'huile. La maîtrise des paramètres tels que la température, le pH, ou la pression (autoclave pour une synthèse en milieu hydrothermal) qui régissent directement la réaction de polymérisation du réseau inorganique devrait conduire à l'obtention d'un monolithe. Il ne reste alors plus qu'à laver le matériau pour libérer la porosité du dit monolithe. Les émulsions seront caractérisées par microscopie optique pour évaluer la taille des gouttes d'huile, alors que les matériaux seront caractérisés par adsorption de gaz et SAXS pour connaître les propriétés du réseau de mésopores, par MEB pour évaluer la taille des macropores et par DRX pour évaluer la cristallinité du squelette The general idea of this thesis is based on the use of soft material (surfactants, micelles, emulsions) to texture materials with hierarchical porosity. These materials are intended for use in decontamination of effluents and their porous texturing is due to increased reactive properties and the possibility of being used in continuous mode. This texturing methodology is known and well documented for inorganic carbon or silica skeletons whereas to our knowledge there are no examples in the literature concerning silicotitanates or zeolites, which are known sorbents of the intended fission products. The general principle of these syntheses is based on the mixing of two oil-in-water (H/E) emulsions with high internal phase content. When the two emulsions are mixed, the inorganic network begins to grow in the aqueous phase by surrounding the oil drops. Control of parameters such as temperature, pH, or pressure (autoclave for hydrothermal synthesis) which directly regulate the polymerization reaction of the inorganic network should lead to the production of a monolith. All that remains then is to wash the material to release the porosity of the monolith. The emulsions will be characterized by optical microscopy to evaluate the size of the oil drops, while the materials will be characterized by gas adsorption and SAXS to know the properties of the mesopores network, by SEM to assess macropore size and by XRD to assess skeletal crystallinity

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Istasse, Eric. "Contribution à l'étude de la dispersion hydrodynamique et de son couplage à la convection naturelle en milieux poreux modèles fracturés." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2004. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211181.

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Le présent manuscrit contribue à l’étude des écoulements liquides dans des milieux poreux artificiels, plus spécifiquement dans les cas où la matrice poreuse présente des gradients de perméabilité importants, par exemple dans un milieu stratifié ou fracturé. Nous étudions l’influence de tels milieux poreux hétérogènes sur différents types d’écoulements. Ce travail est principalement expérimental, mettant en oeuvre une technique optique non-intrusive appelée effet Christiansen. Cette méthode permet de déterminer quantitativement des distributions soit de température, soit de concentration au sein d’un milieu poreux. Trois problèmes physiques sont étudiés: tout d’abord le problème de Horton-Rodgers-Lapwood qui est l’équivalent du très connu problème de Rayleigh-Bénard mais pour un milieu poreux, ensuite les phénomènes de dispersion hydrodynamique que l’on rencontre dans des écoulements multiphasiques. Cette dispersion hydrodynamique est essentiellement envisagée comme un processus macroscopique de diffusion, renforcé par rapport à la diffusion moléculaire que l’on rencontre en milieu fluide libre. Enfin, le troisième problème englobe les écoulements capillaires en milieux poreux en environnement de pesanteur réduite. Dans le cas d’écoulements immiscibles multiphasiques, il faut prendre en considération l’effet de la tension superficielle aux interfaces. Comme les effets capillaires sont partiellement masqués par les effets de pesanteur durant des expériences au sol, une étude précise des effets de mouillage dans ces écoulements en milieu poreux nécessite de les découpler au maximum des autres effets physiques. Un programme de recherche en microgravité a été réalisé, et un nouveau modèle mathématique qui prend en compte l’influence des forces capillaires a été élaboré dans le cadre d’une collaboration entre le Service de Chimie-Physique et le Prof. N.N. Smirnov du Département de Mécanique et de Mathématique de l’Université d’Etat de Moscou.La structure de ce travail part du Chapitre 1, qui présente essentiellement les milieux poreux et leurs spécificités. Ce dernier introduit le formalisme et les concepts nécessaires au traitement des trois problèmes de recherche envisagés. Le Chapitre 2 présente ensuite une étude bibliographique du problème de Horton-Rodgers-Lapwood et des phénomènes de dispersion hydrodynamique en milieux poreux. Le Chapitre 3 est consacré à l’effet Christiansen. Le Chapitre 4 présente les dispositifs de laboratoire mis au point, ainsi qu’une compilation des résultats expérimentaux obtenus. Les problèmes d’écoulements capillaires sont exposés au Chapitre 5, étant donné que la technique expérimentale est différente de celle basée sur l’effet Christiansen. Ce Chapitre compare le nouveau modèle mathématique aux résultats des expériences menées en microgravité durant de nombreuses campagnes de vols paraboliques. Le Chapitre 6 referme ce travail par ses conclusions et perspectives. Doctorat en sciences appliquées info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Renault, Amélie. "Caractérisation mécanique dynamique de matériaux poro-visco-élastiques." Thèse, Université de Sherbrooke, 2008. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1915.

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Poro-viscoelastic materials are well modelled with Biot-Allard equations. This model needs a number of geometrical parameters in order to describe the macroscopic geometry of the material and elastic parameters in order to describe the elastic properties of the material skeleton. Several characterisation methods of viscoelastic parameters of porous materials are studied in this thesis. Firstly, quasistatic and resonant characterization methods are described and analyzed. Secondly, a new inverse dynamic characterization of the same modulus is developed. The latter involves a two layers metal-porous beam, which is excited at the center. The input mobility is measured. The set-up is simplified compared to previous methods. The parameters are obtained via an inversion procedure based on the minimisation of the cost function comparing the measured and calculated frequency response functions (FRF). The calculation is done with a general laminate model. A parametric study identifies the optimal beam dimensions for maximum sensitivity of the inversion model. The advantage of using a code which is not taking into account fluid-structure interactions is the low computation time. For most materials, the effect of this interaction on the elastic properties is negligible. Several materials are tested to demonstrate the performance of the method compared to the classical quasi-static approaches, and set its limitations and range of validity. Finally, conclusions about their utilisation are given.

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Richart, Olivier. "Les substituts osseux en hydroxyapatite : Nouveau procédé de fabrication de pièces macroporeuses à gradient de porosité." Valenciennes, 1998. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/cf762061-806c-4205-b695-3f16de038391.

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Un nouveau procédé de fabrication de biocéramiques en hydroxyapatite macroporeuse est présenté. L’originalité du concept proposé est d'assurer la maitrise de deux paramètres primordiaux pour le comportement biologique et la configuration poreuse, à savoir : - le diamètre de macropores, - le diamètre d'interconnexion entre macropores. La technique développée et brevetée, est basée sur l'imprégnation d'une structure polymérique totalement maitrisée par une suspension aqueuse de céramique. La structure polymérique est génératrice de porosité grâce à son élimination thermique. Cette structure est contrôlée au niveau du dimensionnel et de la morphologie de ces éléments de base (billes) mais également au niveau de ses contacts entre particules. Un mécanisme de densification par fluage visqueux de l'édifice ainsi élaboré assure la reproductibilité et la prévision de la configuration des substituts osseux produits. Des propriétés mécaniques importantes sont mises en évidence. Le procédé d'élaboration est approfondi afin d'accroitre le comportement mécanique notamment en compression de ces biocéramiques. Des pièces à gradient de porosité sont élaborées et quelques applications détaillées.

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Foulet, Amandine. "Application de l’analyse du cycle de vie lors de la conception de matériaux poreux à partir de la biomasse." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0168/document.

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La liqueur noire est produite en grande quantité dans les papeteries, en co-produit de la pâte à papier. Issue de la transformation du bois, elle représente une source importante de biopolymères non concurrentielle à l’industrie alimentaire. Par dispersion d’une phase organique dans la liqueur noire, des émulsions concentrées et stables ont été obtenues. Parmi les phases dispersées envisagées, l’huile de ricin et le 1,2-dichloroéthane ont été les plus adaptées. Par polymérisation de ces émulsions concentrées, la liqueur noire a permis d’obtenir des matériaux poreux appelés polyECs. L’analyse du cycle de vie a été appliquée tout au long de la préparation des polyECs et a montré que l’utilisation du 1,2-dichloroéthane, en tant que phase dispersée, serait moins néfaste pour l’environnement que l’utilisation de l’huile de ricin. Après pyrolyse, la matrice polymère des polyECs est devenue carbonée pour donner des carbones poreux, les carboECs. Grâce à leur structure microporeuse et mésoporeuse, ces carboECs biosourcés présentent un intérêt pour le stockage d’énergie, notamment les supercondensateurs. Des essais préliminaires ont montré que les performances électrochimiques des carboECs étaient comparables à la littérature. De par le choix d’un co-produit issu de la biomasse comme matière première, l’élaboration des carboECs de liqueur noire s’inscrit dans une démarche d’éco-conception. Afin de vérifier cette démarche, les carboECs issus de liqueur noire ont été comparés à des carboECs issus de poly(styrène-co-divinylbenzène), par l’analyse du cycle de vie. Cette étude comparative a montré que le procédé basé sur la liqueur noire aurait un profil écologique plus avantageux que le procédé dit pétrochimique Black liquor is a by-product of paper pulp production and is daily produced in large quantities. Non-competitive to the food industry, this wood-based by-product is an important source of biopolymers. Black-liquor based concentrated and stable emulsions were obtained by dispersing an organic phase into black liquor. Among the considered dispersed phases, castor oil and ethylene dichloride were the most suited. Similar materials were prepared by polymerising the concentrated emulsions containing those dispersed phases. The obtained porous monoliths, called polyECs, were compared by life cycle assessment. The results showed that using ethylene dichloride as the dispersed phase was more beneficial for the environment than using castor oil. Through pyrolysis, the polymeric matrix of the polyECs was processed into carbon to produce carboECs. The bio-based porous carbons presented a microporous and a mesoporous structure that is of interest for energy storage, in particularly supercapacitors. The exploratory tests showed that the carboECs efficiency as supercapacitors were similar to what found in literature. The choice of black liquor as the main raw material was made through an eco-design approach. To comfort that approach, the black-liquor-based carboECs were compared to a poly(styrene-co-divinylbenzene)-based carboECs using life cycle assessment. This study showed that using black liquor instead of styrene/divinylbenzene is beneficial

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Cochard, Thomas. "Injection de tensioactif pour la récupération assistée du pétrole : implication sur les lois régissant les écoulements eau-hydrocarbure-tensioactif en milieu poreux." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066647/document.

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L'objectif principal de ces travaux de thèse est l'étude expérimentale de la mobilisation de l'huile dans le cadre de la récupération assistée du pétrole à base de tensioactif dans un milieu poreux en deçà de la saturation en huile résiduelle. A saturation en huile résiduelle, le réseau d'huile est déconnecté et constitué de ganglions dans l'ensemble du milieu poreux. Cette huile résiduelle est difficile à produire dans les conditions classiques de récupération du pétrole à cause du piégeage capillaire des ganglions, piégeage corrélé à la tension interfaciale entre l'huile et l'eau. Le déplacement de la solution de tensioactif et sa caractérisation a été réalisé au travers d'injections en milieux poreux naturels. L'étude a été réalisée dans un premier temps en conditions monophasiques, c'est-à-dire en absence d'huile. Les courbes de percée ont été analysées pour étudier les paramètres de dispersivité et d'adsorption des échantillons. Les expériences sont ensuite utilisées pour améliorer la modélisation du transport du tensioactif en milieu poreux. Pour le cas diphasique, nous avons développé un système microfluidique avec une géométrie de pore variable, le plus représentatif possible d'un milieu poreux naturel. Il s'agit dans les expériences d'injecter un petit ganglion d'huile à travers un canal central et de balayer la puce microfluidique avec la solution tensioactive dans des conditions contrôlées. L'objectif est d'étudier le déplacement du ganglion d'huile au sein du micromodèle. De nouveaux mécanismes sont identifiés et une voie de modélisation des phénomènes physique est proposée The main objective of the PhD is to study experimentally the oil mobilization using surfactant in a porous media below the residual oil saturation. At the residual oil saturation, the oil network is disconnected and organized in ganglia of different sizes and shapes all along the sample. This residual oil is difficult to produce in the classical conditions of water flooding because of capillary trapping created by the interfacial tension between oil and water. Injection of surfactant is able to mobilize the remaining oil at flow rates consistent with the real case of an oil mature reservoir. The use of surfactant allows lowering the interfacial tension by several orders of magnitude, towards ultra-low values (10-3 mN/m), strongly decreasing the capillary forces and so, mobilizing the oil. The first main study of the PhD work was to characterize the displacement of the surfactant injected in a sandstone sample in monophasic conditions (without oil). Breakthrough curves have been analyzed in term of dispersivity and adsorption. Experiments have shown that a better way to model the surfactant transport is to use a Langmuir kinetic adsorption model. For the diphasic case, we have developed a microfluidic 2D system with a random pore geometry of controlled conditions. The experiments are based on the injection of a small ganglia through a central channel, then, a surfactant flood is generated. The aim is to see how ganglia are displaced within the micromodel. New mechanisms have been identified and a way to model those phenomena has been proposed. A better understanding of surfactant and oil transport in porous media is key for chemical enhanced oil recovery processes

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Newby, Pascal. "Fabrication de semiconducteurs poreux pour am??liorer l'isolation thermique des MEMS." Thèse, Universit?? de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/98.

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R??sum?? : L???isolation thermique est essentielle dans de nombreux types de MEMS (micro-syst??mes ??lectro-m??caniques). Elle permet de r??duire la consommation d?????nergie, am??liorer leurs performances, ou encore isoler la zone chaude du reste du dispositif, ce qui est essentiel dans les syst??mes sur puce. Il existe quelques mat??riaux et techniques d???isolation pour les MEMS, mais ils sont limit??s. En effet, soit ils ne proposent pas un niveau d???isolation suffisant, sont trop fragiles, ou imposent des contraintes trop importantes sur la conception du dispositif et sont difficiles ?? int??grer. Une approche int??ressante pour l???isolation, d??montr??e dans la litt??rature, est de fabriquer des pores de taille nanom??trique dans le silicium par gravure ??lectrochimique. En nanostructurant le silicium ainsi, on peut diviser sa conductivit?? thermique par un facteur de 100 ?? 1000, le transformant en isolant thermique. 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Nous avons montr?? que l???amorphisation, m??me partielle, du Si poreux entra??ne une diminution de sa conductivit?? thermique, sans endommager sa structure poreuse. Cette technique r??duit sa conductivit?? thermique jusqu????? un facteur de trois, et peut ??tre combin??e avec une pr??-oxydation afin d???atteindre une r??duction d???un facteur cinq. Donc cette m??thode permet de r??duire la porosit?? du Si poreux, et d???att??nuer ainsi les probl??mes de fragilit?? m??canique caus??s par la porosit?? ??lev??e, tout en gardant un niveau d???isolation ??gal. La seconde approche est de d??velopper un nouveau mat??riau. Nous avons choisi le SiC poreux : le SiC massif a des propri??t??s physiques sup??rieures ?? celles du Si, et donc ?? priori le SiC poreux devrait conserver cette sup??riorit??. La fabrication du SiC poreux a d??j?? ??t?? d??montr??e dans la litt??rature, mais avec peu d?????tudes d??taill??es du proc??d??. 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Nos r??sultats signifient donc que le SiC poreux est compatible avec la microfabrication, et peut ??tre int??gr?? dans les MEMS comme isolant thermique. // Abstract : Thermal insulation is essential in several types of MEMS (micro electro-mechanical systems). It can help reduce power consumption, improve performance, and can also isolate the hot area from the rest of the device, which is essential in a system-on-chip. A few materials and techniques currently exist for thermal insulation in MEMS, but these are limited. Indeed, either they don???t have provide a sufficient level of insulation, are too fragile, or restrict design of the device and are difficult to integrate. A potentially interesting technique for thermal insulation, which has been demonstrated in the literature, is to make nanometer-scale pores in silicon by electrochemical etching. By nanostructuring silicon in this way, its thermal conductivity is reduced by a factor of 100 to 1000, transforming it into a thermal insulator. This solution is ideal for integration in existing MEMS fabrication processes, as it is based on the silicon substrates which are already used for their fabrication. By locally nanostructuring these substrates, silicon is made insulating wherever necessary. However the porosity also causes problems : poor chemical resistance, an unstable structure above 400???C, and reduced mechanical properties. The ease of integration of porous semiconductors is a major advantage, so we aim to reduce the disadvantages of these materials in order to encourage their integration in silicon-based devices. We have pursued two approaches in order to reach this goal : i) improve porous Si, or ii) develop a new material. The first approach uses irradiation with high energy ions (100 MeV uranium) to amorphise porous Si. We have shown that amorphisation, even partial, of porous Si leads to a reduction of its thermal conductivity, without damaging its porous structure. This technique can reduce the thermal conductivity of porous Si by up to a factor of three, and can be combined with a pre-oxidation to achieve a five-fold reduction of thermal conductivity. Therefore, by using this method we can use porous Si layers with lower porosity, thus reducing the problems caused by the fragility of high-porosity layers, whilst keeping an equal level of thermal insulation. The second approach is to develop a new material. We have chosen porous SiC: bulk SiC has exceptional physical properties and is superior to bulk Si, so porous SiC should be superior to porous Si. Fabrication of porous SiC has been demonstrated in the literature, but detailed studies of the process are lacking. Its thermal conductivity and mechanical properties have never been measured and its high-temperature behaviour has only been partially characterised. We have carried out a systematic study of the effects of HF concentration and current on the porosification process. We have implemented a thermal conductivity measurement setup using the ???3 omega??? method and used it to measure the thermal conductivity of porous SiC. We have shown that it is about two orders of magnitude lower than that of bulk SiC. We have also shown that porous SiC is chemically inert in the most commonly used solutions for microfabrication. Our results show that porous SiC is stable up to at least 1000???C and we have obtained encouraging qualitative results regarding its mechanical properties. This means that porous SiC is compatible with microfabrication processes, and can be integrated in MEMS as a thermal insulation material.

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Newby, Pascal. "Fabrication de semiconducteurs poreux pour améliorer l'isolation thermique des MEMS." Thèse, Université de Sherbrooke, 2014. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/98.

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Résumé : L’isolation thermique est essentielle dans de nombreux types de MEMS (micro-systèmes électro-mécaniques). Elle permet de réduire la consommation d’énergie, améliorer leurs performances, ou encore isoler la zone chaude du reste du dispositif, ce qui est essentiel dans les systèmes sur puce. Il existe quelques matériaux et techniques d’isolation pour les MEMS, mais ils sont limités. En effet, soit ils ne proposent pas un niveau d’isolation suffisant, sont trop fragiles, ou imposent des contraintes trop importantes sur la conception du dispositif et sont difficiles à intégrer. Une approche intéressante pour l’isolation, démontrée dans la littérature, est de fabriquer des pores de taille nanométrique dans le silicium par gravure électrochimique. En nanostructurant le silicium ainsi, on peut diviser sa conductivité thermique par un facteur de 100 à 1000, le transformant en isolant thermique. Cette solution est idéale pour l’intégration dans les procédés de fabrication existants des MEMS, car on garde le silicium qui est déjà utilisé pour leur fabrication, mais en le nanostructurant localement, on le rend isolant là où on en a besoin. Par contre sa porosité cause des problèmes : mauvaise résistance chimique, structure instable au-delà de 400°C, et tenue mécanique réduite. La facilité d’intégration des semiconducteurs poreux est un atout majeur, nous visons donc de réduire les désavantages de ces matériaux afin de favoriser leur intégration dans des dispositifs en silicium. Nous avons identifié deux approches pour atteindre cet objectif : i) améliorer le Si poreux ou ii) développer un nouveau matériau. La première approche consiste à amorphiser le Si poreux en l’irradiant avec des ions à haute énergie (uranium, 110 MeV). Nous avons montré que l’amorphisation, même partielle, du Si poreux entraîne une diminution de sa conductivité thermique, sans endommager sa structure poreuse. Cette technique réduit sa conductivité thermique jusqu’à un facteur de trois, et peut être combinée avec une pré-oxydation afin d’atteindre une réduction d’un facteur cinq. Donc cette méthode permet de réduire la porosité du Si poreux, et d’atténuer ainsi les problèmes de fragilité mécanique causés par la porosité élevée, tout en gardant un niveau d’isolation égal. La seconde approche est de développer un nouveau matériau. Nous avons choisi le SiC poreux : le SiC massif a des propriétés physiques supérieures à celles du Si, et donc à priori le SiC poreux devrait conserver cette supériorité. La fabrication du SiC poreux a déjà été démontrée dans la littérature, mais avec peu d’études détaillées du procédé. Sa conductivité thermique et tenue mécanique n’ont pas été caractérisées, et sa tenue en température que de façon incomplète. Nous avons mené une étude systématique de la porosification du SiC en fonction de la concentration en HF et le courant. Nous avons implémenté un banc de mesure de la conductivité thermique par la méthode « 3 oméga » et l’avons utilisé pour mesurer la conductivité thermique du SiC poreux. Nous avons montré qu’elle est environ deux ordres de grandeur plus faible que celle du SiC massif. Nous avons aussi montré que le SiC poreux est résistant à tous les produits chimiques typiquement utilisés en microfabrication sur silicium. D’après nos résultats il est stable jusqu’à au moins 1000°C et nous avons obtenu des résultats qualitatifs encourageants quant à sa tenue mécanique. Nos résultats signifient donc que le SiC poreux est compatible avec la microfabrication, et peut être intégré dans les MEMS comme isolant thermique. // Abstract : Thermal insulation is essential in several types of MEMS (micro electro-mechanical systems). It can help reduce power consumption, improve performance, and can also isolate the hot area from the rest of the device, which is essential in a system-on-chip. A few materials and techniques currently exist for thermal insulation in MEMS, but these are limited. Indeed, either they don’t have provide a sufficient level of insulation, are too fragile, or restrict design of the device and are difficult to integrate. A potentially interesting technique for thermal insulation, which has been demonstrated in the literature, is to make nanometer-scale pores in silicon by electrochemical etching. By nanostructuring silicon in this way, its thermal conductivity is reduced by a factor of 100 to 1000, transforming it into a thermal insulator. This solution is ideal for integration in existing MEMS fabrication processes, as it is based on the silicon substrates which are already used for their fabrication. By locally nanostructuring these substrates, silicon is made insulating wherever necessary. However the porosity also causes problems : poor chemical resistance, an unstable structure above 400◦C, and reduced mechanical properties. The ease of integration of porous semiconductors is a major advantage, so we aim to reduce the disadvantages of these materials in order to encourage their integration in silicon-based devices. We have pursued two approaches in order to reach this goal : i) improve porous Si, or ii) develop a new material. The first approach uses irradiation with high energy ions (100 MeV uranium) to amorphise porous Si. We have shown that amorphisation, even partial, of porous Si leads to a reduction of its thermal conductivity, without damaging its porous structure. This technique can reduce the thermal conductivity of porous Si by up to a factor of three, and can be combined with a pre-oxidation to achieve a five-fold reduction of thermal conductivity. Therefore, by using this method we can use porous Si layers with lower porosity, thus reducing the problems caused by the fragility of high-porosity layers, whilst keeping an equal level of thermal insulation. The second approach is to develop a new material. We have chosen porous SiC: bulk SiC has exceptional physical properties and is superior to bulk Si, so porous SiC should be superior to porous Si. Fabrication of porous SiC has been demonstrated in the literature, but detailed studies of the process are lacking. Its thermal conductivity and mechanical properties have never been measured and its high-temperature behaviour has only been partially characterised. We have carried out a systematic study of the effects of HF concentration and current on the porosification process. We have implemented a thermal conductivity measurement setup using the “3 omega” method and used it to measure the thermal conductivity of porous SiC. We have shown that it is about two orders of magnitude lower than that of bulk SiC. We have also shown that porous SiC is chemically inert in the most commonly used solutions for microfabrication. Our results show that porous SiC is stable up to at least 1000◦C and we have obtained encouraging qualitative results regarding its mechanical properties. This means that porous SiC is compatible with microfabrication processes, and can be integrated in MEMS as a thermal insulation material.

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Philit, Sven. "Elaboration d'un modèle structural, pétrophysique et mécanique des failles en milieu gréseux poreux : implication pour la migration et le piégeage des fluides." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT090/document.

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La cataclase est un processus de déformation efficace en termes de réduction de porosité et de perméabilité dans les grès poreux, constituant des aquifères et réservoirs d’hydrocarbures classiques. Un enjeu majeur concernant la déformation dans les grès consiste à identifier les processus contrôlant l’évolution des structures cataclastiques et reconnaitre les paramètres influençant l’expression de la déformation à l’échelle microscopique et à l’échelle du bassin.Dans cette étude, nous nous concentrons sur l’analyse structurale des amas (« clusters ») de bande de déformation cataclastiques afin de considérer une déformation suffisamment localisée représentant un potentiel rôle de barrière sur les fluides. Nous choisissons sept sites d’étude présentant des clusters formés en tectonique extensive et contractive, dans différent régimes Andersoniens, à différentes profondeurs d’enfouissement, et dans des grès aux lithologies variées. Nous utilisons une approche analytique afin d’estimer l’évolution de l’état de contrainte des grès jusqu’à la déformation. L’utilisation de modèles numériques permet d’analyser l’influence de certains paramètres physiques sur la structuration de la déformation.Nous montrons que la position de l’enveloppe de rupture du grès (dépendant de sa lithologie) semble déterminer la morphologie de la déformation. D’autre part, les clusters formés en régimes Andersoniens normal, décrochant et inverse semblent respectivement couramment se former sur la même partie de l’enveloppe.Les clusters formés en régime normal montrent des épaisseurs fines à moyennes, des densités de bande importantes et forment, avec d’autres clusters, des réseaux d’échelle kilométrique souvent localisés à proximité d’une faille majeure. Ils représentent une barrière potentielle pour les fluides. Les clusters formés en régime décrochant ont des épaisseurs et des densités de band moyennes. Parce qu’ils semblent éparses, ces clusters ne forment probablement aucun frein pour les fluides. Les clusters formés en régime inverse ont des épaisseurs et des densités de bande moyennes si la rupture est atteinte sur la partie fragile de l’enveloppe. Ils semblent potentiellement plus épais avec des densités de bands faibles voire deviennent de simples réseaux de bandes distribuées si l’enveloppe de rupture est atteinte sur sa partie ductile. Parce qu’ils sont courts et éparses, ces clusters ne représentent pas de frein pour les fluides.Nous relions le développement des clusters et leur morphologie à l’agencement microscopique des clasts dans le matériel déformé. La faible compaction du matériel déformé des clusters créés en régimes normal et décrochant semble être à l’origine de l’étroite localisation des bandes à cause de la présence de plans de faiblesse dans le matériel déformé. Pour le même degré de déformation, la compaction plus élevée du matériel en régime inverse favoriserait la distribution des bandes.Le passage à la faille tel qu’observé dans les clusters en régime normal est permis par la présence entre les grès de niveaux incluant des minéraux fragiles. Ces niveaux permettent l’initiation et la propagation d’une surface de glissement majeure dans les grès adjacents. L’initiation d’une faille est aussi favorisée lorsque des grès poreux sont juxtaposés contre une lithologie indurée.Notre étude montre que la cimentation de quartz des parties les plus déformées des clusters est fréquente, même dans le cas de clusters ayant été enfouis à des profondeurs inférieures à 800 m. Cette cimentation est catalysée par l’intense degré de cataclase, semble être précipitée par « self-healing » et altère les propriétés pétrophysiques des clusters Deformation through cataclasis, which corresponds to grain crushing, is an effective process of porosity and permeability reduction in porous sandstones, classical aquifers and hydrocarbon reservoirs at depth. A major stake concerning the deformation in sandstone is to understand what processes govern the growth of the cataclastic structures and to recognize what parameters influence the expression of the deformation at microscopic scale and at basin scale.In this study, we focus on the analysis of cataclastic deformation band clusters in order to consider a significantly concentrated deformation regarding the potential of fluid flow baffling. We select seven study sites presenting clusters formed in extensional and contractional tectonics, under different Andersonian regimes, at various burial depths and in sandstones of varying lithologies. To complement the structural analysis, we use an analytical approach to estimate the stress-state evolution of the sandstones leading to deformation. Numerical modeling allows the analysis of the influence of physical parameters on the structuring of the deformation.We show that the position of failure along the failure envelope of the sandstone (which depends on its lithology) seems to determine the morphology of deformation. On the other hand, normal, strike-slip and thrust Andersonian regime clusters respectively seem to form frequently on the same part of the envelope.Normal regime clusters (favorably formed in extensional tectonics) have thin to medium thickness, with high band density and form, with other clusters, networks of km-scale length - often localized near a major fault. They are likely to baffle fluid flow. Strike-slip regime clusters (favorably formed in contractional tectonics) have medium thickness with medium band densities. Due to their sparseness, they seem unlikely to form a baffle for fluids. Thrust regime clusters (favorably formed in contractional tectonics) have medium thickness and medium band density if failure is attained on the brittle part of the envelope. They seem potentially thicker, with low band density and tend to form arrays of deformation bands if failure is attained on the cap of the envelope. Because they are short and sparse, they do not represent an effective baffle for fluid flow.We relate the process of cluster growth and their resulting morphology to the microscopic arrangement of the clasts in the deformed material. The minor compaction in the deformed material of normal and strike-slip regime clusters seems to be at the origin of the dense localization of the bands through the presence of weaker planes in the deformed material. For the same degree of deformation, the more compacted material in thrust regime clusters would favor the distribution of the bands.Faulting of normal regime clusters is enhanced by the presence of layers including weak minerals between the sandstones. These weak layers are responsible for the initiation and propagation of major slip-surfaces in the adjacent sandstone from small displacements. The initiation of major slip-surfaces is also favored when porous sandstone is juxtaposed with a hard lithology.We find that the quartz cementation of the most deformed parts of the clusters is common, even in clusters that were never buried below 800 m. This cementation is promoted by an intense degree of cataclasis, seems to form by “self-healing”, and may reduce the petrophysical properties of clusters

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Rozprawy doktorskie na temat „A. porrum”

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