Добірка наукової літератури з теми "Formulation de Matériaux Nanocomposites"
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Статті в журналах з теми "Formulation de Matériaux Nanocomposites"
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Ton-That, M. T., F. Perrin-Sarazin, K. C. Cole, M. N. Bureau, and J. Denault. "Polyolefin nanocomposites: Formulation and development." Polymer Engineering and Science 44, no. 7 (2004): 1212–19. http://dx.doi.org/10.1002/pen.20116.
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Oualit, Mehena, Amar Irekti, and Arezki Sarri. "Influence des conditions de durcissement et le taux d’alcalins sur les performances mécaniques des matériaux alcali-activés à base du laitier de haut fourneau." Matériaux & Techniques 110, no. 2 (2022): 202. http://dx.doi.org/10.1051/mattech/2022017.
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Dans un monde qui s’oriente davantage vers le développement durable, les matériaux alcali-activés (MAA) sont identifiés comme étant une alternative aux matériaux à base cimentaire, connus pour leur forte émission de CO2 lors de leur fabrication. Bien que des efforts soient fournis pour minimiser cet impact négatif sur l’environnement par l’utilisation de sous-produits industriels lors de la fabrication du ciment Portland ou par substitution partielle du ciment dans la formulation du béton, le crédit carbone reste toutefois élevé. La présente étude vise à évaluer les propriétés mécaniques d’un matériau alcali-activé à base du laitier granulé de haut fourneau. L’activation alcaline a été réalisée par deux types d’activants à savoir une solution aqueuse de silicate de sodium et une solution d’hydroxyde de sodium à différentes concentrations molaires. Les résultats ont montré que le taux d’alcalin contenu dans l’activant ainsi que les conditions de durcissement des échantillons influe significativement sur les performances mécaniques des matériaux alcali-activés élaborés. La valeur de la résistance à la compression la plus élevée est estimée à 117 MPa, enregistrée à 28 jours de durcissement sous conditions contrôlées (humidité = 50 % ; T° = 20 °C), et ce, en utilisant un taux de silicate alcalin égal à 6 (exprimé en pourcentage de Na2O par rapport au précurseur).
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Oualit, Mehena, Amar Irekti, and Arezki Sarri. "Influence des conditions de durcissement et le taux d’alcalins sur les performances mécaniques des matériaux alcali-activés à base du laitier de haut fourneau." Matériaux & Techniques 110, no. 2 (2022): 202. http://dx.doi.org/10.1051/mattech/2022017.
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Dans un monde qui s’oriente davantage vers le développement durable, les matériaux alcali-activés (MAA) sont identifiés comme étant une alternative aux matériaux à base cimentaire, connus pour leur forte émission de CO2 lors de leur fabrication. Bien que des efforts soient fournis pour minimiser cet impact négatif sur l’environnement par l’utilisation de sous-produits industriels lors de la fabrication du ciment Portland ou par substitution partielle du ciment dans la formulation du béton, le crédit carbone reste toutefois élevé. La présente étude vise à évaluer les propriétés mécaniques d’un matériau alcali-activé à base du laitier granulé de haut fourneau. L’activation alcaline a été réalisée par deux types d’activants à savoir une solution aqueuse de silicate de sodium et une solution d’hydroxyde de sodium à différentes concentrations molaires. Les résultats ont montré que le taux d’alcalin contenu dans l’activant ainsi que les conditions de durcissement des échantillons influe significativement sur les performances mécaniques des matériaux alcali-activés élaborés. La valeur de la résistance à la compression la plus élevée est estimée à 117 MPa, enregistrée à 28 jours de durcissement sous conditions contrôlées (humidité = 50 % ; T° = 20 °C), et ce, en utilisant un taux de silicate alcalin égal à 6 (exprimé en pourcentage de Na2O par rapport au précurseur).
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Momeni, K., and R. S. Yassar. "Analytical Formulation of Stress Distribution in Cellulose Nanocomposites." Journal of Computational and Theoretical Nanoscience 6, no. 7 (July 1, 2009): 1511–18. http://dx.doi.org/10.1166/jctn.2009.1203.
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Allamel-Raffin, Catherine. "Le texte et l'image dans la formulation de la preuve en physique des matériaux." Revue d'anthropologie des connaissances Vol 4, 3, no. 3 (2010): 476. http://dx.doi.org/10.3917/rac.011.0476.
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Vafaeva, Khristina Maksudovna, Abhishek Chhetri, Prerak Sudan, Mukul Mishra, B. Pakkiraiah, and Chandra Mohan. "Polymer Matrix Nanocomposites for Sustainable Packaging: A Green Approach." E3S Web of Conferences 511 (2024): 01008. http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/202451101008.
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This research examines the characteristics and ecological viability of polymer matrix nanocomposites used in sustainable packaging. Nanocomposites were produced by combining varied proportions of polymer and nanofiller material. Through mechanical testing, it was determined that nanocomposite formulation 3 had the maximum tensile strength of 55 MPa, as well as a Young’s modulus of 3.5 GPa, showing greater stiffness in comparison to the other formulations. The evaluation of barrier qualities revealed that nanocomposite formulation 2 exhibited the most minimal oxygen permeability at a rate of 8 cc/m²/day and the lowest water vapor transmission rate at 4.5 g/m²/day, showing very efficient performance in preventing the passage of gases and moisture. The environmental impact study showed that nanocomposite formulation 3 had the most efficient energy consumption during manufacture, with a rate of 1.8 kWh/kg. It also had the lowest waste creation, with just 0.08 kg/kg, and the lowest CO2 emissions, with only 0.4 kg/kg. Nanocomposite formulation 3 demonstrated substantial improvements in mechanical characteristics, barrier properties, and environmental impact indicators when compared to the reference formulations, as shown by the percentage change analysis. In summary, this study showcases the capabilities of polymer matrix nanocomposites, specifically formulation 3, as environmentally friendly packaging materials that offer improved mechanical properties, effective barrier performance, and reduced ecological footprint. These findings contribute to the development of sustainable packaging solutions across different industries.
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Vafaeva, Khristina Maksudovna, Abhishek Chhetri, Prerak Sudan, Mukul Mishra, B. Sankara Babu, and Binitendra Naath Mongal. "Polymer Matrix Nanocomposites for Sustainable Packaging: A Green Approach." E3S Web of Conferences 537 (2024): 08001. http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/202453708001.
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This research examines the characteristics and ecological viability of polymer matrix nanocomposites used in sustainable packaging. Nanocomposites were produced by combining varied proportions of polymer and nanofiller material. Through mechanical testing, it was determined that nanocomposite formulation 3 had the maximum tensile strength of 55 MPa, as well as a Young's modulus of 3.5 GPa, showing greater stiffness in comparison to the other formulations. The evaluation of barrier qualities revealed that nanocomposite formulation 2 exhibited the most minimal oxygen permeability at a rate of 8 cc/m2/day and the lowest water vapor transmission rate at 4.5 g/m2/day, showing very efficient performance in preventing the passage of gases and moisture. The environmental impact study showed that nanocomposite formulation 3 had the most efficient energy consumption during manufacture, with a rate of 1.8 kWh/kg. It also had the lowest waste creation, with just 0.08 kg/kg, and the lowest CO2 emissions, with only 0.4 kg/kg. Nanocomposite formulation 3 demonstrated substantial improvements in mechanical characteristics, barrier properties, and environmental impact indicators when compared to the reference formulations, as shown by the percentage change analysis. In summary, this study showcases the capabilities of polymer matrix nanocomposites, specifically formulation 3, as environmentally friendly packaging materials that offer improved mechanical properties, effective barrier performance, and reduced ecological footprint. These findings contribute to the development of sustainable packaging solutions across different industries.
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Sahebi Jouibari, Iman, Vahid Haddadi-Asl, and Mohammad Masoud Mirhosseini. "Formulation of micro-phase separation kinetics of polyurethane nanocomposites." Polymers for Advanced Technologies 29, no. 12 (July 19, 2018): 2909–16. http://dx.doi.org/10.1002/pat.4410.
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Olad, Ali, Hamid Zebhi, Dariush Salari, Abdolreza Mirmohseni, and Adel Reyhani Tabar. "Water retention and slow release studies of a salep-based hydrogel nanocomposite reinforced with montmorillonite clay." New Journal of Chemistry 42, no. 4 (2018): 2758–66. http://dx.doi.org/10.1039/c7nj03667a.
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Azani, Mohammad-Reza, and Azin Hassanpour. "UV-Curable Polymer Nanocomposites: Material Selection, Formulations, and Recent Advances." Journal of Composites Science 8, no. 11 (October 25, 2024): 441. http://dx.doi.org/10.3390/jcs8110441.
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This study addresses the development of UV-curable polymer nanocomposites (PNCs), mainly based on acrylate, emphasizing material selection and formulation strategies that achieve efficient dispersion of the nanofillers (NFs). We begin by exploring various types of UV-curing coatings and delve deeper into their key components: monomers, oligomers, photoinitiators, fillers, and additives. Different types of components and examples are presented. Furthermore, this study delves into the critical importance of modifying NFs to tune the physical properties of the composite. It provides an overview of commonly used NFs and underscores the importance of surface modification (chemical and physical) as a pivotal technique for producing high-performance UV-curable PNCs. Additionally, various additives such as adhesion promoters, anti-foaming agents, and wetting and dispersing agents are discussed, emphasizing their functions within the formulation process. Different dispersion and blending methods are also discussed. The paper concludes by summarizing and presenting recent advancements in the formulation of UV-curable PNCs. This overview offers valuable insights to researchers and engineers working on the development of advanced materials.
Дисертації з теми "Formulation de Matériaux Nanocomposites"
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Luna, Cornejo Ollin Alan. "Formulation de matériaux électrostrictifs par voie émulsion pour la récupération d'énergie." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0012/document.
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L’objectif de ces travaux est le développement de réseaux de nanoparticules conductrices telles que les nanotubes de carbone (CNT) ou feuillets de graphene dans une matrice polymère élastique faite de polydimethylsiloxane (PDMS). Une approche par voie émulsion est utilisée pour contrôler de façon précise la structure interne des matériaux. Les dispersions de CNT ou de graphène sont incorporées dans la phase continue d’une émulsion directe composée de gouttelettes de PDMS dans l’eau. Après évaporation, les nanoparticules s’agrègent au niveau de bords de Plateau pour former de réseaux dont la morphologie dépend de la taille de gouttelettes. Les propriétés diélectriques de ces matériaux sont contrôlées par la taille de gouttelettes, la concentration de charges et leur état d’agrégation. L’optimisation de leviers de formulation permet d’atteindre des valeurs de permittivité diélectrique très élevées (ϵ'r≈104 à 100Hz). De plus, nous avons développé une méthode expérimentale adaptée et précise afin d’étudier les propriétés diélectriques du matériau soumis à une contrainte mécanique (i.e. électrostriction). Les propriétés d’électrostriction des matériaux sont étudiées et nous obtenons des coefficients d’électrostriction très élevée (M33 ≈10-11 m2/V2 à 100Hz). Cette valeur est à ce jour et à notre connaissance la plus élevée dans la littérature. Les matériaux développés au cours de ces travaux peuvent être utilisés dans des capacités variables pour la conversion d’énergie mécanique en énergie électrique. Les matériaux électrostrictifs développés dans cette thèse sont donc des candidats potentiels pour des applications de récupération d’énergie vibratoire, cependant l’optimisation de certains paramètres reste à étudierThe aim of this work is to develop near percolated networks of conductive nanoparticles such as carbon nanotubes (CNT) or graphenesheets within an elastic polymer matrix, such as polydimethylsiloxane (PDMS). A novel emulsion formulation route is employed to achieve a fine control over the inner structure of the materials. Graphene or CNT aqueous dispersions are integrated in the continuous phase of an emulsion made of PDMS droplets in water. After water removal, the nanoparticles are segregated in between the PDMS droplets at the Plateau borders of the emulsion. The morphology of the networks formed by the particles is controlled by the size of the emulsion droplets. The dielectrics properties of such materials are governed by (i) the droplets size, (ii) the filler concentration and (iii) the aggregation state. The optimization of such factors by the emulsion approach leads to giant dielectric permittivity (ϵ'r≈104 à 100Hz). In addition, we developed accurate characterization devices to study the material dielectric properties in response to a mechanical stress (i.e. electrostriction). Particularly high electrostrictive coefficients of M33 ≈ 10-11 m2/V2 at 100Hz are measured. To our knowledge, these are the highest values in the literature to date. The electrostrictive materials developed in the present work can be implemented in variable capacitors for conversion of mechanical energy into electrical energy. They are promising candidates for ambient mechanical energy harvesting; however, the optimization of some parameters remains to be studied
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Waché, Rémi. "Formulation et caractérisation de polyéthylènes chargés avec des argiles : Propriétés barrière des nanocomposites obtenus." Brest, 2004. http://www.theses.fr/2004BRES2035.
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La particularité des nanocomposites polymère/argile repose sur l'exfoliation des feuillets d'argile au sein de la phase polymère. La dimension nanoscopique du renfort et son facteur de forme élevé permettent d'envisager des modifications fortes des propriétés pour des taux de charge très faibles. Dans ce travail, des mélanges de polyéthylènes chargés d'argile organophile ont été réalisés par malaxage ou extrusion à l'état fondu. Les macromolécules de polyéthylène ne parviennent pas à s'intercaler entre les feuillets d'argile par manque de polarité. Par contre, l'exfoliation de l'argile est possible dans le polyéthylène greffé anhybride maléique. Ce polymère a donc été utilisé comme agent de compatibilisation pour promouvoir la dispersion de l'argile dans le polyéthylène. Une exfoliation partielle de l'argile dans le polyéthylène est ainsi obtenue. Les propriétés barrière de ces matériaux ont été évaluées. La perméabilité des matériaux chargés est supérieure à celle de leur matrice. Un modèle de tortuosité a été développé afin de comprendre cette détérioration des propriétés barrière. La qualité de l'interface semble être à remettre en cause. Pour l'améliorer, différents couples d'argiles organophiles et de polymères compatibilisants ont été testés. Mais aux taux utilisés, il semble que des contacts entre la matrice polyéthylène et les feuillets d'argile soient toujours présents quels que soient les compatibilisants et ces mauvaises interfaces conduisent à l'accélération de la diffusionThe particularity of polymer layered silicate nanocomposites is based on the exfoliation of the clay platelets in the polymer matrix. Therefore properties may be dramatically modified with very low clay loading. In this work polyethylene and organoclay have been melt blended. Due to a lack of polarity, the polymer chains do not intercalate the clay stacking. However exfoliation is achieved using maleated polyethylene. We used this polymer as a compatibilizer to promote clay exfoliation in the polyethylene matrix. Partial exfoliation is obtained. Barrier properties of these materials have been characterized. Permeability is higher for the clay reinforced products than their matrix. To understand the poor permeability results a tortuosity model has been developed. The quality of the interface seems to be involved. Several organoclays and compatibilizers have been tested to improve it. But for the concentrations of these products used polyethylene clay interactions always exist and lead to an increase of diffusion
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Oyharçabal, Mathieu. "Synthèse, formulation, et mise en oeuvre de nanomatériaux conducteurs base poly(aniline) / nanotubes de carbone pour des applications micro-ondes." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14633.
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Ces travaux de thèse consistent à formuler des nanocomposites électriquement conducteurs pour des applications micro-ondes. L’objectif principal est la mise en œuvre de matériaux absorbant les ondes radar, plus particulièrement sur la bande X (8-12 GHz). La polyaniline et les nanotubes de carbone, dispersés dans une matrice époxyde, ont été sélectionnés pour apporter les propriétés d’absorption aux fréquences visées. Différentes morphologies de polyaniline ont été synthétisées afin d’étudier leur influence sur les propriétés d’absorption des composites. L’utilisation d’une polyaniline à morphologie feuillet, présentant une forte anisotropie et un facteur de forme élevé, permet d’augmenter la conductivité et les pertes diélectriques des composites. De plus, leur association avec des nanotubes de carbone améliore significativement les propriétés d’absorption aux fréquences micro-ondes. Des écrans absorbants radar performants qui présentent des coefficients de réflexion inférieurs à -20 dB ont pu être modélisés et mis en œuvre, confirmant le potentiel de ces matériaux pour des applications de furtivité radarThis thesis deals with the formulation of electrically conductive nanocomposites for microwave applications. The main purpose is to process radar-absorbent materials, more particularly at the X band. (8-12 GHz). Polyaniline and carbon nanotubes, dispersed in an epoxyde matrix, have been selected. Different morphologies of polyaniline have been synthesized to study its impact on the absorption properties of composites. Using flake-like polyaniline showing high anisotropy and aspect ratio increases conductivity and dielectric losses of composites. Moreover, its association with carbon nanotubes significantly improves the absorption properties at microwaves frequencies. Efficient radar absorbing screens, showing reflection losses lower than -20 dB, have been calculated and processed confirming the potential of these materials for stealth applications
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Fatome, Emilie. "Formulations de nanocomposites hautes performances pour revêtements coil-coating : optimisation des interactions nanocharges-matrice." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0027/these.pdf.
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L’objectif de ce travail de thèse consiste à optimiser des formulations de coil-coating comportant des nanocharges dans le but d’améliorer les propriétés de robustesse de surface des revêtements obtenus, et ce sans dégrader d’autres propriétés telles que brillance ou flexibilité. Nous avons ainsi sélectionné deux grandes familles de nanocharges: les argiles lamellaires et la silice pyrogénée pour leurs performances mécaniques et leur attrait économique. Nous avons mis en évidence l’importance d’un traitement cationique et d’un mode de dispersion sévère pour l’amélioration de la dispersion des argiles lamellaires. Une partie des agrégats est donc rompue, mais sans pour autant entraîner de conséquences sur les propriétés mécaniques : il faut donc utiliser des nanocharges intrinsèquement plus dures ; c’est le cas des silices. Nous avons alors identifié des interactions fortes entre la silice et la mélamine, figeant la dispersion de la silice et conduisant alors à l’obtention d’un gel fort. Un traitement surfacique de la silice adapté permet de réduire ces interactions, ce qui se traduit par une rhéologie quasi-newtonienne due à une bonne dispersion des charges et à des propriétés mécaniques significativement améliorées. Pour résumer, les interactions développées entre les nanocharges et la matrice organique doivent être choisies de façon optimale puisqu’elles gouvernent non seulement le comportement rhéologique des formulations, mais aussi l’état de dispersion des nanocharges dans le film réticulé ainsi que les différentes propriétés, notamment mécaniques, qui en découlentThe objective of this work consists in optimizing formulations of coil-coating comprising nanofillers with the aim of improving the properties of coatings surface robustness without degrading other properties such as brightness or flexibility. We thus selected two families of nanofillers: lamellate clays and fumed silica for their mechanical performances and their economic attraction. We highlighted the importance of cation treatment and dispersion mode for lamellate clays dispersion improvment. However, a part of aggregates is broken, but without involving effects on the mechanical properties: nanofillers intrinsically harder should be used; it is the case of silicas. We then identified strong interactions between silica and melamine, leading to a strong gel. A surface treatment of adapted silica makes possible to reduce these interactions, which results in a quasi-Newtonian rheology due to a good dispersion of the fillers and significantly improved mechanical properties. To summarize, the interactions developed between nanofillers and organic matrix must be selected in an optimal way since they control not only the rheological behaviour of the formulations, but also the state of dispersion of the nanofillers in the cross linked film as well as various properties, in particular mechanical ones
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Acquadro, Julien. "Étude des propriétés tribologiques et électriques de revêtements sol-gel comme alternative anticorrosion au cadmium et au chrome hexavalent pour la connectique en environnements sévères." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST150.
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Le domaine de la connectique englobe l'ensemble des éléments permettant de réaliser des liaisons électriques entre différents composants. Dans les secteurs aéronautique et militaire, ces liaisons doivent être hautement fiables et fonctionner de manière optimale dans des environnements sévères. Ainsi, les contacts électriques des connecteurs sont généralement protégés par des boîtiers fabriqués en alliages d'aluminium, notamment l'alliage AA6061, qui doivent remplir les trois principales fonctions de conduction électrique, de tenue mécanique et de résistance à la corrosion. Actuellement, ces propriétés sont assurées par des revêtements de protection de surface à base de cadmium passivé au chrome (VI). Cependant, depuis 2017, cette solution n'est plus acceptable en Europe en raison de l'évolution des directives et réglementations RoHS et REACH, le cadmium et le chrome hexavalent étant tous deux très toxiques pour l'environnement et la santé humaine.Cette thèse s'inscrit dans un vaste programme de collaboration industrielle regroupant sept partenaires visant à développer et produire des revêtements de substitution au cadmium passivé au chrome (VI). Parmi les nombreuses approches explorées, la voie la plus innovante et prometteuse est celle des revêtements sol-gel rendus conducteurs par l'intégration de charges conductrices adaptées. La stratégie adoptée consiste à mettre en œuvre ces revêtements à l'échelle du laboratoire, puis à les tester sur des boîtiers de connecteurs soumis à des qualifications industrielles rigoureuses.L'objectif principal de cette thèse est de contribuer à une meilleure compréhension du rôle et de l'influence des différentes étapes d'élaboration des revêtements sur leurs propriétés de conduction, d'usure et d'anticorrosion. Les dépôts réalisés sur des éprouvettes modèles de laboratoire ont été étudiés aux échelles macroscopique et microscopique afin de déterminer les paramètres de synthèse optimaux, tels que les précurseurs, le taux d'hydrolyse, les conditions de maturation et les paramètres de dépôt. Ces paramètres ont été ajustés en fonction des propriétés physico-chimiques et structurelles des films formés. L'impact de la nature et de la quantité des charges conductrices, qu'elles soient carbonées ou métalliques, sur les propriétés de conduction, d'usure, de tenue mécanique et de protection contre la corrosion, a été rigoureusement évalué.Les résultats de ces études ont été comparés périodiquement aux résultats des tests de qualification réalisés sur des boîtiers industriels de formes complexes revêtus des mêmes formulations, permettant ainsi d'identifier les défis à surmonter pour atteindre les propriétés requises en termes de conduction électrique, de tenue mécanique et de résistance à la corrosion. Ces travaux offrent également des perspectives de développement pour l'avenir de cette technologie dans le domaine de la connectiqueConnector technology involves the components that create electrical connections between different systems. In critical sectors such as aerospace and military, these connections must be highly reliable and able to perform under harsh conditions. Therefore, the electrical contacts within connectors are protected by housings made from aluminium alloys, like AA6061, which must meet three essential criteria: electrical conductivity, mechanical strength, and corrosion resistance. Currently, these properties are achieved through surface protection coatings based on cadmium passivated with hexavalent chromium (VI). However, since 2017, this solution has been deemed unacceptable in Europe due to evolving RoHS and REACH directives and regulations, given the severe toxicity of cadmium and hexavalent chromium to both the environment and human health.This thesis is part of a significant industrial collaboration involving seven partners focused on developing and producing coatings to replace cadmium passivated with chromium (VI). Among the various approaches explored, the most innovative and promising involves using sol-gel coatings made conductive through the incorporation of appropriate conductive fillers. The strategy entails implementing these coatings at the laboratory scale and subjecting them to rigorous industrial qualification tests on connector housings.This thesis aims to enhance understanding of how various stages in the development of coatings affect their properties related to electrical conduction, wear resistance, and anti-corrosion capabilities. Deposits applied to laboratory model specimens were studied at both macroscopic and microscopic scales to determine the optimal synthesis parameters. These parameters include sol-gel precursors, amount of water, maturation conditions, and deposition techniques, all of which are adjusted based on the physicochemical and structural properties of the resulting films. The influence of the type and quantity of conductive fillers, whether carbon-based or metallic, on properties such as electrical conduction, wear resistance, mechanical strength, and corrosion protection, was rigorously evaluated.Periodic comparisons were made between these study results and the outcomes of qualification tests conducted on industrially complex connector housings coated with the same formulations. This allowed the identification of challenges to overcome in achieving the necessary properties of electrical conduction, mechanical strength, and corrosion resistance. These efforts also provide development prospects for the future of this technology in the connector industry
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Alzina, Camille. "Nouvelles formulations industrielles à base de résine époxyde pour la fabrication de composites et de nanocomposites." Nice, 2009. http://www.theses.fr/2009NICE4074.
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Les matériaux polymères sont, pour la plupart, des matériaux composites c’est-à-dire qu’ils sont composés d’une phase majoritaire appelée matrice qui a été modifiée par ajout d’une charge le plus souvent minérale. La réduction de taille des charges peut conduire à un ensemble de nouvelles propriétés physico-chimiques, riches d’applications potentielles. Au cours de ce travail, réalisé en collaboration avec la société SICOMIN Composites, un système thermodurcissable de type époxyde-amine avec différentes nanocharges (argiles, nanosilices, nanotubes de carbone et copolymères à blocs) a été étudié afin d’améliorer les propriétés mécaniques et de rechercher de nouvelles propriétés. Par ailleurs, une étude sur la réactivité d’un système époxyde-amine modèle (DGEBA/mPDA) a été réalisée afin d’étudier les réactions secondaires mises en jeu lors de la réticulation à l’aide d’une méthode cinétique originale, la méthode isoconversionnelle avancée. L’étude de ce système à différents ratios DGEBA/mPDA a montré que les proportions stœchiométriques ne sont pas forcément les plus adaptées pour obtenir les meilleures propriétés. De manière à comprendre les phénomènes physico-chimiques complexes mis en jeu lors des procédés d’élaboration et afin d’optimiser les propriétés de matériaux nanocomposites contenant des montmorillonites organophiles ou des nanoparticules de silice, plusieurs études ont été menées. Ces études ont apporté un éclairage nouveau sur certains aspects fondamentaux de la réactivité de ce système et ont souligné l’importance des interactions nanocharge/matrice et de la dispersion des nanochargesPolymeric materials are mostly of composite materials ie they are composed in majority with a phase called matrix which was amended by adding a filler which is most often mineral. The reduction in size of the fillers can lead to new physical and chemical properties and to many potential applications. During this work in collaboration with the company SICOMIN Composites, thermosetting epoxy-amine system was studied with various nanofillers (clays, nanosilica, carbon nanotubes and block copolymers) in order to improve the mechanical properties of this system and to research new properties. In addition, a study on the reactivity of an epoxy-amine model system (DGEBA/mPDA) was conducted to study the secondary reactions involved in the crosslinking with an original kinetic method, the advanced isoconversional method. A study of this system at different ratios DGEBA/mPDA showed that stoichiometric proportions are not the most appropriate. In order to understand the complex physical-chemical phenomena and to optimize the properties of nanocomposite materials containing organophilic montmorillonites or silica nanoparticles, several studies were conducted and they highlighted some new fundamental aspects of the reactivity of these systems and they underlined the importance of the interaction nanofiller/matrix and of the dispersion of nanofillers
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Sayah, Simon. "Impact de la formulation d'électrolytes sur les performances d'une électrode négative nanocomposite silicium-étain pour batteries Li-ion." Thesis, Tours, 2017. http://www.theses.fr/2017TOUR4025/document.
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Ce projet de thèse porte sur la recherche de nouveaux électrolytes et additifs dans le but d’améliorer la cyclabilité d’une électrode négative composite de formule Si0.32Ni0.14Sn0.17Al0.04C0.35 et d’obtenir une interface électrode|électrolyte stable. En effet, comme la plupart des matériaux à base de silicium, ce composite de grande capacité (plus de 600 mA.h.g-1) souffre actuellement d’une faible durée de vie provenant essentiellement des expansions volumiques qu’il subit lors de sa lithiation et de sa SEI défaillante. Deux types d'électrolytes ont été évalués : (i) un mélange de carbonates d’alkyles EC/PC/3DMC auquel a été ajouté un sel de lithium (LiPF6, LiTFSI, LiFSI ou LiDFOB) ainsi que des additifs aidant à la formation de la SEI tels que le carbonate de vinylène (VC) ou le carbonate de fluoroéthylène (FEC), (ii) des liquides ioniques (LI) contenant un cation ammonium quaternaire (N1114+), imidazolium (EMI+) ou pyrrolidinium (PYR+), associé à un anion à charge délocalisée comme le bis(trifluorométhanesulfonyl)amidure (TFSI-) ou le bis(fluorosulfonyl)amidure (FSI-). L’analyse du diagramme d’ionicité de Walden a permis de mettre en évidence la bonne dissociation de LiFSI et LiPF6 dans EC/PC/3DMC assurant ainsi des conductivités ioniques supérieures à 12 mS.cm-1. Bien que possédant des propriétés de transport a priori moins intéressantes dans ce mélange ternaire que les autres sels, LiDFOB forme en réduction une SEI permettant au composite de fournir les meilleures performances en cyclage sans additif avec 560 mA.h.g-1 pour un rendement coulombique de 98,4%. L’ajout d’additif est cependant nécessaire pour atteindre les objectifs fixés par le projet en termes de rendement coulombique (>99,5%). Dans ce cas, l’ajout de 2%VC+10%FEC au mélange ternaire est le plus intéressant avec LiPF6. Le matériau fourni ainsi des capacités de 550 mA.h.g-1 durant une centaine de cycles à un régime de C/5 avec un rendement coulombique de 99,8%. En milieu LI, les performances optimales sont atteintes avec le [EMI][FSI] et 1 mol.L-1 de LiFSI. Le composite atteint alors une capacité de 635 mA.h.g-1 durant 100 cycles à un régime de C/5 avec un rendement coulombique très proche de 100%, tout en s’affranchissant de l’ajout d’additifs. Malgré une viscosité bien plus élevée que celles des mélanges de carbonates d’alkyles, cette formulation permet de générer une SEI plus stable dont la nature, principalement minérale, est issue majoritairement des produits de réduction de FSI-This study focuses on new electrolytes and additives in order to improve the cyclability of a Si0.32Ni0.14Sn0.17Al0.04C0.35 negative composite electrode (Si-Sn) and to obtain a stable electrolyte|electrolyte interface. Indeed, like most silicon-based materials, this high-capacity Si-Sn composite (over 600 mA.hg-1) currently suffers from a short cycle life due to volume expansion during charge-discharge processes leading to the degradation of the SEI. To improve the quality of the interface, two kinds of electrolytes were evaluated: (i) mixtures of alkyl carbonates EC/PC/3DMC in which a lithium salt (LiPF6, LiTFSI, LiFSI or LiDFOB) and additives like SEI builder (vinylene carbonate (VC) or fluoroethylene carbonate (FEC)) were added, (ii) ionic liquids (IL) based on quaternary ammonium (N1114+), imidazolium (EMI+) or pyrrolidinium (PYR+) cation, associated with delocalized charge anions such as bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TFSI-) or bis(fluorosulfonyl)imide (FSI-). The Walden diagram confirms the efficient dissociation of LiFSI and LiPF6 in EC/PC/3DM ensuring ionic conductivities as high as 12 mS.cm-1. Although possessing limited transport properties in such a ternary mixture compared to other salts, LiDFOB forms, without additional additives, an high quality SEI allowing the composite to provide the best performances in half cells (560 mA.hg-1 and 98.4% coulombic efficiency). The use of additive is however necessary to reach the objectives fixed by the ANR research project in terms of coulombic efficiency (>99.5%). In this case, the addition of 2%VC+10%FEC to the ternary mixture is the most interesting composition with LiPF6 as lithium salt. So, the Si-Sn nanocomposite material reaches 550 mA.h.g-1 during 100 cycles at C/5 with 99.8% efficiency. In IL, the best performances are achieved in [EMI][FSI]/LiFSI (1 mol.L-1). The performances of the Si-Sn composite reaches 635 mA.h.g-1 for 100 cycles at C/5 with coulombic efficiency close to 100%, without additives. This electrolyte formulation generates a stable SEI which the mainly mineral composition, is predominantly derived from the reduction products of FSI-
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Rocco, Frédéric. "Matériaux nanocomposites pour l'optique." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13494.
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Les effets intrinsèques de confinement et les fortes interactions aux interfaces, caractéristiques des nano-objets sont à la base de nouvelles propriétés optiques telles que l’émission de lumière, l’absorption ou l’exaltation de la réponse optique non linéaire qui dépendent fortement de l’environnement des nano-objerts et de leur couplage avec celui-ci. Notre but est d’élaborer ces nano-systèmes basés sur la mise en interaction de deux matériaux différents à l’échelle nanométrique afin d’étudier et d’analyser l’origine physique de leurs propriétés optiques linéaires et non linéaires. Nous nous sommes intéressés aux propriétés des systèmes mixtes ou composites suivants : métal / luminophore Agn / Agmx+, semi-conducteur / métal (CdS / Agn)Nanotools show confinement effects and high interactions from their surface. They are th support of new optical properties like photoemission, absorption or non linear optical emission The modification of intrinsic effects depends of the environment and the coupling wit nonmaterials. The aim of this work is to synthesize nanocomposite materials (mixing two differen types of materials) for optics in order to analyse linear and non linear optical properties : Metal Phosphorus Ag / Ag x+ , semi-conductor / métal (CdS / Ag )
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Ciocan, Cristina Elena. "Matériaux lamellaires nanocomposites : synthèse et applications." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2010. http://www.theses.fr/2010ENCM0008.
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L'objectif de cette thèse a été l'optimisation de la synthèse et des performances catalytiques des matériaux lamellaires au W et Mo dans les réactions d'oxydation de plusieurs composés organiques en présence d'H2O2. Le travail réalisé au cours de cette thèse est le développement de nouveaux catalyseurs hétérogènes pour la réaction d'oxydation qui est réalisée sélectivement en systèmes catalytiques homogènes, mais pour un développement durable, la catalyse hétérogène demeure beaucoup plus porteuse d'avenir au niveau industriel. La réaction d'oxydation de composés soufrés a un grand intérêt, en particulier dans l'élimination des composés organiques soufrés (thiophènes, sulfures) contenus dans les carburants et les coupes pétrolières, réalisée dans des conditions douces de température et pression, en présence de l'eau oxygénée. Les objectifs principaux de cette étude ont été les suivants: 1. élaboration des matériaux catalytiques : a) préparation des précurseurs de type hydrotalcites (HDL) à base de Mg-Al-NO3, Mg-Al-terephthalate et Ni-Mg-Al-NO3. b) préparation des matériaux hybrides par intercalation des espèces de Mo et W par deux voies de synthèse : réaction d'échange anionique et synthèse hydrothermale. 2. caractérisation de la structure, la texture et la nature des sites catalytique par différentes techniques : DRX, adsorption d'azote, ATG, spectroscopie Raman et UV-Vis, MEB etc. 3. applications de ces catalyseurs à la réaction d'oxydation des composes soufrés (sulfures, thiophènes, sulfoxydes), epoxydation de cyclooctene et oxydation d'anthracène. Les catalyseurs ont été stables au recyclage et aucun phénomène de leaching n'a été observéThe objective of this thesis was the optimization of the synthesis and catalytic performances of nanocomposites materials containing W and Mo in the oxidation with H2O2 of a wide range of model organic compounds. The work achieved during this thesis is the development of new heterogeneous catalysts for the oxidation reaction who is carried out selectively in homogeneous catalytic systems, heterogeneous catalysis is still much more promising in future. The oxidation reaction of sulfur compounds has great interest, especially in the removal of organic sulfur compounds (thiophene, sulfide) contained in fuels and petroleum fractions, performed in mild conditions of temperature and pressure in the presence of H2O2. In this study were as follows : 1. elaboration of materials : a) preparation of precursors of type hydrotalcites (HDL) based on Mg-Al-NO3, Mg-Al-Ni-terephthalate and Mg-Al-NO3. b) preparation of hybrid materials by intercalation species of Mo and W by two synthetic routes : reaction of anion-exchange and hydrothermal synthesis. 2. characterization of the structure, texture and nature of catalytic sites by different techniques : XRD, nitrogen adsorption, TGA, Raman spectroscopy and UV-Vis, SEM, etc. 3. application of these catalysts in the reaction of oxidation of sulfur compounds (sulfides, thiophenes, sulfoxides), epoxidation of cyclooctene and oxidation of anthracene. The catalysts were stable under operating conditions
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Binette, Marie-Josée. "Nouveaux matériaux nanocomposites dérivés des polysilicates lamellaires." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape3/PQDD_0018/NQ57021.pdf.
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International Conference on Composites and Nanocomposites (1st : 2011 : Kottayam, India), ed. Composites and nanocomposites. Toronto: Apple Academic Press, 2013.
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(Firm), Knovel, ed. Natural polymers: Nanocomposites. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2012.
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Nanocomposites for Electrochemical Capacitors. Materials Research Forum LLC, 2018.
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Kortaberria, Galder, and Agnieszka Tercjak. Block Copolymer Nanocomposites. Jenny Stanford Publishing, 2016.
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Kortaberria, Galder, and Agnieszka Tercjak. Block Copolymer Nanocomposites. Jenny Stanford Publishing, 2016.
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Amiri, Iraj Sadegh, Samira Bagheri, Amin Termeh Yousefi, and Sharifah Bee Abd Hamid. Nanocomposites in Electrochemical Sensors. Taylor & Francis Group, 2016.
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Salam, Haipan, and Yu Dong. "Properties of Optimal Material Formulation of Bioepoxy/Clay Nanocomposites." In Bioepoxy/Clay Nanocomposites, 171–99. Singapore: Springer Singapore, 2021. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-16-7297-2_6.
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2
Salam, Haipan, and Yu Dong. "Morphological Structures of Bioepoxy/Clay Nanocomposites with Optimum Material Formulation." In Bioepoxy/Clay Nanocomposites, 145–70. Singapore: Springer Singapore, 2021. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-16-7297-2_5.
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Salam, Haipan, and Yu Dong. "The Effects of Material Formulation and Manufacturing Process on Mechanical and Thermal Properties of Conventional Epoxy/Clay Nanocomposites." In Bioepoxy/Clay Nanocomposites, 97–112. Singapore: Springer Singapore, 2021. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-16-7297-2_3.
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Salam, Haipan, and Yu Dong. "Optimisation of Material Formulation and Processing Parameters in Relation to Mechanical Properties of Bioepoxy/Clay Nanocomposites Using Taguchi Design of Experiments (DoEs)." In Bioepoxy/Clay Nanocomposites, 113–44. Singapore: Springer Singapore, 2021. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-16-7297-2_4.
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Gobi, Krishantinee, Norliana Munir, Shoriya Aruni Abdul Manaf, Aizi Nor Mazila Ramli, Daniel Joe Dailin, Nur Farzana Ahmad Sanadi, and Nor Hasmaliana Abdul Manas. "Fungal Biofactories for the Formulation of Nanocomposites for Therapeutic Applications." In Bioprospecting of Multi-tasking Fungi for Therapeutic Applications, 181–201. Singapore: Springer Nature Singapore, 2025. https://doi.org/10.1007/978-981-96-2975-6_8.
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YAO, Shenghong, and Jinkai YUAN. "Nanocomposites de polymères électrostrictifs : aspects fondamentaux et applications." In Nanocomposites, 229–58. ISTE Group, 2021. http://dx.doi.org/10.51926/iste.9031.ch8.
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Ce chapitre traite des matériaux polymériques électrostrictifs. Les questions fondamentales et les applications prometteuses seront traitées. Les récentes avancées en direction des matériaux à électrostriction géante dans le domaine seront passées en revue et certains obstacles de longue date à leurs applications pratiques seront également évoqués.
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BLIVI, Adoté Sitou, Benhui FAN, Djimédo KONDO, and Fahmi BEDOUI. "Technique de caractérisation morphologique des polymères nanorenforcés." In Nanocomposites, 49–71. ISTE Group, 2021. http://dx.doi.org/10.51926/iste.9031.ch2.
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Les polymères nano-renforcés sont considérés comme des matériaux hétérogènes, pour lesquelles l’hétérogénéité est de taille nanométrique. Dans ce cas leur caractérisation morphologique requière l’utilisation d’outils expérimentaux capables d’accéder à ces échelles. La Microscopie Electronique en Transmission (MET) et la Diffraction des rayons X (DRX) aux petits et grands angles sont les deux techniques les plus adaptées. Le MET permet une observation directe de la microstructure à l’échelle du renfort, tandis que la DRX permet une observation dite indirecte et à des échelles inférieures à celles du MET. La combinaison des deux techniques permet de couvrir une fenêtre d’observation allant de l’architecture moléculaire à la dispersion des nanoparticules, ce qui est nécessaire dans le cas de ces matériaux.
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Gebel, Gérard. "Les matériaux pour piles à combustible." In Énergie et formulation, 120–31. EDP Sciences, 2020. https://doi.org/10.1051/978-2-86883-844-5.c011.
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Gebel, Gérard. "Les matériaux pour piles à combustible." In Énergie et formulation, 120–31. EDP Sciences, 2020. http://dx.doi.org/10.1051/978-2-7598-0143-5.c011.
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Gebel, Gérard. "Énergie et formulation." In Énergie et formulation, 120–31. EDP Sciences, 2005. https://doi.org/10.3917/edp.canse.2005.01.0120.
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Les piles à combustible (PAC) sont un maillon essentiel de la filière hydrogène, qui devrait résoudre à la fois les problèmes liés à la pollution et à l’indépendance énergétique. Le principe des PAC est de séparer par un électrolyte la recombinaison de l’hydrogène et de l’oxygène pour former de l’eau en deux demi-réactions. Pour les applications transport et portables, les piles à membranes conductrices protoniques (PEMFC) fonctionnent au-dessous de 100°C. Pour les applications stationnaires de fortes puissances, la température avoisine les 1000°C dans les piles à oxydes solides (SOFC). Outre la production et le stockage de l’hydrogène, les deux problèmes majeurs sont la diminution des coûts des matériaux et l’amélioration de leur tenue aux conditions extrêmes de fonctionnement. La recherche se concentre donc sur l’étude de nouveaux matériaux, en général composites, leur formulation et les méthodes de fabrication des électrodes et des collecteurs de courant. La PEMFC semble la technologie la plus proche de la commercialisation. Le cœur des PAC est constitué d’une membrane conductrice protonique (Nafion) de 10 à 100 pim d’épaisseur et de deux électrodes. Cette membrane présente une conductivité et une stabilité excellentes mais des inconvénients (coût extrêmement élevé, température de fonctionnement limitée, perméabilité au méthanol). L’amélioration de ses performances, passe par la réduction de son l’épaisseur (chute ohmique plus faible). Il faut cependant conserver une bonne tenue mécanique pour séparer efficacement les gaz. La fabrication des électrodes représente aussi un défi important (gaz à amener sur le catalyseur, extraction des ions et des électrons). Pour augmenter la surface d’échange, fonctionner avec le minimum de platine, ne pas être noyées par l’eau produite ni s’assécher, les électrodes doivent être volumiques. De même, les plaques collectrices de courant doivent pouvoir être produites à un coût minimal. Le marché des applications portables (téléphones, ordinateurs) est potentiellement le plus rapidement accessible. Les contraintes de durée de vie et de coût y sont beaucoup moins importantes. Après une période de miniaturisation des piles de puissance, de nouveaux concepts basés sur les technologies de la microélectronique et le couplage avec des batteries sont dorénavant explorés, ce qui nécessite le développement de nouvelles formulations des matériaux.
Тези доповідей конференцій з теми "Formulation de Matériaux Nanocomposites"
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Luo, Wenyuan, Yingtao Liu, Mrinal Saha, Steven Patterson, and Thomas Robison. "Fabrication, Optimization, and Characterization of PDMS/CNF Nanocomposite Sensor Arrays." In ASME 2018 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. American Society of Mechanical Engineers, 2018. http://dx.doi.org/10.1115/imece2018-86269.
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This paper presents the fabrication, optimization, and characterization of in-situ pressure sensor arrays using polydimethylsiloxane (PDMS) and carbon nanofibers (CNFs) nanocomposites. We first synthesize and characterize the nanocomposites to identify the optimal material formulation and fabrication procedure. Structural optimization algorithms and finite element method are employed to optimize the geometries of sensors. Pressure sensing units in cylinder and conical shapes are fabricated using the optimized material formulation and geometries. Two prototypes of sensors arrays are assembled and tested under different pressure load conditions. The long term sensor performance is validated using cyclic compression tests.
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Johari, N. A., K. Y. Lau, Z. Abdul-Malek, M. R. M. Esa, C. W. Tan, and R. Ayop. "Structure of Polypropylene, Ethylene-Propylene- Diene-Monomer and Magnesium Oxide for the Formulation of PP Blend Nanocomposites." In 2023 IEEE 3rd International Conference in Power Engineering Applications (ICPEA). IEEE, 2023. http://dx.doi.org/10.1109/icpea56918.2023.10093200.
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Tian, Zhiting, Sang Kim, Ying Sun, and Bruce White. "A Molecular Dynamics Study of Thermal Conductivity in Nanocomposites via the Phonon Wave Packet Method." In ASME 2009 InterPACK Conference collocated with the ASME 2009 Summer Heat Transfer Conference and the ASME 2009 3rd International Conference on Energy Sustainability. ASMEDC, 2009. http://dx.doi.org/10.1115/interpack2009-89272.
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The phonon wave packet technique is used in conjunction with the molecular dynamics simulations to directly observe phonon scattering at material interfaces. The phonon transmission coefficient of nanocomposites is examined as a function of the defect size, thin film thickness, orientation of interface to the heat flow direction. To generalize the results based on phonons in a narrow frequency range and at normal incidence, the effective thermal conductivity of the same nanocomposite structure is calculated using non-equilibrium molecular dynamics simulations for model nanocomposites formed by two mass-mismatched Ar-like solids and heterogeneous Si-SiCO2 systems. The results are compared with the modified effective medium formulation for nanocomposites.
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Zhao, Dongfang, Jacob Meves, Anirban Mondal, Mrinal C. Saha, and Yingtao Liu. "Additive Manufacturing of Embedded Strain Sensors in Structural Composites." In ASME 2022 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. American Society of Mechanical Engineers, 2022. http://dx.doi.org/10.1115/imece2022-94366.
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Abstract In this paper, a multi-walled nanotube-based nanocomposite is developed for the 3D printing of embedded strain sensors in structural composites. The formulation of nanocomposites is investigated, and the optimal nanotube concentration is identified, considering multiple aspects including cost, processing capability, and printing capability. The developed nanocomposites are directly printed onto glass fiber fabrics using the material extrusion-based additive manufacturing method. Then, the 3D printed nanocomposites in the format of strain gauges are employed for the fabrication of continuous fiber-reinforced composites with embedded sensors. To demonstrate the load and strain sensing capability, composite laminate beam samples are fabricated for testing. The microstructures, potentially embedded voids, and nanoparticle distributions are characterized using a scanning electron microscope. Moreover, the load sensing functionality of the manufactured glass fiber composites using embedded nanocomposite strain gauge is characterized under 3-point bending load conditions. The sensitivity, repeatability, and reliability of the 3D printed nanocomposites are experimentally characterized using a standard mechanical testing system. Particularly, the effects of maximum load and load rates on sensitivities of the developed composites are tested. The 3D printed strain gauges can be used for the monitoring of composite integrity, indicating their safety and reliability under complex and fatigue loading conditions.
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Li, Yaning, Anthony M. Waas, and Ellen M. Arruda. "A Particle Size-Shape-Dependent Three-Phase Two-Step Mori-Tanaka Method for Studying the Interphase of Polymer/Clay Nanocomposites." In ASME 2008 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. ASMEDC, 2008. http://dx.doi.org/10.1115/imece2008-67312.
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The enhancement of polymers by nano fillers can improve their mechanical properties beyond those achieved in macro, meso and micro composites with the same volume fraction, particle morphology and particle aspect ratio. The basic enhancement mechanism is analogous to traditional composite mechanics and can be partly explained by classical composite theories. However, the much higher enhancement efficiency of fillers at the nano scale, i.e. the particle size effects, can not be explained by classical composite mechanics theories alone. The interphase is a main structural feature of nano composites within which a significant surface-to-volume ratio is achieved, and it plays a crucial role in understanding the size effects and enhancement mechanisms of nanocomposites. In this investigation, a semi-empirical method of determining the interphase thickness and elastic properties is developed by a combination of finite element simulation, thermodynamic formulation and experimental calibration and applied to LBL (layer by layer) polyurethane-clay nanocomposites studied by Podsiadlo, et al. [1, 2] and Li, et al. [3]. Based on this study, the classical two-phase Mori-Tanaka model is extended into three-phases by introducing the interphase through a two-step procedure using the concept of an effective matrix. It is shown that this two-step Mori-Tanaka method can predict the brittle to ductile transition in terms of interphase overlap. Most importantly, this approach overcomes a serious drawback of the classic Mori-Tanaka model: size-independency. Particle size effects as well as shape effects and their interactions can be studied as applications of this method.
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Bayar, Selen, Feridun Delale, Benjamin Liaw, Jackie Ji Li, Jerry Chung, Matthew Dabrowski, and Ramki Iyer. "An In-Depth Study on the Mechanical and Thermal Properties of Nanoclay Reinforced Polymers at Various Temperatures." In ASME 2010 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. ASMEDC, 2010. http://dx.doi.org/10.1115/imece2010-37341.
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In this study, the mechanical properties of nanoclay reinforced polymeric resins are investigated at various temperatures. In recent years there has been heightened interest to develop nanoclay reinforced composites due to their superior performance compared to neat resins at high temperatures under various loading conditions, including impact. First, polypropylene (PP) resin specimens reinforced with varying weight fractions of nanoclay (0%, 1%, 3%, 6% and 10%) some instrumented with strain gages, were subjected to tensile loads and the stress-strain curves were obtained to determine the mechanical properties of the nanocomposite. Extensive experimental data were obtained. The results indicate that as the weight percentage of nanoclay increases, the strength and stiffness of the resulting nanocomposites also increase. Most of PP specimens exhibited significant deformation (more than 100%) and did not break. High temperatures have a deleterious effect on the strength and stiffness of nanoclay reinforced PP specimens. However, the addition of nanoclay, somewhat mitigates the deterioration of these properties. At lower temperatures the material stiffens, has higher strength and becomes more brittle as failure occurs at much lower strains. Also the tests using different PP resins indicate that the type of resin used has significant effect on the properties of the nanocomposite. A micromechanics model based on the Mori-Tanaka formulation was used to predict the results obtained experimentally. The comparison of theoretical/numerical and experimental results indicates that the Mori-Tanaka formulation may be a useful tool in predicting these properties.
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Olivera, Adrian, Jhonathan Rosales, and Pedro O. Quintero. "Phase Change Material’s (PCMs) Effectiveness Index for Rapid Assessment in Thermal Management of Transient Pulse Electronics." In ASME 2021 International Technical Conference and Exhibition on Packaging and Integration of Electronic and Photonic Microsystems. American Society of Mechanical Engineers, 2021. http://dx.doi.org/10.1115/ipack2021-69321.
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Abstract The use of nanocomposites phase change materials (PCMs) as transient passive thermal solution for high power electronics have been growing in the last few years. Typical application loads are in timescales of seconds, milliseconds, or nanoseconds; where the use of traditional cooling solutions, designed for steady state conduction/convection, are no longer effective. Common combinations for nanocomposites, with a PCM matrix and metal nanoparticle fillers, are Wax-Ag/Au or Sugars-Ag/Au. However, there is a lack of a performance parameter to guide the decision making during the co-design process. In this investigation we propose the formulation of an effectiveness parameter (index), in terms of response time and effective PCM volume selection, to assist the tradeoff analysis required for complex systems. The index is defined by the ratio of the PCM volume’s phase change time to the melting time. When heating a PCM, with a finite thickness, a melt front is formed as soon as the interface with the heat source begins melting while the heat source continues adding energy into the material. This melting front will achieve a constant velocity through the thickness owing to the high volumetric latent heat; therefore, the volume changes phase with an accompanying linear temperature increase. This non-isothermal phenomenon drives the definition of our proposed phase change energy term, or modified latent heat, for non-isothermal transient phase changing systems such as those encountered in pulsed power electronics. The calculated modified latent heat was validated, with a 1.68% difference, when compared to Field’s metal experimental data using a 12W heater and the Temperature-Energy diagram. Furthermore, a 0.39% difference was obtained between the calculated modified latent heat of organic PCM PT-58 and the experimental data with a 2W heater.
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Iyer, Akshay, Yichi Zhang, Aditya Prasad, Siyu Tao, Yixing Wang, Linda Schadler, L. Catherine Brinson, and Wei Chen. "Data-Centric Mixed-Variable Bayesian Optimization for Materials Design." In ASME 2019 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. American Society of Mechanical Engineers, 2019. http://dx.doi.org/10.1115/detc2019-98222.
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Abstract Materials design can be cast as an optimization problem with the goal of achieving desired properties, by varying material composition, microstructure morphology, and processing conditions. Existence of both qualitative and quantitative material design variables leads to disjointed regions in property space, making the search for optimal design challenging. Limited availability of experimental data and the high cost of simulations magnify the challenge. This situation calls for design methodologies that can extract useful information from existing data and guide the search for optimal designs efficiently. To this end, we present a data-centric, mixed-variable Bayesian Optimization framework that integrates data from literature, experiments, and simulations for knowledge discovery and computational materials design. Our framework pivots around the Latent Variable Gaussian Process (LVGP), a novel Gaussian Process technique which projects qualitative variables on a continuous latent space for covariance formulation, as the surrogate model to quantify “lack of data” uncertainty. Expected improvement, an acquisition criterion that balances exploration and exploitation, helps navigate a complex, nonlinear design space to locate the optimum design. The proposed framework is tested through a case study which seeks to concurrently identify the optimal composition and morphology for insulating polymer nanocomposites. We also present an extension of mixed-variable Bayesian Optimization for multiple objectives to identify the Pareto Frontier within tens of iterations. These findings project Bayesian Optimization as a powerful tool for design of engineered material systems.
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Rahman, Kazi M., M. Ruhul Amin, and Ahsan Mian. "A Numerical Study of Diffusion of Nanoparticles in a Viscous Medium During Solidification." In ASME 2017 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. American Society of Mechanical Engineers, 2017. http://dx.doi.org/10.1115/imece2017-70069.
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In the field of additive manufacturing process, laser cladding is widely considered due to its cost effectiveness, small localized heat generation and full fusion to metals. Introducing nanoparticles with cladding metals produces metal matrix nanocomposites which in turn improves the material characteristics of the clad layer. The strength of the laser cladded reinforced metal matrix composite are dependent on the location and concentration of the nanoparticles infused in metals. The governing equations that control the fluid flow are standard incompressible Navier-Stokes and heat diffusion equation whereas the Euler-Lagrange approach has been considered for particle tracking. The mathematical formulation for solidification is adopted based on enthalpy porosity method. Liquid titanium has been considered as the initial condition where particle distribution has been assumed uniform throughout the geometry. During the solidification process of liquid titanium, particle flow and distribution has been observed until the entire geometry solidified. A numerical model implemented in a commercial software based on control volume method has been developed that allows to simulate the fluid flow during solidification as well as tracking nanoparticles during this process. The influence of the free surface of the melt pool has a high importance on the fluid flow as well as the influence of pure natural convection. Thus both buoyancy and Marangoni convection have been considered in terms of fluid flow in the molten region. A detailed parametric study has been conducted by changing the Marangoni number, convection heat transfer coefficient, constant temperature below the melting point of titanium and insulated boundary conditions to analyze the behavior of the nanoparticle movement. With the change in Marangoni number and solidification time, a significant change in particle distribution has been observed. The influence of increase in Marangoni number results in a higher concentration of nanoparticles in some portions of the geometry and lack of nanoparticles in rest of the geometry. The high concentration of nanoparticles decrease with a decrease in Marangoni number. Furthermore, an increase in the rate of solidification time limits the nanoparticle movement from its original position which results in different distribution patterns with respect to the solidification time.