Дисертації: "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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Анотація:

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 étudier
The 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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Анотація:

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 diffusion
The 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 radar
This 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 découlent
The 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 connectique
Connector 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 nanocharges
Polymeric 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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Анотація:

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 observé
The 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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Giordano, Fabrice. "Sur des nanocomposites à base de matériaux naturels." CDhambéry, 2006. http://www.theses.fr/2006CHAMS010.

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Trois produits d'origine naturelle sont intégrés au sein d'un polymère thermodurcissable époxyde DGEBA -amine TETA, afin d'en moduler certaines propriétés. L'incorporation d'huile de soja époxydée ESO (Epoxydized Soybean Oil) a révélé le rôle multiple de cette huile végétale: diluant, plastifiant ou renfort au choc, du fait de la séparation de phase et de la formation de nodules d'élastomère de taille et de distribution uniformes. Une particularité de l'ESQ réside dans l'absence de miscibilité partielle persistante lors de la séparation de phase, ce qui est extrêmement intéressant dans le domaine des mélanges de polymères. Afin d'élaborer un matériau nanocomposite, la seconde partie de ce travail portait sur la modification de deux argiles (montmorillonites) de composition et de structure minéralogique différentes: l'une commerciale, nommée N757, et l'autre originaire des carrières vietnamiennes de la province de Lâm Đổng, dans l'optique de rendre exploitable cette dernière. Cette modification était basée sur une nouvelle méthode par pré-intercalation dans la montmorillonite de l'amine TETA, constituant même de la matrice. L'intercalation est possible par une interaction électrostatique entre TETA et les cations métalliques de la montmorillonite. Cette méthode de modification de la montmorillonite a permis l'obtention d'une exfoliation à l'échelle du groupe de feuillets. Le dernier volet de ce travail s'est attaché à intégrer, dans le nanocomposite, de la cellulose d'origine bactérienne qui se présente sous la forme d'un réseau enchevêtré de fibrilles nanométriques. L'hydrophilie de la cellulose a été compensée par un procédé nouvellement élaboré de greffage en phase gazeuse. Une étude mécanique par test EWF (Essential Work of Fracture) sur matériau vieilli a révélé la bonne adhésion entre cellulose et polymère
Ln this study, we synthesize a DGEBA- TETA epoxy system incorporating three different kinds of natural resources in order to improve some properties of pristine polymer. It has been found that introducing epoxidized soybean oil (ESO), toughens epoxy resin against shock due to its role as a diluant and plasticiser. Homogeneous distribution of elastomer nodule sizes through the phase separation effect leads to an increase in resistance to deformation and crack initiation in the epoxy resin. The lack of residual miscibility between DGEBA and ESO at the phase separation point is an interesting phenomenon, since it makes ESO an attractive product in polymer blends. The second part of this work deals with the modification of two montmorillonite smectite clays, a commercial one called N757, and another one extracted from quarries in the Vietnamese province of Lâm Dông, in order to make them exploitable for nanocomposite applications. The Montmorillonite surface modification technique used is a novel treatment by intercalation of the curing agent TETA which is based on the electrostatic interaction between the original exchangeable montmorillonite cations and TETA. The efficiency of surface modification with TETA is confirmed by the formation of an intermediate exfoliated state in the final nanocomposite. The third part of the thesis focuses on bacterial cellulose, a natural material made of a nanometric fibrillar network. To reduce the hydrophilic nature of cellulose surfaces, a novel chemical grafting process, described as a "chromatogenic chemistry" method, is carried out to provide stronger interfacial adhesion with the polymer. The Essential Work of Fracture (EWF) method has been used to show the efficiency of this method in the case of aged samples

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Beigbeder, Alexandre. "Élaboration et caractérisation de matériaux nanocomposites à matrice polysiloxane." Lorient, 2005. http://www.theses.fr/2005LORIS048.

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Kameneva, Olga. "Matériaux hybrides organiques-inorganiques photochromes." Paris 13, 2009. http://www.theses.fr/2009PA132028.

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Différents nanocomposites hybrides formés d’un réseau d’oxyde de titane et de poly(hydroxyéthyl métahcrylate) ont été élaborés. La synthèse suivie permet d’obtenir des monolithes optiquement transparents et de s’affranchir des phénomènes de fissuration et de retrait [<10%] souvent rencontrés lors de l’élaboration de pièces massives via le procédé sol-gel. Nous avons pu observer des propriétés optiques, en terme de photochromisme, pour les matériaux similaires à celles de gels humides : une intensité de coloration élevée des échantillons, et une stabilité de coloration très longue. Ces propriétés s’interprètent par la possibilité de piéger les électrons photoinduits sous la forme de Ti3+ responsables de la coloration ; et la possibilité de transférer et piéger les trous dans la composante organique. De plus, la présence d’une composante polymère vitreuse limite fortement la diffusion de l’oxygène et ralentie considérablement le processus réversible de décoloration. Nous avons démontré qu’il est indispensable de générer un réseau continu macroscopique d’entités oxo photoactives incorporées dans la phase polymère et d’avoir une interface hybride très étendue afin d’accommoder la réduction des Ti4+en Ti3+par la proximité de fonctions oxydables, pour atteindre des rendements de coloration élevés. Ces matériaux sont alors de bons candidats pour l’élaboration de dispositifs optiques pour la photo-impression 2D et 3D. Des photopatternings avec une résolution de 5 microns ont pu être ainsi réalisés par le processus à 2 photons en utilisant un laser femtoseconde Ti: sapphire (800 nm).

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Dutheil, de la Rochère Aliénor. "Matériaux nanocomposites sur supports céramiques pour l'assainissement de l'air intérieur." Thesis, IMT Mines Alès, 2019. http://www.theses.fr/2019EMAL0011.

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Dans les pays développés, la population passe aujourd’hui plus de 85% de son temps en intérieur. Or l'air peut être vecteur de microorganismes pathogènes pour l'homme pouvant provoquer des maladies comme la tuberculose ou la légionellose. La qualité microbiologique de l'air intérieur est donc un enjeu d'intérêt. Des solutions existent à ce jour pour traiter l'air mais elles présentent des risques de relargage de composés néfastes (poudres nanométriques, ozone) et nécessitent le plus souvent une assistance énergétique importante. C'est pourquoi l'objectif de ces travaux de thèse est de développer des matériaux germicides pour le traitement de l’air intérieur fonctionnant sans assistance énergétique et n'émettant pas de composés nocifs pour la santé humaine. Dans ce but, les travaux se sont focalisés sur la fonctionnalisation de billes macroscopiques d'alumine par dépôt de couches nanostructurées à leur surface. Plusieurs composés actifs ont ainsi été explorés : le dioxyde de manganèse pour ses propriétés oxydantes, l'oxyde de zinc pour sa structure cristalline permettant la formation de composites pouvant endommager mécaniquement les microorganismes et l'argent pour ses propriétés germicides en tant que métal et ion métallique. Pour tester le potentiel germicide de ces matériaux, des unités pilote de test et des protocoles associés ont été créés. En particulier, cette thèse s'est focalisée sur la possibilité d'utiliser des systèmes de test en conditions dynamiques utilisant de l'air ambiant pour déterminer au mieux les capacités germicides des matériaux dans des conditions proches de leur utilisation réelle
In developed countries, people spend more than 85% of their time in enclosed areas. Yet, air can carry pathogenic microorganisms such as Mycobacterium tuberculosis or Legionella pneumophila. In this context, the microbiologic quality of indoor air is an issue of common interest. Air treatment technologies for the microbial disinfection of indoor air do exist. However, most of them need external energy inputs and some do produce harmful compounds (nanoscale powders, ozone) when used. Therefore, the main goal of this thesis is to develop new antimicrobial materials for the disinfection of indoor air. These materials shall not need any energetic assistance and shall not release harmful compounds. To achieve this goal, this thesis focused on functionalizing the surface of macroscopic alumina beads. Several active compounds have been studied: manganese dioxide for its oxidizing properties, zinc oxide for its crystalline structure allowing the synthesis of nanoscale blades for the mechanical disruption of microorganisms and silver for its well-known antimicrobial ability. To assess the germicidal properties of these new materials, new test units have been designed. In particular, this thesis explored the use of tests units working in dynamic conditions with ambient air to evaluate the germicidal ability of materials in lifelike conditions

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Preda, Ioana. "Modélisation et caractérisation des matériaux nanocomposites par des méthodes diélectriques." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20013/document.

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"Il ya beaucoup de place vers le bas!", ait déclaré Richard Feynman dans son discours sur les nanotechnologies en 1959, ouvrant un nouveau monde de la science et de la technologie! L'idée d'utiliser des nanoparticules afin d'améliorer les propriétés diélectriques des polymères qui étaient déjà en cours d'utilisation a suscité l'intérêt des chercheurs dans les deux dernières décennies. Nanocharges tels que la silice, l'alumine, l dioxyde de titan, etc, mais aussi des particules plus grosses comme les argiles ou les nanotubes de carbone ont été mélangés avec les polymères «classiques» afin d'améliorer les propriétés du polyéthylène, des résines époxy, de polypropylène, etc.De nos jours, le rendement de conversion d'énergie de générateurs électriques est limitée par des problèmes thermiques et électriques, limitations étant surtout liées à la qualité des rubans isolants appliqués sur les barres en cuivre. En conséquence, des rubans isolants innovants basés sur des de matériaux nanostructurés ont été envisagés pour augmenter le rendement énergétique des alternateurs et le but de ce travail est d'étudier ces matériaux innovants et de comparer leurs propriétés avec celles des matériaux déjà utilisés, afin d'aider à choisir le meilleur matériau composite pour les futurs rubans. Après une brève introduction sur le contexte de ce travail, on a présenté bref état de l'art les propriétés des polymères époxy, avec un débat sur les propriétés électriques de la matrice polymère choisie (résine époxyde), ses propriétés chimiques et thermiques. Ensuite, les nanocharges choisies et leurs propriétés spécifiques sont présentés, en discutant les différentes étapes du procédé de fabrication, aussi qu'un débat sur les phénomènes qui apparaissent à l'échelle nanométrique et leur éventuelle influence sur les propriétés du matériau composite fini.Différents groupes de matériaux composites à base d'époxy remplis de silice nanométrique, argile organique ou de nitrure de bore sont analysés dans ce travail. Afin de caractériser et interpréter leurs propriétés, plusieurs outils ont été utilisés: la microscopie imagerie, la caractérisation thermique ainsi que les méthodes d'investigation à fort ou faible champ électrique. Leur caractéristiques sont ressemblés et différents observations sur des propriétés «générales» ou «spécifiques» des matériaux composites ont été observés et discutés par rapport à l'influence du type de charge utilisée, de son traitement ou de son poids total sont débattues.Enfin, un modèle numérique basé sure une généralisation de la loi des mélanges sera utilisée afin de prédire la réponse diélectrique des matériaux composites ainsi que les paramètres (taille, permittivité) de l'interphase, «l'ingrédient« magique du mélange matrice de remplissage. Le modèle présenté nous a permis de donner un lien entre les différents matériaux et de valider les résultats obtenus expérimentalement. Une approche par éléments finis est utilisée.Ce manuscrit s'achève par des conclusions sur le travail présenté et il laisse entrevoir les perspectives dans l'analyse complexe des polymères nanocomposites
“There's plenty of room of the bottom!” said Richard Feynman in his talk on top-down nanotechnology in 1959, bringing into the spot light a new world of science and technology ! The idea of using nanoparticles in order to improve the dielectric properties of the polymers that were already in use attracted the interest of researchers for the last two decades. Nanofillers such as silica, alumina, titania etc, but also larger particles such as clays or carbon nanotubes were mixed with the “classic” polymers in order to improve the properties of polyethylene, epoxy resins, polypropylene etc. Since nowadays the energy conversion efficiency of electrical generators is restricted by thermal and electrical issues, these limitations can be related to the electrical insulator tapes themselves. Thus, innovative insulating tapes based on nanostructured material scenarios to address the energy saving concern are intended and the purpose of this work is to investigate these innovative materials and to compare their properties with those of the materials already in use, in order to help choosing the best composite material for the future tapes.This works begins with a state of the art regarding the properties of epoxy polymers. Their chemical, thermal and dielectric properties are presented. Afterwards, the chosen fillers and their specific properties are presented. The influence of the chosen fillers as well as different steps of the nanocomposite materials manufacturing process are presented and the discussion ends with a debate on the phenomena appearing at the nanometric scale and their possible influence on the properties of the finite composite material .Different materials groups of epoxy based composites filled with nanometric silica, organoclay or boron nitride are analyzed afterwards. In order to characterize and interpret their properties, several tools were used: imaging microscopy, thermal characterization as well as high and low electric field investigation methods. A debate trying to distinguish between so called “general” or “specific” behavior of the composite materials with respect to the normal, unfilled polymer is also presented. The influence of the type of filler, its treatment or its weight total percentage will be are chosen as comparison criteria. Finally, a numerical model based on Finite Element Method approximation was used in order to predict the dielectric response of the composite materials as well as the specific parameters (size, permittivity) of the interphase, the magic “ingredient” of the matrix-filler mix. The presented model allowed us to give a connection between the different materials and validate the experimentally obtained results. This manuscript ends with conclusions on the presented work and suggests possible future works in the complex analysis of polymer nanocomposites

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Tissier, Nicolas. "Élaboration de matériaux nanocomposites inorganique / organique par polymérisation en émulsion." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10156.

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Ce travail de thèse porte sur l’élaboration de latex nanocomposites filmogènes à base de silice et d’oxyde de cérium par polymérisation en émulsion. Dans un premier temps, des fonctions copolymérisables ont été introduites à la surface des nanoparticules minérales via le greffage du méthacryloxypropyltriméthoxysilane pour la silice ou via l’utilisation de monomères ou de macromonomères carboxylés ou phosphorés complexant pour l’oxyde de cérium. Le greffage a été caractérisé par spectroscopie IRTF et RMN du solide et quantifié par analyse élémentaire. Les particules fonctionnalisées ont ensuite été utilisées comme semence dans des réactions de polymérisation en émulsion. Une attention toute particulière a été portée à la stabilité colloïdale des latex. Celle-ci semble étroitement reliée à la stabilité initiale de la suspension aqueuse de particules minérales greffées. La morphologie des particules composites a été caractérisée par microscopie électronique à transmission et reliée aux conditions de modification de surface et de polymérisation. Enfin, dans le cas de la silice, des films ont été formés à partir des latex et leurs propriétés évaluées puis mises en relation avec les caractéristiques des particules composites
This thesis deals with the elaboration of film forming nanocomposite latexes containing silica and cerium dioxide particles via emulsion polymerization. First, copolymerizable groups were introduced onto the surface of the mineral particles through chemical grafting of -methacryloxy propyltrimethoxysilane for silica or via the use of complexing carboxylated or organophosphorus monomers or macromonomers for cerium dioxide. The grafting was characterized by FTIR spectroscopy and solid state NMR and quantified through elemental analysis. The functionalized nanoparticules were then used as seeds in emulsion polymerization reactions. Attention was focused on the colloidal stability of the latexes. Colloidal stability appeared to be strongly dependent of the initial stability of the grafted inorganic colloidal suspension in water. The morphology of the nanocomposite latex particles was characterized by transmission electron microscopy and correlated with the surface modification and experimental polymerization conditions. Finally, in case of silica, films have been elaborated from the nanocomposite latexes and their mechanical properties have been evaluated and interpreted in view of the characteristics of the composite particles

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Capsal, Jean-Fabien. "Elaboration et analyse des propriétés physiques de nanocomposites hybrides ferroélectriques." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/835/.

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L'objectif de ce travail de thèse est de réaliser une étude comparative de nanocomposites hybrides ferroélectriques. Deux matrices thermoplastiques ont été utilisées : le polyamide 11 et le poly(vinylidène fluoride trifluoroéthylène) 70-30. Les nano-objets introduits sont des nanoparticules de titanate de baryum (BaTiO3). Nous nous intéresserons tout particulièrement à l'influence des nanoparticules sur les propriétés physiques des composites en fonction de la taille des inclusions et de leurs fractions volumiques. L'évolution des propriétés pyroélectrique et piézoélectrique des nanocomposites en fonction du caractère électroactif ou non de la matrice est discutée. Dans le premier chapitre de ce mémoire, des éléments de rappel sur la ferroélectricité des polymères et des céramiques ainsi que sur la notion de connectivité des phases dans un composite sont présentés. Les composites étudiés sont de connectivité 0-3 ; une attention particulière est portée aux modèles phénoménologiques permettant de décrire les propriétés physiques de ces matériaux. Le deuxième chapitre est consacré à la présentation des techniques expérimentales utilisées ainsi qu'à la description du protocole d'élaboration des nanocomposites. La stabilité chimique et la structure physique des matériaux constitutifs des composites ont été analysées par Analyse Thermogravimétrique (ATG) et Analyse Calorimétrique Diatherme (ACD). Les propriétés mécaniques statique et dynamique de la matrice polyamide ont été suivies par des essais en traction et en cisaillement dynamique. Les propriétés diélectriques des matrices ont été caractérisées par Analyse des Courants Thermo Stimulés (CTS) et Spectrométrie diélectrique dynamique (SDD). L'influence de la fraction volumique phi de BaTiO3 700 nm sur les propriétés des composites est présentée dans le chapitre 3. Cette étude est réalisée avec les deux matrices. D'un point de vue mécanique, l'introduction de ces nanocéramiques a pour conséquence une forte augmentation du module G' ainsi que de G''. Lorsque la fraction volumique devient trop importante l'évolution d'un comportement ductile vers fragile est constatée. Les nanoparticules de BaTiO3 influencent peu la mobilité moléculaire de la phase amorphe. La diminution du saut delta Cp mesuré par ACD et la diminution de l'amplitude du mode associé à la manifestation diélectrique de la transition vitreuse mis en évidence par CTS indiquent une interaction à l'interface polymère/nanoparticules. L'introduction de BaTiO3 700 nm augmente la partie réelle et imaginaire de la permittivité diélectrique. L'évolution de epsilon' avec phi suit le modèle de Bruggeman jusqu'à phi = 45%. Au-delà de cette fraction volumique, la densification importante et les phénomènes d'agrégation modifient la connectivité des composites. .
The piezoelectric activity of a hybrid ferroelectric nanocomposite, i. E. Polyamide 11/ Barium Titanate (BT), has been investigated for different loadings of BT particles. The BT volume fraction (phi) was ranging from 0. 024 to 0. 4 with a particle size of 50 nm, 100 nm, 300 nm and 700 nm. The influence of polarization mode on the piezoelectric behaviour has been studied. The magnitude of the poling field used in this study is in the same order of magnitude of the one used for bulk BT i. E. Significantly lower than for piezoelectric polymers. The optimum piezoelectric coefficient is reached when the amorphous phase of the polymeric matrix is in the liquid state i. E. ; for a polarization temperature higher than the glass transition and for time constant allowing macromolecular mobility. The composite piezoelectric activity decreases for particles size lower than 300 nm due to the loss of the tetragonal phase. The nanotexture of these particles has been investigated by TEM and HRTEM. A core shell structure has been observed. An increase of the longitudinal piezoelectric strain coefficient d33 with the raising of BT volume fraction was shown. Contrary to inorganic piezoelectric ceramics, the dielectric permittivity of hybrid composites remains moderate although the piezoelectric voltage coefficient of composites is bigger than ceramics

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Prokhorenko, Sergei. "Multiscale modeling of multiferroic nanocomposites." Thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2014. http://www.theses.fr/2014ECAP0045/document.

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Au cours des dernières décennies, la recherche de nouveaux matériaux multiferroïques nanostructurés avec des propriétés optimisées a conduit à l'élaboration d'une grande variété de modèles théoriques et des approches de simulation. Allant des modèles ab initio capables de décrire les propriétés à la température nulle des composés artificiels monocristallins à des approximations phénoménologiques pour la description des composites à la mésoscopique, ces recherches ont soulevé la question fondamentale de la relation entre la géométrie de la structure des systèmes hétérogènes et les propriétés des leurs transitions de phase. Cependant, malgré des progrès significatifs en la matière,cette question n'a pas encore été élucidée et les relations entre les modèles à différentes échelles ne sont pas entièrement distingués. La présente étude est consacrée à lier l’ensemble des modèles décrivant les matériaux nanocomposites multiferroïques à différentes échelles. Tout d'abord, nous présentons un développement méthodologique de l'approche Hamiltonien effectif couramment utilisé pour étudier les transitions de phase structurales. Les modifications introduites permettent d'étendre cette méthode pour prédire les propriétés à la température finie des systèmes hétérogènes. Le modèle construit est ensuite utilisé pour étudier les propriétés des nanostructures et solutions solides (BiFeO3)(BaTiO3). Recourant à des simulations Monte-Carlo, nous montrons que notre modèle fournit des résultats qui sont en ligne avec les observations expérimentales récentes et qu’il permet de prédire théoriquement les propriétés d'une large gamme de systèmes avec différentes géométries composites. La deuxième partie de l'étude consiste en l'application de la théorie de Ginzburg-Landau des transitions de phase à l’étude des propriétés des multicouches ferroélectriques et ferromagnétiques avec des interfaces épitaxiales. Plus précisément, nous décrivons théoriquement l’effet magnétoélectrique exhibé par les hétérostructures autonomes Pb(Zr0.5 Ti0.5) O3-FeGaB et BaTiO3-FeGaB. Enfin, nous montrons que la géométrie multicouche d'un nanocomposite ferroélectrique et ferromagnétique ouvre la voie à une amélioration radicale du signal de charge de sortie
During past decades, the search for new nanostructured multiferroic materials with optimized properties has lead to the development of a vast variety of theoretical models and simulation approaches. Spreading from first principles based models able to describe zero-temperature properties of artificial single crystal compounds to phenomenological approximations for composites with mesoscale morphology, these investigations have raised the fundamental question of how the geometry of the structure affects the properties of phase transitions exhibited by heterogeneous systems. However, despite significant progress, the answer to this question still lacks clarity and the bridge connecting models at different scales is not fully constructed. The current study is devoted to linking together models of multiferroic nanocomposite materials applicable at different scales. First, we present a methodological development of effective Hamiltonian approach commonly used to study structural phase transitions. The introduced modifications allow to extend this widely used method to predict finite-temperature properties of compositionally heterogeneous systems. The constructed model is then used to study properties of (BiFeO3)(BaTiO3) nanostructures and solid-solutions. Resorting to Monte-Carlo simulations, we show that our model provides results that are in-line with recent experimental observations and allows to theoretically predict properties of a wide range of systems with different composite geometries. The second part of the study consists inapplication of Landau theory of phase transitions to investigate the properties of ferroelectric-ferromagnetic multilayerswith epitaxial interfaces. Specifically, we theoretically describe the strain-mediated direct ME effect exhibited byfree-standing Pb(Zr0.5 Ti0.5 )O3 -FeGaB and BaTiO3 -FeGaB heterostructures. Finally, we show that the multilayer geometry of a ferroelectric-ferromagnetic nanocomposite opens the way for a drastic enhancement of the output charge signal

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Mahi, Hassanabadi Hojjat. "Relations between microstructural development and rheological properties in polymer nanocomposites." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30345/30345.pdf.

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Cette thèse porte principalement sur la compréhension des relations entre la microstructure et les propriétés rhéologiques des nano-composites à base d’un copolymère d’éthylène-acétate de vinyle (EVA). La première partie de l'étude concerne les nano-composites d’EVA avec de la cellulose nanocrystalline (NCC). Cette partie cherche à inférer la structure d’échantillons inconnus à l’aide de mesures rhéologiques. En analysant les propriétés obtenues par des mesures rhéologiques en cisaillement et en élongation, les principaux mécanismes étant à l’origine du renforcement de ces nano-composites sont étudiés en détail. Dans la deuxième partie du travail, on s’intéresse aux nano-composites contenant des particules isométriques (CaCO3) et anisométrique (argile). L'objectif est de déterminer l'effet de variables structurelles comme les interactions polymère-particule et particule-particule, l'état de dispersion, et en particulier la forme des particules sur les propriétés finales. Les mécanismes par lesquels ces paramètres influencent les propriétés rhélogiques ont été abordés en lien avec les prédictions par un modèle de fonction moléculaire de contrainte (MSF). Il a été constaté que plus les particules sont non-isométriques, plus les interactions polymère-particule et les interactions entre les particules sont élevées. Ainsi, l'effet de l’argile est beaucoup plus important que celui du CaCO3, et ce pour presque tous les comportements rhéologiques étudiés. La plupart des paramètres rhéologiques ont montré une divergence autour du seuil de percolation. Par conséquent, les modèles basés sur la dynamique des chaînes (modèle MSF) ne peuvent prédire le comportement après la percolation. Pour les systèmes percolés, les modèles basés sur le réseau fractal, qui considèrent les interactions entre les particules, ont été utilisés.
The main objective of this thesis is to understand the relations between microstructure and rheological properties of polymer nano-composites based on ethylene vinyl acetate (EVA) copolymer. The first part of the study is related to EVA-nano crystalline cellulose (NCC) composites. As a first step, determination of the unknown structure of the samples using rheological methods was investigated. By analyzing the properties obtained under shear and extensional deformations, the mechanisms leading to polymer reinforcement were investigated in details. In the second part, nano-composites containing isometric (CaCO3) and anisometric (clay) particles were used. The focus here was to determine the effect of structural variables such as polymer-particle and particle-particle interactions, state of dispersion, and in particular particle shape on the final properties of these nano-composites. The mechanisms involving these parameters were investigated through rheological properties and discussed with respect to experimental data. Predictions via the molecular stress function (MSF) model are also presented. It was found that higher particle anisomety led to greater polymer-particle and particle-particle interactions. Therefore, the effect of clay was much higher than CaCO3 on almost all the rheological parameters studied. But, lower predictability was found around the percolation concentration. Consequently, while a model based on chain dynamics could predict the behavior below percolation, such model failed to predict the response at higher concentrations. For percolated systems, models based on fractal networks, which include particle-particle interactions, were used.

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Palmero, Paola. "Développement de nanocomposites céramiques à base d'oxydes par sol-gel." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0001/these.pdf.

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Le sujet est la production des nanocomposites céramiques. Le système choisi est le matériau composite Al2O3/Y3Al5O12 (YAG). Pendant les premières années, le travail a été centré sur la mise à point de la technologie de synthèse de la poudre et sur la caractérisation des phases individuelles alumina et YAG. Pour le YAG a été effectuée une étude plus à fond sur l'effet de la température de synthèse sur son évolution cristalline et les paramètres cinétiques de nucleation et croissance des cristaux du YAG. En outre, il a été conduit une étude du comportement à frittage du composite qui a produit un composite très homogène mais avec taille des grains micronique. La troisième année a été centrée sur la mise à point des pré-traitements de la poudre (thermiques et mécaniques) pour améliorer le frittage et pour diminuer la température de densification. L'étude, en effet, a conduit à la production des nanocomposites avec taille de grain de 300 nm environ
The aim of the work is the production of ceramic nanocomposites. The experimental work was performed on the composite system Al2O3/Y3Al5O12 (YAG). In a first time, the powder syntheses parameters have been optimized and the pure phases were differently characterised. The pure YAG phase was deeply investigated and the effect of the synthesis temperature on the phases evolution and on the final product homogeneity was studied. In addition, the crystallisation kinetic was investigated for this material. Secondly, the sintering behaviour of the composite material was studied with the result of the production of a highly homogeneous material with a mean grain size of 1 micron. After thermal and mechanical pre-treatments, it was possible to significantly decrease the sintering temperature with the results of the production of fully dense material having nanosized final phases (mean grain size of 300 nm)

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Ballestero, Anthony. "Elaboration de matériaux à base de carbure de silicium et à porosité contrôlée." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT192/document.

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Les polymères précéramiques à base de silicium ont été proposés vers la fin des années 50 comme précurseurs de céramiques non oxydes, matériaux que l’on définira plus tard par « Polymer Derived Ceramics (PDCs)». Comparées aux méthodes de synthèses traditionnelles, la voie dite des polymères précéramiques ou encore PDCs offre de nombreux avantages en terme de composition, structure et texture des céramiques. Grâce à ses propriétés intrinsèques, (thermiques, résistances chimiques et mécaniques, comportement semi-conducteur...) le carbure de silicium (SiC) et ses dérivés azotés (carbonitrure de silicium SiCN) peuvent être considérés comme des matériaux appropriés pour la préparation de nouvelles générations de membranes céramiques dédiées en particulier aux procédés de production de l’hydrogène (à partir du CO2, CH4 ou de la réaction de dissociation de l’eau par exemple). En mettant en oeuvre la voie PDCs, un matériau SiC hydrophobe et amorphe adapté aux procédés de séparation de l’hydrogène, possédant un bon couplage perméance/sélectivité associé à une excellente stabilité thermostructurale au delà de 500°C peut être proposé. Néanmoins, l’utilisation de polymères précéramiques induit un changement dimensionnel important au cours de la pyrolyse permettant la conversion du polymère en céramique. Des contraintes mécaniques résiduelles induites par ce retrait volumique entraînent la formation de défauts, de fissures et parfois l’effondrement de la structure lorsque le polymère précéramique est mis en forme. Dans le cadre de cette étude, nous proposons d’élaborer des supports macroporeux ou mousses microcellulaires, des revêtements mésoporeux ainsi que des revêtements microporeux à base de SiC pour, à terme, proposer un matériau à base de SiC et à porosité hiérarchisée pour une utilisation en séparation gazeuse. l’allylhydridopolycarbosilane (AHPCS) est utilisé comme précurseur SiC. Après avoir fait un état de l’art dans le chapitre I et décrit les matériaux et méthodes dans le chapitre II, deux stratégies sont mises en œuvre dans les chapitres III et IV pour générer ces différents matériaux avec un meilleur contrôle du changement dimensionnel du polymère. Dans une première stratégie (chapitre III), des charges passives (nanodiamants) et actives (particules de bore) sont introduites dans l’AHPCS pour générer des formulations avec différentes proportions de charges et s’opposer ainsi au retrait volumique du polymère au cours de la pyrolyse et élaborer des matériaux composites. Dans une seconde stratégie qui fait l’objet du chapitre IV, une approche moléculaire à source unique est proposée. Elle consiste à introduire l’élément bore à l’échelle moléculaire dans l’AHPCS pour en augmenter son rendement céramique et donc réduite la perte de masse que subira l’AHPCS modifié au cours de la pyrolyse. Dans ces chapitres III et IV, des structures monolithiques denses sont élaborées pour mieux observer le changement dimensionnel au cours de la conversion polymère-céramique. Les formulations et précurseurs synthétisés et sélectionnés serviront alors de précurseurs de matériaux macroporeux, mésoporeux et microporeux dans le chapitre V
Preceramic polymers have been proposed in the late fifty’s as non-oxide silicon based ceramic precursors generally called PDCs for “Polymer Derived Ceramics”. Compared to traditional synthesis ways, the PDCs route can offer many advantages in terms of compositions, structures and textures of ceramics. Due to its intrinsic properties (thermal, chemical and mechanical resistance, semi-conductor behavior,...), silicon carbide (SiC) and their derivatives with nitrogen (silicon carbonitride, SiCN) can be considered as one of the best materials for the next generation of ceramic based membranes, in particular in the hydrogen production processes (from CO2, CH4 or through the water gas shift reaction for example). By investigating the PDCs route, a hydrophobic and amorphous SiC material suitable for hydrogen separation process exhibiting good permeability/selectivity ratio, high thermal mechanical and chemical resistance coupled with a good stability under wet atmosphere up to 500°C can be proposed. However, the use of preceramic polymrers induces an important dimensional modification during the pyrolysis allowing the conversion from polymer to ceramic. Residual stresses caused by the volume shrinkage leads to the formation of cracks or even collapses of the structure of shaped preceramic polymers. This study is focused on the elaboration of SiC based macroporous substrates or microcellular foams, mesoporous and microporous coatings in the aim to propose a SiC based material showing a hierarchized porosity dedicated to gaseous separation applications. The AllylHydridoPolycarbosilane (AHPCS) is used as SiC precursor. After the chapters I and II, respectively dedicated to a literature review and the materials and methods used, two strategies are enforced in the chapters III and IV to generate these materials with a better control of the polymer dimensional change. In the first strategy (chapter III), passive (nanodiamonds) and active (boron particles) fillers are introduced in the AHPCS to generate some formulations with different fillers proportions and opposing to the volume shrinkage of the polymer during the pyrolysis and create composite materials. In the second strategy (chapter IV), a single molecular source approach consisting of the introduction of boron at the molecular state in the AHPCS is proposed. This introduction of boron leads to increase the ceramic yield and to reduce the mass loss of the modified AHPCS during the pyrolysis. In the chapters III and IV, monolithic dense structures are developed to better understand the dimensional change occurring during the pyrolysis. Synthetized and selected formulations and polymers will serve as precursors for macroporous, mesoporous and microporous materials in the chapter V

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Kikouama, Odilon. "Propriétés physico-chimiques d'associations matériaux argileux - oligoéléments : formulation et propectives prophylactiques." Paris 11, 2006. http://www.theses.fr/2006PA114815.

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L'argile est une matière première naturelle essentiellement composée de minéraux argileux et qui peut contenir des oligoéléments susceptibles de participer au traitement de certaines affections. La composition minéralogique de sept échantillons d'argile prélevés en Côte d'Ivoire, Guinée, Sénégal, a été déterminée par plusieurs méthodes d'analyse (DRX,FT-IR, ATD, ATG, DSC, ICP). Le minéral prédominant est la kaolinite (Si2Al2O5(OH)4; 47 à 72% en masse). Le contrôle microbiologique de trois d'entre eux indique qu'ils ne présentent aucun risque conformément aux exigences microbiologiques spécifiées dans la monographie de la pharmacopée européenne (5. 05). L'étude cinétique de la libération de certains oligoéléments (Cu2+, Zn2+: ICP; Fe2+, Fe3+: Spectrophotométrie) et des éléments essentiels (Ca2+, Mg2+: Chromatographie ionique) dans des milieux physiologiques physico-chimiquement simulés (MPS: "bouche, estomac, intestin"; pH, T°, électrolyte) montre que celle-ci est rapide (approximativement 15min) et se fait préférentiellement dans le milieu stomacal en raison de son acidité. Cette libération se fait également grâce à la présence de l'ion Na+ dans les MPS, lequel se substitue aux différents cations du fait de la proximité de leurs rayons ioniques. Nous avons conçu des minigranules (par extrusion-sphéronisation) flottants dans le milieu gastrique à partir de l'une des variétés étudiées, de liants polymériques (HPMC, PVP, Eudragit® NE 30 D) et minéraux (NaHCo3, Talc). Les résultats obtenus montrent que les minigranules ont un temps de flottabilité de 5 h et améliorent quantitativement la libération des oligoéléments: Fe2+ (95%), Fe3+ (70%), Zn2+ (60%) versus 40% de Fe2+ et Zn23+; 30% de Fe3+ pour l'argile brute
Clay is natural raw material essentially composed of clayey minerals and which can contain some trace elements likely to participate in the treatment of some affections. The mineralogical composition of seven clay samples taken in Côte d'Ivoire, Guinée, Sénégal, has been determined by several methods of analysis (DRX,FT-IR, ATD, ATG, DSC, ICP). The predominant mineral is kaolinite (Si2Al2O5(OH)4; 47 to 72% in mass). The microbiological control of three among them indicates that they don't present any risk in accordance with the microbiological requirements specified in the monograph of the pharmacopeia european (5. 05). The kinetic study of the release of some trave elements (Cu2+, Zn2+: ICP; Fe2+, Fe3+: spectrophotometry) and of the essential elements (Ca2+, Mg2+: Ionic chromatography) in physico-chemically simulated physiological mediums (MPS: "Mouth, stomach, intestine"; pH, T°, electrolyte) shows that this one is fast (approximately 15min) and is done preferentially in the stomach medium because of its acidity. This release is also done because to the presence of the Na+ ion in the MPS, which replaces the various cations because of the proximity of their ionic rays. We conceived pellets (by extrusion-spheronization) floating in the gastric medium from one of the studied varieties, of polymeric (HPMC, PVP, Eudragit® 30 D) and minerals binders (NaHCO3, Talc). The results obtained show that the pellets have a time of buoyancy of 5 and quantitatively improve the release of the trace elements: Fe2+ (95%), Fe3+ (70%), Zn2+ (60%) versus 40% of Fe2+ and Zn2+; 30% of Fe3+ for the raw clay

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Loiseau, Anthony. "Elaboration et caractérisation de nanocomposites modèles laponite/polyoxyde d'éthylène." Le Mans, 2006. http://cyberdoc.univ-lemans.fr/theses/2006/2006LEMA1026.pdf.

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Ce travail de thèse a pour but d’élaborer et de caractériser des nanocomposites modèles à partir de polyoxyde d’éthylène (POE) et de particules d’argile de synthèse, la Laponite. L’élaboration fait intervenir un nouveau mode de préparation basé un concept de compatibilisation des particules en phase aqueuse ; préalablement au mélangeage en phase fondue. Des mesures de rhéologie, couplées à des expériences de diffraction des rayons X, ont démontré qu’il est possible d’obtenir une dispersion optimale des particules à l’état individuel, en compatibilisant les particules grâce à un greffage à saturation de polymère à leur surface. Des études de rhéologie ont mis en évidence les phénomènes pouvant intervenir dans l’origine de l’élasticité des nanocomposites. Suivant la masse molaire de la matrice polymère, le renforcement peut provenir soit d’un réseau tridimensionnel formé par les particules, soit d’une contribution de confinement des macromolécules à laquelle peut éventuellement s’ajouter un pontage interparticulaire. Les lois d’échelles reliant les modules élastiques et le seuil d’écoulement à la concentration en particules ont pu être établies. Des analyses thermiques ont mis en évidence le ralentissement de la cristallisation des chaînes de POE en en présence de Laponite. Les expériences de spectrométrie infrarouge et Raman ont souligné la présence d’une couche amorphe de polymère à la surface des particules expliquant le caractère non nucléant des particules et soulignant le rôle de l’interface matrice/particule sur le comportement thermique des nanocomposites à base de POE
This aim of this thesis is to elaborate and characterize model nanocomposites based on Polyethylene Oxide (PEO) and particles of Laponite, a synthetic clay. The elaboration brought in a new mode of preparation, based on a compatibilisation of the particles in aqueous phase, before melt mixing. Rheological studies as well as X-ray analyses have shown the efficiency of the compatibilisation concept. The best dispersion (up to individual particles) was obtained with a saturated coverage of end grafted polymer chains onto the surface of the Laponite particles. The origin of the melt elasticity has been attributed to various factors depending on the molecular weight of the matrix chains. For moderated molecular weights, the elastic character is ascribed to the formation of a network of dispersed particles, whereas contributions of chain confinement or chain bridging between particles are present with higher molecular weight matrices. Thermal analyses were performed in order to understand the effect of the Laponite particles on the crystallization of PEO chains. A non-nucleating behavior was concluded, and was proved by spectroscopic analyses (FTIR and Raman). Indeed, a layer of amorphous polymer was detected onto over the surface of the particles explaining the inhibition of the nucleating effect, often seen with nanoclays

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Christmann, Anne. "Elaboration et propriétés de nanocomposites transparents à matrice polycarbonate." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20126.

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Cette étude porte sur l'élaboration de nanocomposites transparents à matrice polycarbonate et repose sur deux objectifs antagonistes : le renforcement mécanique par incorporation de nanoparticules minérales et la conservation des propriétés optiques du polycarbonate. La présence de nanoparticules minérales (silice, alumine et carbonate de calcium) dans la matrice induit une augmentation du module élastique des matériaux ; cependant, la résilience et les propriétés optiques se trouvent diminuées en raison d'un manque d'interactions à l'interface matrice-particules. Des traitements de surface ont été réalisés sur les nanoparticules permettant l'amélioration significative des performances mécaniques et optiques des nanocomposites, la nature du traitement de surface est déterminante. De plus, dans le cadre d'une réflexion plus générale sur le comportement mécanique des nanocomposites, une étude a mis en évidence l'influence des particules nanométriques sur les propriétés mécaniques des composites et sur les mécanismes d'endommagement et de localisation des déformations au sein des nanocomposites au cours d'un essai de traction uniaxiale

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Moraes, Isabelle Gomes de. "Nanofabrication de nanocomposites magnétiques dur-doux." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY042.

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Cette thèse présente le développement et la caractérisation d'échantillons modèles pour l'étude des nanocomposites (NC) magnétiques dur-doux. Ces matériaux sont d'un grand intérêt, compte tenu de leurs applications potentielles en tant qu'aimants haute performance. Cependant, malgré ce grand potentiel, les propriétés des NC dur-doux rapportées dans la littérature sont modestes par rapport à celles prédites par les modèles micromagnétiques. Dans ce travail, nous utilisons des outils avancés de nanofabrication et de caractérisation pour développer des échantillons modèles, susceptibles de faire le lien de entre les simulations et les expériences. Quatre réseaux différents de nano-bâtonnets magnétiques doux allongés (FeCo ou Co) (épaisseur = 10 nm) ont été produits par lithographie électronique et évaporation. Pour étudier l'influence du contenu et des dimensions des nano-bâtonnets, la largeur (w) a été modifiée entre 25 et 120 nm, la longueur (l) entre 200 et 400 nm et la distance inter-bâtonnets (d) entre 50 et 200 nm. Le rapport volumique de la phase douce varie de 2 à 11%. Tous les nano-bâtonnets ont été couverts d'une couche de 3 nm d'Au afin d'éviter l'oxydation lors du transfert de l'échantillon de la lithographie vers les chambres de dépôt. La couche d’or a été gravée dans la chambre de pulvérisation juste avant le dépôt de la couche magnétique dure (FePt-25 ou 50 nm) au-dessus des nano-bâtonnets. Une seconde étape de lithographie a été développée pour limiter la localisation de la phase magnétique dure à l'endroit où se trouvent les réseaux de nano-bâtonnets. Une cellule élémentaire du NC a une surface d'environ 5x5 µm2, et cette cellule est répétée pour avoir une surface d'échantillon globale de quelques mm2, dont le signal magnétique est suffisant pour les mesures de magnétométrie globale. Un processus de recuit post-croissance favorise la formation de la phase magnétique dure L10 FePt . Plus la fraction volumique de nano-bâtonnets est élevée, plus la coercivité est faible et plus la rémanence est élevée. Des courbes de retournement du premier ordre (FORC) ont été obtenues pour les échantillons avec une fraction volumique comparable de phase magnétique douce, mais avec une taille de nano-bâtonnets différente. Bien que les échantillons aient des cycles d'hystérésis similaires, les diagrammes FORC montrent que les distributions de champ de retournement sont assez distinctes. La fabrication et l'analyse d'un échantillon de référence avec des nano-bâtonnets non magnétiques de Pt n'indiquent aucune influence de la topographie globale de l'échantillon sur les propriétés de la matrice dure. L'imagerie TEM et la cartographie chimique des coupes transversales préparées par FIB ont révélé une diffusion de type Kirkendall dans les NC avec les plus petits nano-bâtonnets. Une étude MFM sur la même cellule élémentaire de NC dans différents états rémanents , a été réalisée sur des réseaux de NC (dur / doux et dur / non magnétique) et un film de micro-motifs durs (.i.e. pas de nano-bâtonnets). L'évolution des motifs magnétiques a été corrélée avec les champs de fuite produits par la matrice magnétique dure et les nano-bâtonnets intégrés. Les résultats obtenus avec des méthodes de caractérisation magnétique globale (cycles d'hystérésis et FORC) et locale (MFM), combinés à une caractérisation structurale détaillée obtenue par TEM, ont permis d'analyser l'impact des dimensions, de la périodicité, de la concentration et du matériau constitutif des nano-bâtonnets intégrés dans la matrice magnétique dure. Le compromis entre réduire les dimensions de la phase douce pour favoriser le couplage d'échange et les augmenter pour minimiser la diffusion pendant le recuit pour former la formation de phase dure, est un point critique pour le développement de ces matériaux modèles
This thesis presents the development and characterization of model samples for the study of hard-soft magnetic nanocomposites. These materials are of great interest, considering their potential applications as high performance magnets. However, even with this great potential, the properties of hard-soft nanocomposites reported in the literature are modest compared to those predicted by micromagnetic models. In this work, we use advanced nanofabrication and characterization tools to develop model samples, capable of bridging the understanding between models and experiments. Four different arrays with elongated soft magnetic nano-rods (FeCo or Co) (thickness = 10 nm) were produced by e-beam lithography and evaporation. To study the influence of the content and the dimensions of the nano-rods, the width (w) was varied between 25 and 120 nm, the length (l) between 200 and 400 nm and the inter-rod distance (d) between 50 and 200 nm. The volume content of the soft phase ranged from 2 to 11%. All the nano-rods were capped with a 3 nm layer of Au in order to prevent oxidation during sample transfer from the lithography to the deposition chambers. The Au layer was etched in the sputtering chamber just prior to deposition of the hard magnetic layer (FePt- 25 or 50 nm) on top of the nano-rods. A second lithography step was developed to limit the location of the hard magnetic phase to where the nano-rods arrays are positioned. A unit piece of the nanocomposite has a surface area of roughly 5x5 µm2, and the unit was repeated to have an overall sample surface area of a few mm2 , to have sufficient magnetic signal for global magnetometry measurements. A post-annealing process promotes the formation of the L10 FePt hard magnetic phase. The higher the volume content of nano-rods, the lower the coercivity and the higher the remanence. First Order Reversal Curves (FORC) were obtained for the samples with comparable volume content of soft magnetic phase, but with different nano-rod size. Although the samples have similar hysteresis cycles, the FORC diagrams show that the switching field distributions are quite distinct. The sample with nano-rod width = 120 nm shows switching fields extending up to 250 mT and a single peak around µ0HC = 0 T, while the sample with nano-rod width = 25 nm has two peaks in switching field, centred at µ0HC = 0 T and µ0HC = 500 mT. Fabrication and analysis of a reference sample with Pt non-magnetic nano-rods indicates no influence of the overall sample topography on the hard matrix properties. TEM imaging and chemical mapping of FIB-prepared cross sections revealed Kirkendall-like diffusion in the nanocomposites with the smallest nano-rods. An MFM study which involved probing the same nanocomposite unit in different remnant states, was carried out on nanocomposites arrays (hard/soft and hard/non-magnetic) and a micro-patterned hard film (.i.e. no nano-rods). The experimental setup included a homemade in-situ in-plane pulsed magnetic field source. The evolution in magnetic patterns was correlated with the stray fields produced by the hard magnetic matrix and the embedded nano-rods. The results obtained with global (hysteresis loops and FORC) and local (MFM) magnetic characterization methods, combined with detailed structural characterization obtained by TEM, made it possible to analyze the impact of dimensions, periodicity, concentration, and the constituent material of the nano-rods embedded in the hard magnetic matrix. A trade-off between reducing the dimensions of the soft phase to favour exchange coupling and increasing them to minimize diffusion during annealing to form the hard phase formation, is a bottleneck for the development of these model materials

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Haddi, Abdelkader. "Formulation tridimensionnelle d'un critère de propagation de fissure dans les matériaux inhomogènes." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10049.

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Cette étude concerne la propagation de fissure dans les matériaux hétérogènes à configuration 3-D. On propose une expression analytique de l'intégrale j dans les matériaux hétérogènes qui est mise sous une forme convenable pour une analyse numérique de configurations de fissures arbitraires à trois dimensions. En se basant sur les travaux de Rice, Weichert et Schulz ont développé l'intégrale j en bidimensionnelle (2-D) pour les matériaux hétérogènes ou la densité d'énergie de déformations dépend des coordonnées spatiales. L'extension de l'intégrale j de 2-D en 3-D est développée en se basant, d'une part sur le principe des travaux virtuels et le tenseur moment d'énergie d'eshelby et d'autre part sur une analyse de la théorie des défauts prenant en compte la notion de force matérielle développée par Maugin. Il est devenu courant d'utiliser la méthode des éléments finis pour le calcul de l'intégrale j ou du facteur d'intensité de contraintes des corps fissures. Cette méthode repose sur la technique d'extension virtuelle de fissures. Une telle extension est analogue à celle de l'avancement d'une fissure sur une courte distance. Comme on considère un matériau linéairement élastique, il existe des singularités de contraintes d'ordre 1/2 le long du front de fissure. Pour surmonter cette difficulté numérique, on utilise des éléments isoparamétriques à huit et à vingt nuds a configuration quart-points. Pour illustrer cette étude, on présente quelques applications numériques d'un solide avec une fissure latérale soumis à un chargement statique. L'analyse des résultats obtenus montre que, en 2-D et 3-D, la différence des modules de Young de l'inclusion et du matériau ainsi que la distance entre le front de fissure et l'inclusion à une forte influence sur la valeur du facteur d'intensité de contraintes. Les résultats obtenus en simplifiant le modèle 3-D en 2-D sont en concordance avec ceux obtenus par le modèle 2-D. De plus, l'influence de la forme du front de fissure sur les valeurs de l'intégrale j est clairement illustrée.

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Sadasivuni, Kishor Kumar. "Development of high performance Poly (isobutylene-co isoprene) nanocomposites for mechanical, sensing and barrier applications." Lorient, 2012. http://www.theses.fr/2012LORIS271.

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Les nanocomposites élastomères ont un rôle fondamental dans la conception de matériaux intelligents de nouvelle génération. Le besoin croissant, pour des applications très techniques, de module élevé, de durabilité et de résilience nécessite de faire appel à des renforts de type macro, micro ou nano. Parmi ces derniers, les charges nanométriques sont étudiées de manière intense sur fait de leur énorme surface spécifique qui améliore potentiellement les propriétés mécaniques, électriques et barrières. Cette thèse se focalise sur le poly (isobutylène-co-isoprène) (IIR) additivé de charges de type nanotubes de carbone, graphène et argiles. Les problèmes classiquement rencontrés avec ce type de charges sont la dispersion dans la matrice et les interactions charges-matrice qu’il convient de moduler lors de la mise en œuvre. Les études sont menées par des méthodes d’investigation dynamiques de type relaxation, effet Payne, spectroscopie diélectrique et calorimétrie différentielle modulée. Si le graphène se montre efficient pour l’imperméabilisation du IIR, les nanotubes de carbone sont utiles pour la réalisation de senseurs. Une dispersion acceptable des argiles dans l’IIR est obtenue après greffage de la matrice avec de l’anhydride maléique confirmée par l’amélioration des propriétés mécaniques. Enfin, cette étude suggère une potentielle corrélation entre la mobilité coopérative des chaines polymères dans les nanocomposites IIR et les propriétés mécaniques
Elastomer Nanocomposites have a superior role in realizing the new generation smart materials. Because of the high modulus, durability, deformation extensibility and resilience required for technological applications, elastomers are reinforced with various kinds of macro, micro and nanofillers. Among these, nano fillers have attained wider attention due to their high aspect ratio, immense surface area and superior mechanical, electrical and gas barrier properties. The present thesis focus mainly on the fillers such as carbon Nanotubes, expanded graphite, graphene and clay reinforced poly (isobutylene-co-isoprene) rubber (IIR) composites with the aim of their applicability in fundamental research and technological fields. The usually faced problems of dispersion and interfacial interaction between the fillers and polymer during composite fabrication are addressed by studying the molecular level interactions taking place inside the material. For this dynamic measurements like stress relaxation, hysteresis, Payne Effect, and temperature modulated differential scanning calorimetry are used. When the graphene composite is applicable in making impermeable IIR membranes, CNT filled materials are fund to be useful as good sensing and dielectrics. Grafting of the chains with maleic anhydride enhances the interfacial interactions between clay and rubber chains and improves the mechanical properties. Finally this manuscript brings out tentative correlations between chain cooperative mobility in IIR nanocomposites and mechanical reinforcement

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Tarablsi, Bassam. "Elaboration de nanocomposites photopolymères à base d’oxyde de fer et d’argile." Mulhouse, 2008. https://www.learning-center.uha.fr/opac/resource/elaboration-de-nanocomposites-photopolymeres-a-base-doxyde-de-fer-et-dargile/BUS4168193.

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Au cours de ce travail, nous avons préparé des nanocomposites magnétiques constitués de nanoparticules de maghémite modifiées en surface, dispersées dans une matrice photopolymère renforcée ou non par des argiles. Les nanoparticules de maghémite ont été synthétisées selon le procédé décrit par Massart ou Bee. La compatibilité de ces particules avec la matrice polymère a été apportée par l'immobilisation de différents organosilanes à la surface des nanoparticules de maghémite selon deux voies thermiques différentes. L'état de dispersion de ces particules dans différents monomères photopolymérisables a été caractérisé et étudié afin d'obtenir, après photopolymérisation, le nanocomposite final. Une étude cinétique de la réaction de photopolymérisation a été menée avec ou sans les nanoparticules de maghémite fonctionnalisées. Les propriétés mécaniques et les propriétés de surface de ces nanocomposites obtenus ont été évaluées. L'incorporation de montmorillonite exfoliée par les nanoparticules de maghémite dans la matrice photopolymère a été également étudiée et la cinétique comparée avec le premier nanocomposite préparé. L'exfoliation partielle de la montmorillonite a été réalisé grâce à un procédé intitulé "in-situ": les cations compensateurs (Na+) de la montmorillonite ont été échangés contre des cations Fei+. La transformation des cations Fei+ en maghémite a ensuite été réalisée en deux étapes. Les résultats finaux montrent que l'ajout de nanocharges (nanoparticules de maghémite seule ou avec de la montmorillonite exfoliée) n'influe pas la cinétique de polymérisation et améliore les propriétés mécaniques des nanocomposites fmaux
In this work, nanocomposites of photopolymer-oxide and photopolymer-oxide-MMT (oxide: nanoparticles of yFe2O3, MMT: montmorillonite) were prepared by photochemical procedure. Conceming the first on (photopolymer-oxide), the maghemite nanoparticles were synthesized according to the process described by Massart. The compatibility of these particles with the polymeric matrix was obtained by immobilization of MPDMS at their surface using a thermic procedure. Conceming the second one, the mixture of different nanofillers (nanofillers mixture yFe2O3-MMT) were prepared by a new method based on the ion exchange reaction and different chemical and thermal treatments. The incorporation of both nanofillers in the diacrylate photopolymeric matrix was studied and optimized. A kinetic study of the photopolymerization reaction in presence of both nanofillers was also performed by FTIR spectroscopy. The addition of both nanofillers did not effect significantly the polymerization kinetics in thin films (10µm) at nanofillers concentration up to 2 wt%. It was found that nanocomposites had a came photopolymerization rates in comparison with pure diacrylate. The experimental results showed that photopolymer-oxide-MMT nanocomposite can improve by 66% the mechanical properties (E')

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Gaume, Julien. "Etude du photovieillissement de matériaux nanocomposites pour l'encapsulation de cellules solaires organiques." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2011. http://www.theses.fr/2011CLF22173.

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Ce travail est consacré à l‟étude de la stabilité photochimique de nanocomposites polymère / argile en vue de leur insertion dans un système multicouche organique / inorganique pour l‟encapsulation des cellules solaires organiques. L‟objectif est d‟obtenir des films de nanocomposites polymère / argile flexibles, transparents, pouvant être mis en oeuvre par voie liquide, et photochimiquement stables. Dans une première partie, la caractérisation de nanocomposites à base d‟alcool polyvinylique (PVA) a montré leur aptitude à être insérés dans un système multicouche, notamment en ce qui concerne les propriétés barrière aux gaz. L‟étude du comportement photochimique du PVA basée sur l‟identification des produits de dégradation a permis de proposer un mécanisme de photooxydation du PVA et de déterminer les effets du photovieillissement sur les propriétés du film (rugosité, perméabilité, transparence). L‟insertion de nanocharges lamellaires (Montmorillonite, Laponite ou Hydroxydes Doubles Lamellaires) dans le PVA induit des effets différents (prodégradant ou stabilisant) en fonction de la nature de l‟argile (naturelle ou synthétique). Cependant, lors d‟irradiations en absence d‟oxygène, le PVA et les nanocomposites PVA / argile sont très stables. Enfin, l‟encapsulation alternant couche inorganique SiOx et couche organique PVA ou nanocomposite PVA / argile, permet d‟atteindre les niveaux de perméation requis pour les cellules solaires organiques pour des applications nomades
This work was devoted to the study of the photochemical behavior of polymer / clay nanocomposites with the aim to use these nanocomposites in a multilayer organic / inorganic coating for organic solar cells encapsulation. The goal of this work was to obtain polymer / clay nanocomposite films that are flexible, transparent, which can be processed by solution, and that are photochemically stable. In the first part, the characterization of nanocomposites based on polyvinyl alcohol (PVA) has shown their ability to be inserted into a multilayer system, particularly for gas barrier properties. The study of the photochemical behavior of PVA with the identification of photodegradation products allows us to propose a photooxidation mechanism of PVA and to determine the effects of photoageing on the film properties (roughness, permeability, transparency). The insertion of lamellar nanofillers (Montmorillonite, Laponite or Layered Double Hydroxide) in PVA induces different effects (prodegradant or stabilising) depending on the nature of the clay (natural or synthetic). However, in absence of oxygen, the PVA and PVA / clay nanocomposites are very photostable. Finally, encapsulation alternating inorganic SiOx layer and PVA or PVA / clay nanocomposite layer permits to obtain the permeability levels required for organic solar cells in niche markets (consumer electronics)

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Ezziane, Mohammed. "Formulation et tenue au feu des matériaux cimentaires renforcés de fibres de différentes natures." Rennes, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAR0020.

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L’introduction de fibres d’acier dans un mortier ordinaire permet d’obtenir une augmentation de la résistance mécanique et de la ductilité à température ambiante. Lors d’expositions à des températures élevées, un matériau cimentaire renforcé par des fibres d’acier subit un endommagement plus ou moins important. Le chauffage induit différentes modifications de ses propriétés et, en particulier, des changements de microstructure accompagnés de perte de résistance mécanique et de masse. Notre étude consiste à tester d’une façon expérimentale la contribution de fibres d’acier, de fibres polypropylène et un ensemble mixte (½ fibres d’acier + ½ fibres polypropylène) sur les risques d’instabilités mécaniques et thermiques des matériaux cimentaires lors des expositions à températures élevées et à des essais à la flamme. Les mortiers testés sont des mortiers normalisés, composés de trois types de liants différents : CEM I, CEM I + FS et CEM III en considérant deux modes de cure : cure sèche et cure humide. Ces mortiers sont renforcés avec une portion volumique de 0,58% en fibres. Les échantillons, issus de ces compositions, ont été soumis à des cycles de chauffage refroidissement de la température ambiante à une température de consigne de 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, 800°C et 1000°C avec des vitesses de montée de température de 2°C/min et 5°C/min. Les propriétés mécaniques de ces mortiers (la résistance en traction par flexion, le module d’élasticité, l’énergie de fissuration, le facteur d’intensité de contrainte, l’indice de ténacité, la résistance en compression) sont analysées à l’état sain et chauffé. Un essai spécifique est mis au point pour tester les mortiers à la flamme propane. Le traitement thermique a été réalisé avec une vitesse de montée en température très rapide. La température atteint 1000°C à la face exposée à la flamme. Après avoir déterminé la propagation de la chaleur à travers les éléments fibrés, ceux-ci sont soumis à un poinçonnement ; ainsi cet essai a permis de comparer les résistances résiduelles après cette simulation d’incendie. La caractérisation non destructive de tous les mortiers dans leur état initial par la mesure de ses propriétés physiques et les effets d’une élévation de température sur ces propriétés ont été également analysés. Le choix des techniques de caractérisation de l’état initial du matériau et l’état dégradé sous l’effet d’un traitement thermique est abordé par les mesures d’absorption d’eau par capillarité, la porosité communicante, la perméabilité au gaz, la vitesse de propagation des ondes ultrasonores et leur atténuation. Cette étude expérimentale aboutit à la formulation de mortiers dont à la fois la stabilité thermique à haute température n’a pas été mise à défaut dans les conditions expérimentales et les caractéristiques mécaniques résiduelles sont nettement améliorées
At room temperature, the addition of steel fibres in mortar conducts to an increase of mechanical strength and ductility. Exposed to high temperatures, a cement based material undergoes deterioration to a greater or lesser extent. Heat induces various changes of material properties; in particular changes to the micro-structure which are accompanied by loss of strength and mass. The aim our study is an experimental contribution about behaviour under extreme conditions in terms of temperature (e. G. Fire), of mortar reinforced by different fibres: steel fibres, polypropylene fibres and a hybrid fibre combination (½ steel fibres + ½ polypropylene fibres). Three types of standard mortar were studied, formulated with three different binders: CEM I, CEM I + SF and CEM III. Two types of cure were used: a dry cure and a wet cure. For the mortars with fibre addition, the fibre content was 0. 58% by volume. The exposure temperatures were set at 400°C, 500°C, 600°C, 700°C, 800°C and 1000°C. The rate of temperature increase was set at 2°C/min and 5°C/min. The mechanical properties (flexure strength, Young modulus, cracking energy, stress intensity factor, toughness factor, compression strength) were analysed before and after heating. A specific test using propane flame was defined. The rate of temperature increase is very elevated; the exposed face rapidly reaches a temperature of 1000°C. Samples were equipped with thermocouples to measure the temperature changes within the sample at different depths. Subsequently, to enable a comparison between the mechanical strength of samples a punching shear strength test was performed. A non-destructive characterisation of all mortars before and after heating was conducted: water capillarity absorption, interconnected porosity, helium permeability, ultrasonic pulse velocity, ultrasonic attenuation. Finally, our experimental study proposes a mortar formulation giving a good behaviour under severe temperatures and giving better residual mechanical properties

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Schittecatte, Laura. "Résines photopolymérisables acrylates et nanocomposites pour impression 3D : lien entre formulation, procédé, déformation et rupture." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPASF037.

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L'impression 3D par photopolymérisation, méthode récente de fabrication additive, est de plus en plus utilisée en aéronautique, en ingénierie mais aussi dans le domaine médical. Cependant, la caractérisation mécanique de ces nouveaux matériaux est complexe et encore incomplète. L'objectif de ce travail est de comprendre les relations entre la composition chimique de la résine, les paramètres d'impression 3D, les post-traitements éventuels, et les propriétés mécaniques en déformation et en rupture du matériau final. Pour cela, des résines acrylates sont formulées puis étudiées. Nous avons démontré que le choix de monomères visqueux, dont le point de gel est atteint pour un taux de conversion faible, favorise le maintien des couches peu polymérisées et un meilleur contrôle de la géométrie de l'objet final. Pour aller vers des composites plus résistants, des nanoparticules de silice ont été incorporées à la résine. Nous avons démontré par des analyses de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS) et par microscopie électronique en transmission (MET) que pour une même nature de nanoparticule, la chimie de surface, le milieu de dispersion et le mode d'incorporation, affectent fortement la viscosité de la résine et sa réactivité. Notamment, les nanoparticules colloïdales de surface hydrophile, incorporées par transfert de solvant dans la résine, forment des agrégats fractals. Ces derniers augmentent fortement la viscosité, même pour des ajouts relativement faibles, et contribuent à limiter l'élimination des couches faiblement polymérisées lors de la polymérisation. Ceci permet de considérablement diminuer les temps d'impression 3D. Les propriétés (visco)élastiques des matériaux 3D-imprimés obtenus sont étudiées par analyse mécanique dynamique (DMA), et leur contrainte en rupture est caractérisée via des tests de traction. Dans les deux cas, un nouveau protocole a été développé pour adapter ces tests aux matériaux 3D-imprimés et évaluer l'influence de différents paramètres. L'étude en DMA a démontré l'importance du temps d'arrêt d'exposition entre les couches et du détensionnement thermique après impression, qui, combinés, réduisent de façon significative la dispersion des résultats. Enfin, nous avons proposé une géométrie de test inédite, qui parallélise la collecte des données et accélère la caractérisation de la contrainte à rupture via l'analyse de Weibull. Cette méthode a mis en lumière la variabilité intrinsèque due au procédé d'impression 3D et a prouvé l'importance du détensionnement thermique. Ces études ont aussi montré que le choix du monomère est crucial et influence de manière significative non seulement le module de conservation E' mais aussi la variabilité de la contrainte à rupture. Au contraire, l'ajout de nanoparticules de silice ne modifie pas de façon significative la valeur de E' ou le comportement en rupture pour les faibles taux de charge étudiés, quel que soit l'état de dispersion. Cette étude qui s'étend depuis la formulation chimique de la résine jusqu'à la caractérisation en rupture du matériau final, ouvre la voie à une meilleure compréhension de la structure multi-échelle complexe des matériaux imprimés en 3D et de leurs propriétés mécaniques
3D printing by photopolymerization is a recent additive manufacturing technique, increasingly used in aeronautics, engineering and the medical field. However, the mechanical characterization of these new materials is complex and still incomplete. The aim of this work is to understand the relationships between the chemical composition of the resin, 3D printing parameters, post-processing protocols, and the mechanical properties of the final material in terms of deformation and fracture. To achieve this, acrylate resins were first formulated and then studied. We demonstrated that the choice of viscous monomers with a gel point at a low conversion rate, favors the fixation of weakly polymerized layers and a better control of the final object's geometry. Silica nanoparticles were incorporated into the resin to produce more resistant composites. We have demonstrated via small-angle X-ray scattering (SAXS) and transmission electron microscopy (TEM) that for the same type of nanoparticle, the surface chemistry, dispersion medium and incorporation method, strongly affect the viscosity of the resin and its reactivity. More specifically, hydrophilic colloidal nanoparticles incorporated by solvent transfer into the resin, generate fractal aggregates. This increases the viscosity, even with relatively small filler content, and limits the elimination of weakly polymerized layers during printing. Therefore, printing times can be significantly reduced. The (visco)elastic properties and fracture stress of the 3D printed materials obtained were characterized using dynamic mechanical analysis (DMA), and tensile testing, respectively. In both cases, a new protocol has been developed to adapt these tests to 3D-printed materials and assess the influence of different parameters. The DMA study demonstrated the importance of a light-off delay and thermal post-treatment after printing, which when combined, significantly reduce the dispersion of results. Finally, we have proposed a new test geometry, which parallelizes data collection and accelerates characterization of the stress at break via Weibull analysis. With this method, we highlighted the intrinsic variability due to 3D printing process and proved the importance of thermal post-treatment. We also showed that the choice of monomer is crucial and has a significant influence not only on the storage modulus E', but also on the variability of stress at break. On the contrary, the addition of silica nanoparticles does not significantly modify neither the E' value, nor the stress at break for the low filler contents studied, whatever the state of dispersion. This study, which extends from the chemical formulation of the resin to the fracture characterization of the final material, paves the way for a better understanding of the complex multi-scale structure of 3D printed materials and their mechanical properties

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Martinez, Thomas. "Revêtements photocatalytiques pour matériaux de construction : formulation, évaluation de l'efficacité et écotoxicité." Toulouse 3, 2012. http://thesesups.ups-tlse.fr/2024/.

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La photocatalyse est un procédé qui présente un fort potentiel dans le traitement de la pollution organique, qu'elle soit en phase gazeuse, en phase aqueuse ou biologique. Généralement, des particules ultrafines de TiO2 sont employées pour leurs performances photocatalytiques élevées mais également pour leurs propriétés de super-hydrophilie sous irradiation UV à l'origine de propriétés autonettoyantes. L'objectif de ce travail est de conférer aux matériaux de constructions des propriétés photocatalytiques qui permettent de lutter contre la pollution atmosphérique et contre le développement des algues sur les parements en béton. Dans ce but le photocatalyseur a été mis en œuvre dans un revêtement de type lasure. Ce type de produit a été choisi pour son intérêt architectural : il permet le traitement des surfaces existantes tout en conservant leur aspect initial. En outre, il permet d'optimiser les quantités de photocatalyseur utilisées, le phénomène de photocatalyse étant un phénomène de surface. Le travail de formulation de la lasure a été effectué en utilisant des constituants exempts de solvants organiques afin de limiter la toxicité du produit final. La stabilité et l'homogénéité de la lasure ont été vérifiées dans son état de stockage. L'adhésion du revêtement obtenu a été évaluée par des essais d'abrasion. L'efficacité de la lasure a été étudiée vis-à-vis de plusieurs polluants représentatifs de la pollution atmosphérique : les oxydes d'azote (NOx) et un mélange de COV (BTEX : benzène, toluène, ethylbenzène, xylènes). Les propriétés d'inhibition des croissances biologiques ont été évaluées sur l'algue Chlorella, une espèce d'algues souvent rencontrée dans la composition microbiologique des salissures des façades. Dans le but d'étudier l'innocuité de la formulation, les émissions de COV de la lasure ainsi que l'impact toxique et génotoxique d'un re-largage dans le milieu aquatique ont été évalués. Un banc de mesure a été conçu et mis en œuvre afin d'étudier l'influence du matériau photocatalytique (formulation et support d'application) et des conditions opératoires (humidité, concentration initiale en polluant, temps de contact entre le gaz et la surface photocatalytique) sur l'oxydation photocatalytique des COV et des NOx. Les résultats ont montré que les performances dépendaient du taux d'humidité de l'air et de la concentration initiale en polluants mais également de la nature du substrat utilisé pour l'application du revêtement. Par ailleurs, les essais de durabilité de la lasure appliquée sur support mortier ont montré que les performances d'abattement des NOx n'étaient pas impactées par l'application de cycles d'abrasion. Les essais de croissance biologique ont été menés à l'aide de deux dispositifs permettant de simuler deux conditions environnementales différentes : un écoulement de l'eau sur les surfaces inclinées et une humidification par remontées capillaires de l'eau dans le matériau. Quelque soient les conditions expérimentales, aucun ralentissement du développement des salissures biologiques n'a pu être attribué au phénomène de photocatalyse. Ces observations corroborent certains résultats bibliographiques montrant que le développement biologique n'est pas influencé par la présence d'un photocatalyseur, alors que les propriétés dépolluantes du matériau ont été validées sur d'autres composés. Toutefois, dans nos essais, un net ralentissement des développements biologiques a pu être observé en utilisant un hydrofuge de surface, un autre type de surface auto-nettoyante. L'évaluation de l'innocuité du produit par les mesures des émissions de COV dans l'air ont montré que des composés caractéristiques de la composition de la lasure peuvent être détectés quelque soient les conditions d'éclairement. Par ailleurs, l'étude d'écotoxicité a permis d'identifier une concentration de la lasure au-delà de laquelle une inhibition de croissance chez les larves de xénope peut être mesurée. Cependant, ces travaux n'ont pas permis de mettre en évidence une génotoxicité chez les organismes testés
Photocatalysis shows great potential in the treatment of organic pollution, in gaseous or aqueous phases. Generally, ultrafine TiO2 particles are used for their photocatalytic performance but also for their superhydrophilicity under UV irradiation. These properties are responsible for the depolluting and self-cleaning functions of the resulting product. The aim of this PhD work is to use building materials as air purifiers and to limit levels of biofouling. For this purpose, the photocatalyst is implemented in a glaze. This type of product was chosen for its architectural interest: it allows existing surfaces to be treated while preserving their original appearance. In addition, because photocatalysis is a surface phenomenon, solutions such as coatings are particularly interesting since they can be applied to existing buildings and, at the same time, result in lower TiO2 consumption The coating was formulated using components free of organic solvents to reduce the toxicity of the final product. The stability and homogeneity of the glaze were verified in its storage conditions and the adhesion of the coating obtained was evaluated by abrasion tests. The photocatalytic properties were studied against several pollutants representative of air pollution: nitrogen oxides (NOx) and a mixture of VOCs (BTEX: benzene, toluene, ethylbenzene, xylenes). Biological growth was assessed on the algae Chlorella (algal species often found in the microbiological composition of soil facades). In order to investigate the possible toxicity of the formulation, the VOC emissions from the glaze and the toxic and genotoxic impact of release into the aquatic environment were assessed. An experimental set-up was developed in order to study the influence of photocatalytic material (formulation and substrate) and operating conditions (humidity, pollutant initial concentration, contact time between the gas and the photocatalytic surface) on the photocatalytic oxidation of VOCs and NOx. The results showed that the performance depended on the humidity of the air, the initial concentration of pollutants and also the nature of the substrate coated. In addition, the durability evaluation of the glaze applied to mortar surfaces showed that the performance of NOx abatement was slightly impacted by the application of abrasion cycles (ISO 11998 and ASTM D2486). Biological growth assays were conducted using two devices to simulate different environmental conditions: a flow of water on inclined surfaces and humidification by capillarity. Whatever the experimental conditions, no inhibition of biofouling could be attributed to the phenomenon of photocatalysis. These observations support some literature results showing that biological development is not influenced by the presence of a photocatalyst, while the depolluting properties of the material have been validated on other compounds. However, in our tests, a slowdown in biological development could be observed using a water-repellent surface, another type of self-cleaning surface. The product toxicity assessment by measurement of VOCs in air showed that compounds characteristic of the composition of the glaze could be detected whatever the lighting conditions. In addition, the ecotoxicity assessment identified a concentration of the glaze beyond which growth inhibition in Xenopus larvae could be measured. However, these studies did not demonstrate genotoxicity in the organisms tested

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Chausson, Sophie. "Synthèse et utilisation de matériaux hybrides lamellaires pour l'élaboration et la caractérisation de nanocomposites polymères." Caen, 2009. http://www.theses.fr/2009CAEN2047.

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L’objectif de la thèse est d’élaborer des matériaux hybrides organiques-inorganiques lamellaires originaux et de les disperser dans une matrice polymère afin d’obtenir des nanocomposites. La mise en œuvre des nanocomposites s’est faite à chaque fois dans deux types de matrices, le polyéthylène (PE) et le polyamide-12 (PA-12). Deux types d’hybrides lamellaires y ont été dispersés. Le premier est l’oxyde lamellaire KTiNbO5, modifié chimiquement par intercalation d’alkylamines de différentes longueurs de chaîne carbonée pour améliorer sa compatibilité avec les différentes matrices polymères. La dispersion de ces matériaux hybrides a permis d’améliorer plusieurs propriétés des matrices hôtes comme la stabilité thermique, la résistance mécanique et la résistance au feu. La deuxième famille de matériaux élaborés est celle des phosphonates de cuivre lamellaires porteurs de chaînes alkyles de différentes longueurs. L’objectif de cette étude est de préparer un matériau hybride avec un métal de transition en vue de son incorporation dans le polymère. Une étude structurale approfondie de la série homologue a mis en évidence deux types de composés : hydratés pour les chaînes alkyles courtes (nombre de carbone ≤10) et déshydratés pour les chaînes carbonée n≥10. Ces deux types structuraux ont montré des comportements magnétiques différents. Enfin, l’incorporation de ces charges dans les matrices polyéthylène et polyamide-12 a révélé que la nature covalente de la liaison chimique entre la partie organique et le feuillet inorganique ne permet pas d’obtenir un état d’exfoliation suffisant pour bénéficier de l’effet ‘nano’ sur les propriétés physiques
The aim of this work is to elaborate original lamellar hybrid materials and disperse them in a polymer matrix to obtain nanocomposites. They have been prepared using two different matrixes, one apolar (polyethylene) and one polar (polyamide-12). The two lamellar hybrid systems have been dispersed in these matrixes and studied as part of the hybrid nature. The first one, the lamellar oxide KTiNbO5, has been chemically modified with alkylamines having different carbon chain lengths in order to be compatible with the different polymer matrixes. The dispersion of such materials has allowed improving several properties like thermal stability, mechanical resistance and fire resistance. The second family studied is the copper alkylphosphonate one. They have been prepared with different alkyl chain lengths. The aim of this study is to prepare a hybrid material with a transition metal and to disperse it in the polymer matrixes. A deep structural study of the homologue series has revealed two types of compounds: hydrated for the short alkyl chains (number of carbon atoms≤10) and dehydrated for the alkyl chains with n≥10. These two structural types have shown different magnetic behaviours. Finally, the incorporation of these fillers in polyethylene and polyamide-12 has revealed that the chemical nature of the bond which links the organic part to the inorganic one of the hybrid does not allow obtaining an efficient exfoliation mechanism

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Rashidi, Huyeh Majid. "Influence des effets thermiques sur la réponse optique de matériaux nanocomposites métal-diélectrique." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066481.

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Les matériaux nanocomposites constitués de nanoparticules de métaux nobles en matrice diélectrique possèdent des propriétés optiques spécifiques liées à la résonance de plasmon de surface (RPS). En particulier, ils présentent d'importantes non-linéarités d’ordre 3, que l’on mesure généralement en utilisant un laser impulsionnel. Cela engendre alors différents phénomènes thermiques induisant la modification des propriétés optiques. Après avoir examiné la réponse optique des métaux nobles, de nanoparticules métalliques, puis de matériaux nanocomposites, nous entreprenons l’étude théorique et expérimentale de leurs propriétés thermo-optiques. Nous démontrons que la RPS y joue un rôle important. Nous développons alors une approche numérique permettant de déterminer la dynamique des températures dans ces matériaux sous excitation laser pulsée. Enfin, nous nous penchons sur l’influence des effets thermiques sur la réponse optique non-linéaire de nanocomposites et leur dynamique de relaxation.

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Ma, Hongfeng. "Étude numérique de la micro et nano structuration laser de matériaux poreux nanocomposites." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSES001.

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Cette thèse porte sur les simulations numériques de l’interaction laser avec des matériaux poreux. Une possibilité de traitement bien contrôlé est particulièrement importante pour la microstructuration laser du verre poreux et le nano-usinage de matériaux poreux semiconducteurs en présence de nanoparticules métalliques. La modélisation auto-cohérente se concentre donc sur une étude détaillée des processus impliqués. En particulier, pour comprendre les structures des micro-vides périodiques produits à l’intérieur du verre poreux par des impulsions laser femtoseconde, une analyse thermodynamique numérique détaillée a été réalisée. Les résultats des calculs montrent la possibilité de contrôler le micro-usinage laser en volume de SiO2 . De plus, les dimensions des structures densifiées par laser sont examinées pour différentes conditions de focalisation à de faibles énergies d’impulsion. Les dimensions caractéristiques obtenues à partir des structures sont corrélées avec les résultats expérimentaux. Comparés au verre poreux, les films mésoporeux TiO2 chargés d’ions Ag et de nanoparticules supportent des ré- sonances plasmoniques localisées. Les films nanocomposites obtenus sont capables de transférer des électrons libres et d’absorber l’énergie laser de manière résonnante, offrant des possibilités supplémentaires pour contrôler la taille des nanoparticules d’Ag. Pour identifier les paramètres optimaux du laser à onde continue, un modèle multi-physique prenant en compte la croissance des nanoparticules d’Ag, photo-oxydation, réduction a été développé. Les simulations réalisées montrent que la vitesse d’écriture laser contrôle la taille des nanoparticules d’Ag. Les calculs ont également représenté une nouvelle vision selon laquelle les nanoparticules d’Ag se développent devant le centre du faisceau laser du fait de la diffusion de chaleur. Il a été démontré que la croissance rapide activée thermiquement suivie d’une photo-oxydation est la principale raison du changement de taille et de température en fonction de la vitesse d’écriture. Un modèle tridimensionnel a été développé et reproduit les lignes écrites au laser. L’écriture de films mésoporeux TiO2 chargés de nanoparticules d’Ag par un laser pulsé promet également d’offrir des possibilités supplémentaires dans la génération de deux types de nanostructures: les rainures de surface périodiques induites par laser (LIPSS) et les nanogratings Ag à l’intérieur du film TiO2 . Pour mieux comprendre les effets d’un laser pulsé, deux modèles multiimpulsions - un semi-analytique et un autre basé sur une méthode par éléments finis (FEM) - sont développés pour simuler la croissance des nanoparticules d’Ag. Le modèle FEM s’avère précis car il traite mieux la diffusion de la chaleur à l’intérieur des films minces TiO2 . Le modèle pourrait être étendu à l’avenir pour comprendre la formation de nanogratings LIPSS et Ag dans de tels milieux en les couplant avec les migrations de nanoparticules, la fusion de surface et l’hydrodynamique.Les résultats obtenus ont ouvert de nouvelles perspectives sur le microtraitement laser des matériaux poreux et un meilleur contrôle laser sur la nanostructuration dans les films semiconducteurs poreux chargés de nanoparticules métalliques
This thesis is focused on numerical simulations of the laser interaction with porous materials. A possibility of well-controlled processing is particularly important for the laser based micro-structuring of porous glass and nano-machining of semiconducting porous materials in the presence of metallic nanoparticles. The self-consistent modeling is, therefore, focused on a detailed investigation of the involved processes. Particularly, to understand the periodic micro-void structures produced inside porous glass by femtosecond laser pulses, a detailed numerical thermodynamic analysis was performed. The calculation results show the possibility to control laser micro-machining in volume of SiO2 . Furthermore, the dimensions of laser-densified structures are examined for different focusing conditions at low pulse energies. The obtained characteristic dimensions of the structures correlate with the experimental results. Comparing to the porous glass, the mesoporous TiO2 films loaded by Ag ions and nanoparticles support localized plasmon resonances. The resulted nanocomposite films are capable to transfer free electrons and to resonantly absorb laser energy providing additional possibilities in controlling Ag nanoparticle size.To identify the optimum parameters of the continuous-wave laser, a multi-physical model considering Ag nanoparticle growth, photo-oxidation, reduction was developed. The performed simulations show that the laser writing speed controls the Ag nanoparticles size. The calculations also depicted a novel view that Ag nanoparticles grow ahead of the laser beam center due to the heat diffusion. The thermally activated fast growth followed by the photo-oxidation was found to be the main reason for the writing speed dependent sizechange and temperature rises. A three-dimensional model was developed and reproduced the laser written lines.Writing of mesoporous TiO2 films loaded with Ag nanoparticles by a pulsed laser is, furthermore, promising to provide additional possibilities in the generation of two kinds of nanostructures: laser induced periodic surface grooves (LIPSS) and Ag nanogratingsinside the TiO2 film. To better understand the effects of a pulsed laser, two multi-pulses models - one semi-analytic and another one based on a finite element method (FEM) are developed to simulate the Ag nanoparticle growth. The FEM model is shown to be precise because it better treats heat diffusion inside the TiO2 thin films. The model could be extended in future to understand the formation of LIPSS and Ag nanogratings in such media by coupling with nanoparticle migrations, surface melting and hydrodynamics. The obtained results provided new insights into laser micro-processing of porous material and better laser controlling over nanostructuring in porous semiconducting films loaded with metallic nanoparticles

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Parein, Thibault. "Synthèse de nanocharges thermoélectriques, mise en œuvre et caractérisation de nanocomposites thermoélectriques." Caen, 2015. http://www.theses.fr/2015CAEN2005.

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L’objectif de ce travail est d’élaborer des composites polymère/charges thermoélectriques, pour tenter de répondre aux problématiques de coût, de rareté des précurseurs et de poids rencontrées dans le cas de matériaux thermoélectriques massifs. Dans un premier temps des composites polymère/tellurure de bismuth ont été mis en œuvre par micro-extrusion et par moulage par injection à partir de particules de taille micrométrique. Il a ainsi été démontré qu’il était possible par cette technique d’obtenir des composites conducteurs, cependant les valeurs de seuil de percolation observées sur ces matériaux restent élevées. Dans un deuxième temps, afin de remédier à ce problème, des composites à base de mélanges co-continus de polymères immiscibles ont été élaborés. La localisation sélective des charges dans une des phases polymères permet une diminution significative du seuil de percolation. Enfin, l’élaboration de nanocomposites a également été envisagée afin de diminuer le seuil de percolation des composites. Une procédure de synthèse simple et peu couteuse de nanoparticules de tellurure de bismuth a été développée durant cette thèse et a permis l’obtention de nanoparticules possédant la stœchiométrie et les propriétés souhaitées. La mise en œuvre de composites polymère/nanoparticules a été réalisée de façon similaire aux composites à base de particules micrométriques. Les analyses effectuées sur les nanocomposites ont ainsi mis en valeur une forte diminution du seuil de percolation, permettant de limiter la quantité de charges nécessaire pour obtenir des composites conducteurs, ainsi que le poids de ces derniers
The aim of this work is to elaborate polymer/thermoelectric fillers composites, in order to help solving the weight, scarcity of the precursors and cost problems of thermoelectric massive materials. Firstly, polymer/bismuth telluride composites have been processed by a micro-extrusion and injection molding process, from micrometric particles. The possibility of obtaining conductive composites by this process has been demonstrated, nevertheless the percolation thresholds of the composites remain high. Secondly, in order to solve this problem, composites have been elaborated from immiscible co-continuous polymer blends. A significant reduction of the percolation threshold has been obtained, due to the selective localization of the fillers into one of the polymer phases. Finally, the elaboration of nanocomposites has also been investigated in order to lower the percolation threshold of the composites. A simple and low-cost synthesis procedure for thermoelectric bismuth telluride nanoparticles has been developed and polymer/bismuth telluride nanocomposites have been processed by micro-extrusion. The characterization of the elaborated nanocomposites has shown a dramatic decrease of the percolation threshold, allowing the limitation of the amount of particles used to get conductive composites, as their overall weight

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Risse, Sophie. "Elaboration et caractérisation de matériaux issus des agro-ressources. Applications en emballage souple." Thesis, Reims, 2013. http://www.theses.fr/2013REIMS024.

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Ce travail de thèse porte sur l'élaboration de tubes souples pour cosmétiques, à partir de matériaux issus des agro-ressources. Les tubes commerciaux, actuellement en PE, possèdent des propriétés mécaniques adéquates et une perméabilité à la vapeur d'eau faible. Cette dernière étant plus importante pour les polymères issus des agro-ressources, elle en limite le développement. Cependant, l'ajout d'argile nanométrique est une solution de choix pour réduire la perméabilité d'une matrice polymère.Des nanocomposites PLA/PBS/argile et PHA/PBS/argile ont ainsi été étudiés. Deux argiles, la Dellite® 67G (D67G) et la Cloisite® 30B (Cl30B), qui différent de part leur modifiant organique, ont été utilisées. Les nanocomposites ont été élaborés par mélange à l'état fondu dans une extrudeuse bivis de laboratoire. Les analyses en DRX couplées à la rhéologie ont montré une structure partiellement intercalée/exfoliée pour tous les nanocomposites. Le niveau d'exfoliation augmente avec le taux de Cl30B mais présente un optimum avec la D67G. Le module d'Young augmente avec le taux d'argile et la présence de gros agrégats résiduels d'argile est à l'origine d'un comportement cassant pour des hauts taux de charges. Même si l'ajout de Cl30B a diminué significativement les perméabilités des différents mélanges (jusqu'à 50 %), leur perméabilité à la vapeur d'eau est toujours supérieure à celle du PE. Un test de vieillissement accéléré (spécifique aux tubes en PE) réalisé sur des tubes remplis de crème a montré une perte de masse du contenu des tubes agro-ressourcés (au minimum 16 %) largement supérieure à celles des tubes en PE (< 1 %)
This PhD thesis deals with the elaboration of flexible tubes for cosmetics, made from agro-resources. Nowadays, flexible tubes for cosmetic applications are made with PE for its good mechanical properties and its very low water vapor permeability. What can limit the development of polyesters made from agro-resources in the packaging area is precisely their bad water vapor barrier properties. Now incorporating nanoclays in a polymer matrix is one of the most promising techniques to decrease the permeability of the matrix.Then PLA/PBS/clay and PHA/PBS/clay were studied. Two organoclays, with two different organic modifiers, were used: the Dellite® 67G (D67G) and the Cloisite® 30B (Cl30B). The nanocomposites were prepared by melt mixing in a laboratory scale twin screw extruder. XRD and rheological measurements indicated a mixed partial intercalated and exfoliated structure. The exfoliation level was shown to increase with Cl30B content but had an optimum using D67G. The Young's modulus increased when increasing clay content and the presence of residual large clay aggregates leads to brittle blends for the high clay content. Even if the incorporation of Cl30B enhances significantly the water vapor barrier properties of PLA/PBS and PHA/PLA blends (up to 50%), it could not yet concurrence PE. An accelerated ageing test (specific for PE tubes) on our tubes filled with cream showed very important weight loss (16%) compared to the PE tubes (<1%)

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Ngo, Thi Thanh Van. "Elaboration de mousses nanocomposites polystyrène/silicates lamellaires en milieu supercritique." Lyon, INSA, 2007. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2007ISAL0018/these.pdf.

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Des mousses de polystyrène renforcé par des objets lamellaires ont été réalisées en milieu supercritique. Le fluide CO2 supercritique comme agent de gonflement. Trois types d'objets lamellaires différents par leur structure et leur traitement de surface ont été étudiés : une montmorillonite modifiée par les cations aromatiques (notée MMT-benz) et une montmorillonite et un mica modifiés par les mêmes cations d'ammonium porteurs de fonctions méthacrylate (noté MMT-MHAB et mica-MHAB). La MMT-benz est compatible avec la matrice polystyrène grâce à la présence de groupement benzyl. La MMT-MHAB et le mica-MHAB sont des silicates réactifs grâce à la présence de la double liaison et CO2-phile grâce à la présence de groupement méthacrylate dans les galeries d'argile. Les nanocomposites PS/silicates lamellaires modifiés (5% en poids) sont issues de trois procédés d'élaboration : i) à l'état fondu dans une miniextrudeuse bi-vis ; ii) en solution ; iii) pendant la polymérisation in situ de styrène en émulsion. La polymérisation in situ est la méthode la plus appropriée pour obtenir la dispersion la plus aboutie. Les propriétés thermiques, propriétés thermo-mécaniques sont caractérisées. En ajustant les conditions d'élaboration des mousses en contrôlant l'état de dispersion et la nature des silicates lamellaires, les morphologies des mousses nanocomposites comme la taille de cellules, la densité de cellules et l'épaisseur de la peau non-moussée sont maitrisées. Nos avons montré que les propriétés thermo-mécaniques des mousses nanocomposites sont améliorées en présence des silicates qui gouverne la taille des cellules et l'épaisseur de la peau non-moussée
Polystyrene foams reinforced by lamellar silicates were carried out in supercritical fluid. The supercritical fluid CO2 play a role of swelling agent. Three types of different lamellar silicates by their structure and their surface treatment were studied: a montmorillonite modified by the aromatic cations (noted MMT-benz) and a montmorillonite and a mica modified by the same ammonium cations with methacrylate function (noted MMT-MHAB and mica-MHAB). MMT-benz is compatible with the matrix polystyrene because the presence of benzyl group. The MMT-MHAB and the mica-MHAB are not only reactive silicates because the presence of the double bond, but also CO2-phile with of methacrylate groups in the clay galleries. The PS/silicates modified (5% wt. ) nanocomposites are prepared by three processes: i) by the melting way in a twin screw miniextruder; ii) by swelling of modified silicates in a polystyrene solution; iii) by in situ polymerization of styrene in emulsion. The in situ polymerization is the most suitable method to get a better dispersion. Some properties of nanocomposites are characterized like thermal and thermo-mechanical properties. By adjusting the foam processing conditions, by controlling the state of dispersion and the nature of lamellar silicates, morphologies of nanocomposite foams as the cells size, the cells density and the thickness of the skin are well taillored. We showed that the thermomechanical properties of nanocomposite foams are improved in the presence of the silicates

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Sene, Saad. "Matériaux à base de benzoxaboroles : de la formulation dans des matrices biocompatibles aux études cellulaires." Thesis, Montpellier 2, 2014. http://www.theses.fr/2014MON20200.

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Les benzoxaboroles sont des dérivés cycliques d'acides boroniques, récemment développés en médecine comme agents thérapeutiques. Dans cette thèse, une étude fondamentale de la formulation des benzoxaboroles dans des matériaux a été effectuée, utilisant le benzoxaborole le plus simple ainsi qu'un dérivé fluoré, l'AN2690 (antifongique approuvé par la FDA). L'étude a commencé par la détermination des données spectroscopiques de ces molécules à l'état solide, sous leur forme acide (à partir des molécules cristallisées), et basique (utilisant des matériaux modèles à base de benzoxaborolates) ; une variété de paramètres RMN a ainsi été établie pour chaque forme de la molécule. Par la suite, une première formulation a été développée par association de benzoxaborolates à un matériau inorganique de type « hydroxyde double lamellaire » (HDL Mg/Al-NO3). Un taux de charge à ~30 % massique en benzoxaboroles a pu être atteint, et des cinétiques de libérations rapides ont été observées. Cependant, une sensibilité des molécules au caractère basique de la matrice a été mise en évidence, et la structure de ces matériaux s'est avérée complexe, évoluant d'un mode d'intercalation normale à une structure de type « staging », en fonction du taux d'hydratation de l'espace interlamellaire. Dans une deuxième formulation, nous avons incorporé les benzoxaboroles, à divers taux de charge (jusqu'à 25% en masse), dans un polymère biorésorbable, l'acide poly-L-lactique (PLLA), avec une mise en forme en films et fibres, ces dernières étant formées par électrospinning. Dans ce cas, plusieurs vitesses de libération ont été obtenues, en modulant la composition et les conditions de préparation des matériaux, et les tests cellulaires réalisés (migration de cellules cancéreuses et tests antifongiques) sont en bonne corrélation avec ces cinétiques. Cette étude, dans son ensemble, permet d'élargir la gamme de formulations envisageables pour les benzoxaboroles, mais souligne aussi les enjeux associés à leur formulation dans des matériaux, du fait de la réactivité intrinsèque de la fonction benzoxaborole
Benzoxaboroles are cyclic derivatives of boronic acids, which have recently been developed as therapeutic agents. In this thesis, a fundamental study was carried out on the formulation of benzoxaboroles in materials, using the simplest benzoxaborole molecule and its fluorinated derivative, AN2690 (an antifungal agent approved by the FDA). The spectroscopic signatures of these molecules were first determined in the solid state, by looking at their acid form (using the crystallized molecules) and their basic form (using model materials based on benzoxaborolates), and this led to the establishment of the NMR parameters of each form of the molecules. A first formulation was then performed by association of benzoxaborolates with an inorganic material, a “layered double hydroxide” (Mg/Al-NO3 LDH). A loading capacity of ~ 30 wt% could be reached for this system and fast release kinetics were observed. However, the molecules were found to be sensitive to the basic character of the matrix. The resulting structure of these materials was also complex, due to the evolution from a normal mode of intercalation to a “staging” structure by dehydration of the interlamellar space. In a second formulation, the benzoxaboroles were incorporated at different loadings (up to 25 wt %), in a bioresorbable polymer, poly L lactic acid (PLLA), and shaped under the form of films and also fibers (which were obtained by electrospinning). Different release rates were achieved by varying the composition or the preparation conditions of the materials. Cellular assays investigating the migration of cancer cells and the inhibition of fungi showed a good correlation between these release rates and the cellular responses. Overall, this study allowed not only to increase the span of possible formulations of the benzoxaboroles, but also to highlight the issues related to their formulation in materials, due to the inherent reactivity of the benzaxoborole function

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Khelifi, Hamid. "Matériaux argileux stabilisés au ciment et renforcés de fibres végétales : formulation pour extrusion." Lorient, 2012. http://www.theses.fr/2012LORIS277.

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Le principal objectif de cette thèse a été de contribuer à l'étude de la mise en œuvre par extru-sion de matériaux argileux et de la valorisation des matériaux locaux dans l'industrie du bâti-ment. Pour ce faire, des matériaux extrudables à base d'argile (kaolin) stabilisée au ciment ont été formulés. Ces formulations respectent des impératifs environnementaux, en particulier l’utilisation d’une part importante de matériaux argileux (matériau local), et sont susceptibles d’être utilisés comme matériaux de construction (critères mécaniques et thermiques). Des renforts de fibres de lin d'origine végétale ont été incorporés. Ces fibres, comme tout autre type d'inclusions, modifient les caractéristiques rhéologiques par leur effet d'encombrement. Les modifications, amplifiées par le caractère hydrophile du lin, impactent la mise en forme et ont nécessité une étude particulière. Les performances mécaniques des matériaux formulés, l'effet de l'incorporation des fibres ainsi que les bénéfices de la mise en forme par extrusion ont été décrits. Un modèle prédictif de la résistance à la compression des mortiers à forte frac-tion argileuse, basé sur la méthode de Féret, a été développé. Une modélisation de l'écoule-ment d'extrusion axisymétrique à piston des matériaux à forte fraction volumique solide a été réalisée. La modélisation proposée s'inspire de la mécanique des sols. Elle utilise une défini-tion originale du comportement d’un matériau plastique frottant avec notamment la mise en place d’une transition continue d’un comportement plastique pur à un comportement de plus en plus frottant. Finalement, les performances mécaniques et thermiques des formulations optimales ont été comparées à celles des matériaux de construction traditionnels (blocs en béton, béton, briques de terre cuite, béton cellulaire,…). Les impacts de la fabrication des ma-tériaux formulés sur l'environnement ont aussi été évalués et comparés. Il ressort de cette étude que les matériaux argileux stabilisés et extrudés constituent une alternative crédible et durable comme matériaux de construction
The main aim of this thesis was to contribute to the study of the extrusion of cement-clay paste and the valorization of local materials in order to produce extruded building bricks. To do this, extrudable cement-stabilized argillaceous materials (kaolin) have been designed. These mix designs comply with actual requirements concerning environmental impacts (use of a significant proportion of clay) and they may be used as building materials. Bio-based fibers (flax fibers) have been incorporated. As for any other type of inclusions, flax fibers modify the rheological behavior of material at fresh state. Furthermore, their hydrophilic character amplifies the changes and has required a specific study. The mechanical perform-ances of the tested mix design and the positive effect of extrusion process as well as the addi-tion of fiber have been characterized. Such as for concrete, the Féret relationship is shown to be able to predict the compressive strength assuming that kaolin acts as a high water demand aggregate. A model for stiff paste ram extrusion incorporating the filtration phenomenon and the frictional behavior of the granular packing has been developed. This model is based on the soil mechanics approach and is able to predict the transition between pure plastic behavior and frictional plastic behavior. Finally, the mechanical and thermal performances of the cho-sen eco-friendly mix designs have been compared to those of traditional building products (concrete blocks, concrete, clay bricks, AAC. . . ). Environmental impacts of these mix design have also been evaluated and compared. It appears from this study that the extrudable cement-stabilized argillaceous materials comply with legislations concerning environmental impacts thermal comfort. They are also able to present an alternative to actual building products

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Cottrino, Sandrine. "Origine et évolutions des défauts initiés par les granules d'atomisation dans les compacts céramiques : incidence de la formulation des dispersions." Lyon, INSA, 2010. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2010ISAL0007/these.pdf.

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Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet européen portant sur l'étude des nanomatériaux céramiques. Elle a pour enjeu principal l'élaboration par pressage de crus d'alumine nanométrique avec un faible taux de défauts nocifs. Pour atteindre cet objectif, les poudres granulées par atomisation ultrasonique, doivent perdre complètement leur identité lors du pressage. Dans une première étape l'optimisation des dispersions, autorisant l'emploi de fractions volumiques de solides de plus de 51 vol. %. , est réalisée. Ceci permet la production de granules à la fois pleines et compactes. Dans un second temps, l'effet du mode de résorption des granules est étudié. Des produits avec et sans liants sont élaborés, puis un stockage sous hygrométrie contrôlée permet de modifier la Tg des adjuvants organiques à microstructure de granule identique. Différents mode de destruction des granules sont obtenus puis caractérisés par les méthodes usuelles (diagrammes de compaction,. . ). Nous avons mis au point une nouvelle méthode d'analyse en tomographie in-situ, qui permet de quantifier la population des défauts nocifs des compacts. Les formulations avec liants montrent des pontages organiques forts et fragiles si la Tg est élevée ou faibles et plastiques pour une basse Tg. Les premières sont peu ou pas détruites aux pressions de compaction usuelles, et les secondes se déforment plastiquement dès les faibles pressions mais génèrent un plus grand nombre défauts nocifs aux fortes pressions. Enfin, les granules sans liant, qui comportent des pontages faibles et fragiles, se détruisent facilement par fragmentation. Les crus obtenus possèdent des défauts résiduels de plus petites tailles
This PhD Thesis is a part of an European project on ceramic nanomaterials. The main objective is to elaborate by dry pressing of granulated nanoalumina powder green parts with a reduced population of critical defects. In order to reach this goal, the granules, obtained by ultrasonic spray-drying, must lose their identity during compaction. In a first step, a dispersion optimisation was conducted, allowing the use of solids fraction as high as 51 % vol. And the production of solid granules with a dense packing of primary particles. In a second part, the effect of granule destruction mode is studied. Products with and without binders are elaborated and storage at controlled hygrometry allows us to modify organic additives Tg at constant microstructure. Different granule destruction modes are obtained and characterised by classical methods (compaction diagram, mercury porosimetry, …). A new technique of in situ tomography was set up, allowing a quantification of the population of large defects in the green compact. Formulations with binder show strong and brittle organic interparticles bridging for high Tg, whereas weak and plastic bridging are obtained for low Tg. The former are little if any destroyed during compaction. The latter are plastically deformed for low pressures but produce larger defects at high compaction pressures. Finally, granules without binder, made up of weak and brittle interparticle bonding, are easily destroyed by fragmentation and produce green bodies with the smallest residual defects

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Basov, Sergey. "Nouvelles approches pour le design de composites multiferroïques nanostructurés de type (1-3)." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0007/document.

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Les matériaux multiferroïques sont des matériaux multifonctionnels qui possèdent simultanément des propriétés magnétiques et ferroélectriques. Les perspectives d’applications sont ainsi très nombreuses dans les domaines de l’électronique (mémoires, dispositifs spintroniques et hyperfréquences). Le nombre restreint de matériaux multiferroïques monophasés a conduit au développement de nanostructures multiferroïques artificielles constituées d'oxydes ferroélectriques et ferrimagnétiques. Ce travail de thèse est axé sur l'effet magnétoélectrique (ME), obtenu pour de telles hétérostructures via la contrainte, qui permet de manipuler la polarisation spontanée ou l’aimantation par l’application d’un champ magnétique (effet ME direct) et d’un champ électrique (effet ME converse) respectivement. Les effets ME peuvent être observés à température ambiante grâce aux effets d’interfaces et de contraintes dans les nanocomposites multiferroïques. La combinaison de matériaux piézoélectriques PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT), Ba0.7Sr0.3TiO3 (BSTO), BaTiO3 (BTO) et de matériaux magnétostrictifs CoFe2O4 (CFO) a été largement exploitée pour l’élaboration de nanocomposites multiferroïques. Les travaux issus de la littérature montrent l’existence d’un fort couplage magnétoélectrique à température ambiante dans des films minces épitaxiés (systèmes de connectivité 2-2), mais un verrou est l’effet de « bride » (clamping effect) induit par le substrat. La conception d'architectures innovantes est un défi dans le domaine des nanocomposites multiferroïques. Ce travail est axé sur les composites de type (1-3) au sein desquelles des nanostructures ferrimagnétiques CoFe2O4 unidimensionnelles (1) sont incorporées dans des couches tridimensionnelles PZT, BTO et BSTO (3). De nouvelles approches ont été envisagées pour concevoir trois types de matériaux: i) des réseaux de nanofils CFO unidirectionnels entourés de nanotubes PZT imprégnés dans des membranes d'alumine; ii) des nanopilliers CFO incorporés dans des couches minces de BTO, BSTO et PZT; ii) des réseaux de nanofils CFO interconnectés 3-D intégrés dans une matrice PZT. Nos principaux objectifs visent i) la maîtrise de l’étape d’oxydation des nanofils et des nanopilliers métalliques CoFe2 afin de contrôler la morphologie et la densité des nanostructures CFO, ii) le contrôle des caractéristiques diélectriques des nanocomposites, iii) l’augmentation du couplage magnétoélectrique en optimisant la densité d’interfaces entre les deux phases ferroïques.La première architecture développée est un dépôt par imprégnation sol-gel de nanotubes PZT dans des membranes d'alumine poreuses autosupportées, suivie d'une électrodéposition des nanofils CoFe2 dans les nanotubes PZT et de leur oxydation par traitement thermique. La deuxième architecture repose sur un dépôt par pulvérisation cathodique magnétron en radiofréquence de couches BSTO et BTO et sur un dépôt par sol-gel de couches PZT, sur des réseaux de nanopilliers CoFe2 et CoFe2O4 alignés verticalement sur des substrats Si. L'oxydation de CoFe2 est réalisée in situ lors du dépôt par pulvérisation cathodique de BSTO et BTO. Les réseaux de nanopilliers CoFe2 sont obtenus par électrodéposition dans des structures nanoporeuses en alumine anodisée qui sont ensuite dissoutes. La dernière architecture proposée est obtenue en combinant l'électrodéposition des nanofils CoFe2 dans des membranes polymères poreuses, et le procédé sol-gel. Les nanostructures PZT-CFO sont préparées par imprégnation sol-gel de couches épaisses PZT dans des réseaux de nanofils CoFe2 et leur oxydation simultanée au cours de la cristallisation des couches PZT.Une attention particulière a été accordée aux effets d’interfaces par le biais des études microstructurales et morphologiques des nanocomposites (XRD, HRSEM, TEM et EDX). Les caractérisations magnétiques, diélectriques, ferroélectriques et magnétoélectriques ont permis d’évaluer les performances des différents nanocomposites élaborés
Multiferroic materials including magnetoelectric materials that combine magnetic and ferroelectric orders have attracted great attention due to a possible strain-mediated coupling leading to potential applications in memories, sensors, detectors, spintronic and microwave devices. The number of single-phase multiferroic materials operating at room temperature being limited, we are exploring artificially designed multiferroic nanostructures consisting of ferroelectric and ferrimagnetic oxides. Current work is focused on strain-mediated magnetoelectric effect, which allows to generate a spontaneous polarization or magnetization by an applied magnetic field (direct ME effect) and electric field (converse ME effect) respectively. ME effects can be observed at room temperature through interface and strain interaction in two-phase multiferroic nanocomposites. The combination of piezoelectric materials PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT), Ba0.7Sr0.3TiO3 (BSTO), BaTiO3 (BTO) and magnetostrictive CoFe2O4 (CFO) materials have been intensively studied in multiferroic nanocomposites. The community has been able to demonstrate large magnetoelectric coupling at room temperature in epitaxial thin films, so called 2-2 connectivity system, but a key limitation in epitaxially grown thin films is a substrate imposed clamping effect limiting thin film’s strain. Designing innovative architectures is a challenge in the field of multiferroic nanocomposites. Our work is focused on vertically aligned multiferroic nanostructures, so called (1-3) connectivity nanocomposites, where one-dimensional ferrimagnetic CoFe2O4 nanostructures (1) are embedded into three-dimensional PZT, BTO and BSTO layers (3). New routes were considered to design three kinds of materials: i) vertically aligned CFO nanowire arrays surrounded by PZT nanotubes embedded into alumina membranes; ii) vertically aligned CFO nanopillar arrays embedded in thin BTO, BSTO and PZT layers supported on Si substrates; ii) 3-D interconnected CFO nanowire networks embedded in a thick PZT matrix. The objectives of the present work are to control the oxidation of metallic CoFe2 nanowires and nanopillars to control the morphology and density of CFO nanostructures, to control the resistivity and dielectric losses of the nanocomposites at the interface region, and to increase the magnetoelectric coupling of the multiferroic nanocomposites by increasing the interfacial surface area between the two ferroic phases.The first geometry we are developing is a deposition by sol-gel dip impregnation of PZT nanotube arrays into self-supported porous alumina membranes, followed by an electrodeposition and thermal oxidation of CoFe2 nanowire arrays within PZT nanotubes. The second architecture we are focusing on is a deposition by RF magnetron sputtering of BSTO and BTO layers and by sol-gel dip coating of PZT layers onto vertically aligned CoFe2 and CoFe2O4 nanopillar arrays supported on Si substrates. The CoFe2 oxidation is conducted in-situ during the BSTO and BTO sputter deposition. Free-standing CoFe2 nanopillar arrays are obtained by electrodeposition into anodized alumina nanoporous structures and chemical dissolution of alumina templates. The last geometry is prepared using a combination of electrodeposition into self-supported porous polymer membranes and sol-gel processes. The PZT-CFO nanostructures are prepared using impregnation of thick PZT layers into self-supported CoFe2 3D nanowire networks on Si substrates by sol-gel method and their simultaneous oxidation during PZT layers crystallization. Specific attention was focused on interfaces through microstructural and morphological evaluations of nanocomposites using XRD, HRSEM, TEM and EDS characterizations. The performances of the nanocomposites were evaluated using magnetic, dielectric, ferroelectric and ME measurements, an alternating gradient magnetometer, impedance analyser, PFM and the ME susceptometer operated inside PPMS were utilized, respectively

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Sansen, Pascal. "Formulation énergétique d'un critère de rupture locale d'un solide en thermoplasticité." Lille 1, 1999. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1999/50376-1999-81.pdf.

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L'observation du comportement thermomécanique des freins illustre un cas pratique de fatigue en présence de points chauds répartis angulairement sur la surface du disque. Dans le but de prédire la fissuration des disques, une approche énergétique est développée, qui vise à définir un seuil d'énergie au delà duquel on aura apparition d'une fissure macroscopique. Sur la base de l'intégrale M définie dans le cas élastique par Knowles et Sternberg pour une symétrie de dilatation, le comportement thermoplastique est introduit. A partir de l'inégalité de Clausius-Duhem et de la formation d'un lagrangien dans le cas de la thermoplasticité, le comportement thermoplastique est introduit dans l'intégrale M par le théorème du lagrangien nul. On peut alors, par l'utilisation du théorème de Noether obtenir une intégrale M* composée d'une intégrale de contour et d'une intégrale de surface. M* est indépendante du contour sous réserve de respecter les conditions d'obtention de la symétrie variationnelle. Ces conditions sont très sévères dans un espace à deux dimensions elles correspondent à une uniformité des déplacements. Seule la solution du problème de Flamant peut répondre à ces conditions. L'étude d'une sollicitation thermique dans le cadre du cylindre épais, pour lequel l'uniformité des déplacements n'est plus respectée, montre la nécessite de modifier l'intégrale M* si l'on veut obtenir l'indépendance du contour. Une modification des intégrales utilisées dans le cas du cylindre épais dans le domaine élastique et thermoplastique est proposée pour rendre ces intégrales indépendantes du contour. La modification de ces intégrales est ensuite généralisée aux applications ou le déplacement est du type u = r-[alpha]. Différents exemples d'applications permettent de valider la conformité des résultats théoriques et numériques.

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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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Vo, Van Son. "Élaboration, caractérisation et simulation de nanocomposites argile-polymère : des nouveaux matériaux pour l'éco-conception." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1162/document.

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Les nanoparticules d'argile sont des ressources naturelles largement disponibles et peu coûteuses présentant de nombreuses caractéristiques telles qu'une grande surface spécifique, une imperméabilité aux gaz, ainsi que des propriétés mécaniques et thermiques élevées. Elles ont donc attiré depuis plus de trois décennies une attention particulière, notamment pour le renforcement des matériaux à base de polymères. Cependant, les nanoparticules d'argile à l'état natif souffrent d'une incompatibilité, donc de faibles interactions interfaciales et de d'une mauvaise dispersion avec/dans la plupart des matériaux polymères organiques à cause de leur hydrophilie intrinsèque et des fortes interactions entre les feuillets constitutifs. Ainsi, l'un des principaux défis dans le développement de nanocomposites polymères à base d'argile (NAPs) avec des propriétés mécaniques avancées repose sur le contrôle au niveau à l'échelle moléculaire des propriétés interfaciales entre l'argile et la matrice polymère. En tenant compte des critères du développement durable, du génie civil et de l'économie verte, nous avons développé, dans la première partie de cette thèse, des nano-renforts réactifs et pré-exfoliés qui peuvent être incorporés dans une grande série de matrices (bio)polymères en donnant lieu à de fortes interactions avec les dites matrices et conduisant pour un à des comportements mécaniques améliorés. Afin de mieux répondre à ces spécificités, nous avons mis en oeuvre des approches vertes pour la préparation de ces nano-renforts génériques, à savoir la photopolymérisation a été utilisée comme faible consommateur d'énergie et une méthode rapide et peu énergivore pour la fonctionnalisation de surface des argiles, un protocole sans solvant a été utilisé pour préparer des nanocomposites ternaires, tandis que des biopolymères (amidon, cellulose) ou des précurseurs d'origine biologique (huiles végétales époxydées) ont servi de milieux de dispersion. Les résultats principaux issus de cette première partie peuvent être résumés comme suit : - La morphologie et la réactivité des nano-renforts d'argile sont aisément contrôlées en ajustant le temps de photo-polymérisation et en choisissant un monomère vinylique approprié. - Les méthodes de préparation permettent la préparation d'échantillons de à l'échelle des grammes. - La chimie surface des nano-renforts réactifs et pré-exfoliés peut être ajustée afin d'assurer la compatibilité avec les des biopolymères préformés thermoplastiques et des résines thermodurcissables, tels que l'amidon et les résines époxyde biosourcées, respectivement. - Les propriétés mécaniques des nanocomposites ternaires ainsi obtenus sont fortement améliorées comparés aux en comparaison des matrices polymères pures grâce à la dispersion homogène et fine des feuillets du nano-renfort dans la matrice polymère et aux fortes interactions interfaciales entre ces deux constituants
Clay nanoparticles (CNP) are abundantly available low-cost natural resources with numerous positive attributes such as large surface area, impermeability to gas, superior mechanical and thermal properties so that they have attracted over the last three decades significant attention, notably for the reinforcement of polymer-based materials. However, CNP suffer from incompatibility, hence weak interfacial interactions and poor dispersion with/in most of organic polymeric materials because of their intrinsic hydrophilicity and strong interlayer interactions. This limitation is one of the major reasons why polymer nanocomposites have to date remained mainly in laboratories. Thus, one of the key challenges in developing clay-based polymer nanocomposites (PCNs) with advanced thermo-mechanical, gas barrier...properties relies on the control at the molecular level of the interface properties of clay nanoplatelets-filled polymer resins. Taking into account the criteria for sustainable development, civil engineering and green economy, we have developed, in the first part of this thesis, reactive and pre-exfoliated clay nanofillers that may be further incorporated in a diverse set of biopolymer matrices and giving rise to strong energy interactions with the said matrices for improved mechanical behavior. To ensure a closer fit of these specifications we have implemented green approaches for the preparation of these generic nanofillers, namely photopolymerisation was used as a low energy consumption and fast method for the surface functionalization of native clays, solvent-free protocols were applied to prepare polymer nanocomposites, while biopolymers (starch, cellulose) or bio-based precursors (epoxidized vegetal oils) served as dispersion media. By controlling the preparation conditions, reactive clay nanofillers with adjustable interlayer spacing and chemical surface reactivity were prepared. Of particular interest is that the layered-like structure of the clay nano ller is preserved while the d-interlayer spacing can be increased though increasing the photopolymerization time, i.e. amount of polymer within the clay nanosheets. Our major results from the the first part can be summarized as follows: Morphology and reactivity of clay nanofillers are easily controlled though adjusting the photopolymerization time and selecting adequate vinyl monomer. - The newly preparation methods allow preparation of samples beyond the gram-scale. - Reactive and surface chemistry of pre-exfoliated clay nanofillers can be tuned to provide compatibility with both conventional preformed biopolymers and bio-based epoxy resins. - The mechanical properties of the resulting polymer nanocomposites are improved as compared to the neat polymeric matrices owing to the strong interface interaction between fillers and dispersion matrices

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Chinellato, Anne Cristine. "Etude d'un procédé d'élaboration et caractérisation de nanocomposites à base de polypropylène et de montmorillonite." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL/2005_CHINELLATO_A_C.pdf.

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Ce travail concerne l'élaboration de nanocomposites à base de polypropylène/montmorillonite organophile (PP/o-MMT). Son but premier a été d'étudier l'efficacité d'un PP greffé acide acrylique (PP-g-AA) en tant qu'agent compatibilisant pour promouvoir l'intercalation et/ou l'exfoliation de l'o-MMT dans le PP, d'une part ; et les structures et les propriétés des composites obtenus, d'autre part. Deux sortes de PP-g-AA contenant la même quantité d'acide acrylique (6 % poids) mais ayant des masses molaires différentes ont été utilisés. La quantité de l'o-MMT utilisée a été de 0, 1 ou 5 % en poids et le rapport PP-g-AA/o-MMT de 0:1, 1:1, 2:1 ou 5:1 en poids. Les analyses aux rayons-X et par microscopie électronique à transmission ont montré qu'en l'absence de PP-g-AA, la structure du PP/o-MMT était similaire à celle d'un microcomposite conventionnel. Par contre, l'adition de PP-g-AA a rendu possible la formation des nanocomposites intercalés. Par rapport au PP pur, les PP/o-MMT ont montré une augmentation de la stabilité thermique d'environ 40°C ainsi qu'une augmentation en module élastique d'environ 30%. Cependant, cette augmentation a toujours été accompagnée d'une diminution de la résistance au choc des nanocomposites. L'incorporation de l'o-MMT dans le PP a toujours permis de diminuer sa perméabilité au CO2 et l'addition du PP-g-AA a renforcé cet effet. Une diminution de 50% a été réalisée. Ces résultats ont permis de conclure que le PP-g-AA était un agent compatibilisant efficace pour promouvoir l'intercalation et/ou exfoliation de l'o-MMT dans le PP. Les deux PP-g-AA semblaient avoir une efficacité similaire. De manière générale, les composites contenant une plus grande quantité de PP-g-AA présentaient de meilleures propriétés
This work dealt with polypropylene/organically modified montmorillonite (PP/o-MMT) nanocomposites. The main objective was to study the efficiency of using an acrylic acid modified PP (PP-g-AA) as a compatibilizer to promote the intercalation and/or exfoliation of the o-MMT in the PP, on the one hand; and the structures and properties of the resulting composites, on the other hand. Two kinds of PP-g-AA having the same acrylic acid content (6 wt. %) and differing in molar mass were used. The o-MMT content was 0, 1, or 5 wt. % and the PP-g-AA/o-MMT mass ratio was 0:1, 1:1, 2:1 or 5:1. X-ray diffraction and transmission electronic microscopy showed that without PP-g-AA, the structure of the PP/o-MMT was like that of a conventional micro-composite. With PP-g-AA, the o-MMT was intercalated. Compared to the neat PP, the PP/o-MMT showed an increase in thermal stability of up to 40°C and 30% in elastic modulus. However this increase was concomitant to a decrease in impact strength as the compatibilizer/montmorilonite mass ratio increased. Incorporation of the o-MMT in the PP always led to a decrease in CO2 permeability and the degree of decrease was more significant for compatibilized PP/o-MMT composites (better intercalation/exfoliation) reaching up to 50% with respect to the virgin PP. Based on the above results, it was concluded that the PP-g-AA was efficient to promote the intercalation/exfoliation of the o-MMT in the PP. However, there seemed no significant differences between the two PP-g-AA compatibilizers. Overall, for both PP-g-AA, better properties were obtained for higher PP-g-AA/o-MMT mass ratio

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Osso, Dominique. "Élaboration de nanocomposites alumine-métal (Fe, Cr, Ni) par mécanosynthèse." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_OSSO_D.pdf.

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Des matériaux composites alumine-alliages (Fe, Cr, Ni) ont été élaborés par mécanosynthèse. Ces poudres composites sont obtenues par broyage réactif à haute énergie d'un mélange de poudres d'aluminium et d'oxydes métalliques. Les matériaux ainsi synthétisés ont la caractéristique d'être des matériaux à grains nanocristallins. Les mécanismes réactionnels, intervenant lors du broyage, pour des systèmes simples alumine-métal et pour des systèmes complexes alumine-alliages ont été étudiés. Un large domaine de composition de la phase métallique est abordé. Le broyage réactif en présence de fluide est aussi étudié ainsi que l'effet d'une activation mécanique sur la réaction d'oxydoréduction. Un schéma d'interprétation simple est proposé pour expliquer les observations. Les évolutions à haute température des poudres ainsi obtenues sont présentées. Nous nous intéressons plus particulièrement à l'évolution de la composition chimique des phases, à la croissance des grains et à la microstructure des poudres consolidées soit par frittage classique soit par frittage sous charge

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Fragneaud, Benjamin. "Synthesis and characterization of polymer/carbon nanotubes composites : impact of polymer grafting on the surface of CNx MWNTs on the electrical and mechanical properties of the nanocomposites." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0124/these.pdf.

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New hybrid materials from the grafting of polystyrene on the surface of nitrogen doped carbon nanotube were synthesized. These chemically modified nanotubes were further used in the fabrication of polymer based nanocomposites. In these works, we studied the impact of the polymer grafted nanotubes on the electrical and mechanical properties of a polystyrene (PS) and a poly (butadiene-co-styrene) (PSBS) matrices. The grafted nanotubes have a better dispersion in a PS matrix as compared to the as received ones. Nevertheless, this kind of functionalization does not lower the percolation threshold since the grafted polymer layer electrically isolates the nanotubes each others. On the other hand, the mechanical reinforcement (PS matrix) increases when the nanotubes are polymer grafted. Furthermore, a stronger mechanical reinforcement is observed for large strain deformation. Concerning the nano-structured PSBS matrix, we observed a stronger mechanical reinforcement as compared to the PS matrix. The PS grafted nanotubes permit to connect the PS nano-domains of the matrix and consequently forms a percolating rigid network with a very low threshold (PC<0. 05 vol. %)
ADes nouveaux matériaux hybrides, provenant du greffage de polystyrène à la surface de nanotubes de carbone dopés azote (CNx MWNTs) ont été synthètisés et utilisés dans l’élaboration de nano-composites à matrice polymère. Dans ces travux de recherche nous avons étudiés l’impacte de ces nanotubes de carbone greffés polystyrène sur les propriétés mécaniques et électriques de matrices polystyrène (PS et poly (butadiène-co-styrène) (PSBS). Les nanotubes greffés ont une meilleure dispersion dans une matrice de polystyrène que les nanotubes sans traitement chimique. Cependant, ce type de fonctionnement ne permet pas de baisser le seuil de percolation électrique, puisque le greffage tend à isoler électriquement les nanotubes. Par ailleurs, nous avons observé une sensible augmentation de l’effet de renfort mécanique de la matrice PS quand les tubes sont greffés ; particulièrement quand les composites sont soumis à de grandes déformations. Dans le cas particulier d’une matrice nano structurée comme le PSBS, nous avons observé un effet de renfort mécanique beaucoup plus important quand les nanotubes étaient greffés. En effet, la couche de PS à la surface des CNx MWNTs connecte les domaines de PS du copolymère, permettant l’apparition d’un réseau percolant rigide avec un seuil de percolation très bas (PC <0. 05 vol%)

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Do, Isabelle. "Nanocomposites nanotubes de carbone/élastomère : Propriétés rhéologiques et électriques." Pau, 2007. http://www.theses.fr/2007PAUU3005.

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L'incorporation de nanotubes de carbone (NTC) dans une matrice polymère est difficile du fait de leur forte tendance à s'agglomérer, ce qui réduit leur intérêt en tant que renforts. Afin de pallier ce problème, beaucoup de solutions reposent sur la modification de l'interface NTC/polymère. Le but de notre étude est d'établir la relation existant entre la nature de l'interface NTC/polymère et l'organisation spatiale des NTC d'une part, les propriétés rhéologiques et électriques du nanocomposite NTC/polyacrylate de méthyle (PMA) obtenu, d'autre part. L'interface NTC/matrice est contrôlée via l'utilisation de polyacide acrylique (PAA), soit en le greffant à la surface des nanotubes, soit en l'utilisant comme agent de surface. L'étude de la morphologie des composites par microscopie électronique a montré la nécessité de distinguer la distribution des NTC au sein de la matrice (c'est-à-dire la répartition des amas de nanotubes dans tout l'échantillon), de leur dispersion (c'est-à-dire leur individualisation au sein de ces amas). Cette distinction est centrale, car elle permet d'expliquer les propriétés physiques des nanocomposites. L'étude des propriétés viscoélastiques linéaires et électriques des composites obtenus a permis de mettre en évidence un phénomène de percolation. Nous avons également montré que les propriétés électriques des composites sont sensibles à la dispersion des NTC, alors que les propriétés rhéologiques le sont à la qualité de distribution. L'utilisation de PAA, greffé ou adsorbé sur les nanotubes, permet d'augmenter la conductivité électrique et de mieux disperser les NTC, abaissant ainsi les seuils de percolation électrique
Since carbon nanotubes (CNT) tend to remain as entangled agglomerates, homogeneous dispersed states within a polymer is not easily obtained, which reduces the interest of nanotubes as reinforcements. Many of the solutions proposed to address this issue rely on the modification of the interface between carbon nanotubes and the polymer matrix. The aim of the study is to establish the relationship between the nature of the CNT/polymethylacrylate (PMA) interface and the spatial organization of the CNTs in the matrix, on the one hand, and rheological and electrical properties of the nanocomposites, on the other hand. The interface is controlled by using polyacrylic acid (PAA), either by grafting it on the nanotubes surface, or by using it as a surfactant. The study of the morphology of the composites by electronic microscopy showed the importance of distinguishing the distribution of CNTs in the matrix (i. E. The repartition of the nanotubes clusters in the whole sample), from their dispersion (i. E. Their individualization within the clusters). This distinction is central as it allows explaining the physical properties of the nanocomposites. The studies of the linear viscoelastic and electrical properties of the composites highlighted the existence of percolation phenomena. We also showed that the electrical properties of the composites are sensitive to the CNTs dispersion, whereas the rheological ones are sensitive to the quality of distribution. The use of PAA, either grafted or adsorbed on nanotubes, allows an increase in electrical conductivity as well as a better dispersion of the nanotubes, thus lowering the electrical percolation thresholds

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Vermogen, Alexandre. "Genèse des microstructures et conséquences sur les propriétés mécaniques dans les polymères semi-cristallins renforcés par des charges lamellaires." Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0054/these.pdf.

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Ce travail de thèse s’inscrit dans le développement de nouveaux matériaux barrière à matrice semi-cristalline (PE, PA), pour l’emballage alimentaire. A ce titre, l’insertion dans une matrice de polyamide-6 de particules lamellaires de taille nanométrique, du type montmorillonite, permet des améliorations des propriétés barrière, mais aussi des propriétés thermomécaniques, et ce, pour des taux de charge très faibles (<5%). En revanche, dans une matrice polyéthylène, l’ajout d’argile ne conduit pas aux mêmes améliorations des propriétés. Afin de comprendre pourquoi l’ajout de nano-renfort n’induit pas toujours dans les matrices semi-cristallines les effets potentiellement escomptés, ce travail s’articule autour de deux constatations : - la première concerne la caractérisation de la morphologie des nanocomposites à renforts lamellaires : les techniques de Microscopie Electronique à Transmission et Diffraction des Rayons X, utilisées telles qu’elles le sont dans la littérature, ne sont pas adaptées à la caractérisation de ces systèmes. Pour remédier à cela, nous proposons dans une première partie une méthodologie par analyse d’images, de microscopie électronique et optique, pour quantifier l’état de dispersion des feuillets d’argile dans la matrice. Grâce à celle-ci, nous avons montré qu’il était possible d’évaluer des paramètres morphologiques et de dispersion qui peuvent mettre en évidence l’effet de la mise en oeuvre, du taux de charge et de la nature du compatibilisant sur la dispersion et l’exfoliation des particules d’argile. De plus, des expériences complémentaires par SAXS, ESEM et par analyse rhéologique, ont montré que la morphologie par analyse d’images était représentative de la morphologie du nanocomposite dans son ensemble. - la seconde concerne l’analyse des propriétés mécaniques des nanocomposites à matrice semi-cristalline et à renforts lamellaires : celle-ci ne prend pas en compte l’état réel de dispersion, la texture cristalline, l’orientation des particules d’argile ainsi que les interactions renfort-matrice. La deuxième partie de ce travail fait état de l’importance relative de ces différents paramètres sur les propriétés mécaniques. Entre autres, nous avons pu constater que les systèmes les mieux exfoliés n’étaient pas forcément ceux pour lesquels le renforcement était le plus important. Dès lors, nous avons cherché à caractériser la nature du couplage entre les cristallites polymère et les renforts plaquettaires. Deux méthodologies sont proposées. Enfin, une approche qualitative par éléments finis a permis de confirmer le rôle prépondérant des interactions dans le renforcement des nanocomposites lamellaires
This work is devoted to the development of new materials based on polymer semi-cristalline matrix (PA, PE) for packaging application. Among the possibilities to improve the barrier and the mechanical properties of semi-cristalline the use of nanometer size lamellar shape particles, such as montmorillonite, is certainly the most interesting one. The main advantages of montmorillonite are its low cost, a great potential specific area (700m2/g), a high aspect ratio (100) and good swelling properties. When dispersed homogeneously in a polymer matrix, even at a very low weight ratio, the nanolayers can greatly enhance the thermal stability, mechanical and barrier properties, as reported in the literature. Though significant progress has been made in developing nanocomposites with different polymer matrices, a general understanding has yet to emerge and particularly on the structure-properties relationships. This manuscript is constructed according to two observations in order to understand the structure-properties relationships of semi-cristalline polymer-clay nanocomposites: - On the one hand, today most techniques used in a standard procedure (X-Ray Diffraction, Transmission Electron Microscopy) do not allow a correct interpretation of polymer-clay nanocomposite structure and dispersion. In this work, we propose an Image Analysis Procedure (I. A. P. ) based on TEM and Optical Microscopy observations to characterize the clay dispersion in polymer clay nanocomposites. Thanks to it, we have shown it was possible to evaluate morphological and dispersion parameters that can be directly related to the nanocomposite processing, the clay weight ratio and to the nature of the compatibilizer. Moreover, complementary experiments by Small Angle X-Ray Scattering, environnemetal Microscopy (ESEM) and rheological measurements, have shown that the morphological interpretation with the IAP was representative of the material in its whole. - On the other hand, the analysis of the properties of semi-cristalline nanocomposites most often does not take into account the real state of dispersion of the nanocomposite, the crystalline texture, the clay particle orientation and also the matrix- filler possible interactions. The last part of this work is devoted to the relative importance of these parameters on the mechanical properties. Among others, we have noticed in PE-clay nanocomposites that the most exfoliated systems were not the ones that had the best reinforcement. Ever since, we have tried to characterize more deeply the origin of the coupling between the polymer crystallites and the clay particles. Two procedures were proposed. At last, a qualitative approach by Finite Element Modelling helps to confirm the key role of the interactions in the reinforcement of semi-cristalline nanocomposites

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Дисертації з теми "Formulation de Matériaux Nanocomposites"

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