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Physique
/ 15-12-2021
Delouche Nolwenn
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Le transport d’une suspension à travers une membrane ou une constriction entraîne inévitablement son colmatage, dans les milieux industriels aussi bien que naturels. Ce processus est complexe et dépend de plusieurs paramètres physico-chimiques comme les interactions inter-particules, particules-paroi et hydrodynamiques, qui favorisent ou limitent le dépôt des particules, ainsi que du degré de confinement correspondant au rapport de la taille du pore sur celle de la particule W/D. Plusieurs études ont permis de comprendre le rôle de ces paramètres grâce à la microfluidique, cependant aucune n’a fait le lien entre la dynamique complète du colmatage et la chute de vitesse associée. L’objectif de ce travail est de comprendre comment le colmatage progressif d’un pore a lieu et quel est son impact sur l’écoulement à travers le milieu. Dans un premier temps, nous nous sommes limités à l’étude du colmatage d’un pore unique. Nous avons imagé la croissance du dépôt qui conduit à l’obstruction du pore, particule par particule, que nous avons relié à la chute de débit aux bornes du milieu, à partir des vitesses des particules. Nous avons constaté que des agrégats composés de microparticules sphériques sont systématiquement responsables des bouchons, alors qu’ils sont très peu représentés dans des suspensions monodisperses. Dans un second temps, nous avons étendu notre étude à un milieu poreux dont les pores sont interconnectés. Nous avons constaté une concentration des bouchons à l’entrée du milieu dont nous avons expliqué la présence par un modèle de colmatage prenant en compte uniquement la distribution de taille des agrégats et leur probabilité de capture. Pour finir, nous avons relié le degré de colmatage du milieu à la chute de débit associée et proposé un modèle hydrodynamique pour retrouver la chute de débit.
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Physique
/ 13-12-2021
Ramzi Asma
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Dans le domaine aéronautique, la tendance actuelle est à l’électrification des différents composants d’avion jusque-là pneumatiques ou hydrauliques. Les réseaux électriques des avions doivent être adaptés pour fournir une puissance toujours plus importante. En particulier, les contacteurs jouent un rôle majeur dans ces réseaux. Ils doivent assurer la coupure et la mise sous tension. Un phénomène important qui peut mettre en péril la fiabilité de ces contacteurs est la soudure dynamique des contacts électriques. Cette soudure est le résultat des arcs de rebonds créés lors de la fermeture du contacteur. Un banc d'essai a été développé pour simuler les rebonds mécaniques afin de reproduire ces arcs d’une façon contrôlée. Quatre matériaux (l’Ag, l’AgSnO2 non dopé, l’AgSnO2 dopé en In2O3 et l’AgSnO2 dopé en Bi2O3) ont été testés avec ce banc afin de comparer leur comportement sur l’aspect soudure sous une tension de 115 Vrms et un courant de 750 Arms, pour différentes fréquences 50 Hz 400 Hz et 500 Hz. La fréquence de la tension peut avoir un effet sur les caractéristiques de la soudure, cela pouvant se traduire par un changement des caractéristiques de l'arc, en particulier son réamorçage. Ce ré-allumage implique que la durée d'arc totale reste équivalente au temps de rebond mécanique, sauf lors de l'utilisation d'électrodes en AgSnO2 dopé en Bi2O3 où l'arc mettant un certain temps à se ré-allumer, la durée totale de l’arc est plus courte. En conclusion, les contacts AgSnO2 dopé en Bi2O3 ont montré les plus faibles forces et taux de soudure, notamment à 500 Hz.
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Physique
/ 06-12-2021
Jani Aîcha
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Inspirés par des études récentes qui reliaient la structure cœur-coquille induite par confinement à l'interaction liquide-surface, nous avons cherché à modifier/contrôler les propriétés physiques (en particulier la dynamique et la structure) par modulation de ces interactions en utilisant des nanopores hybrides dont la chimie de surface est modulée d’une manière contrôlée. Nous avons étudié, alors, la dynamique de l'eau liquide confinée dans des organosilices mésoporeux périodiques (PMOs) et de la silice mésoporeuse (MCM-41) par des expériences de diffusion quasi-élastiques incohérentes de neutrons (QENS). Nous avons démontré que la force de l'interaction interfaciale contrôle la dynamique lente, que nous avons attribuée à la diffusion translationnelle des molécules interfaciales, tandis que la dynamique de l'eau au centre des pores n’est pas trop affectée par ces interactions. Nous avons également étudié la dynamique du mélange tert-butanol et toluène confiné dans du divinylbenzene (DVB)-PMO par QENS. Par cette technique nous avons réussi à décrire la géométrie de trajectoire des différents mouvements effectués par les deux molécules (tert-butanol et toluène) à différentes conditions (variation de concentration et/ou de température, sous confinement ou en bulk). La méthode de sorption de vapeur nous a permis de quantifier les interactions surface/molécule et investiguer l'effet de la nature de la surface sur l'affinité thermodynamique des molécules adsorbées. Également, on a pu montrer que la nanostructuration du mélange dans le DVB-PMO est différente de la structure cœur-coquille. Des expériences de diffusion de neutrons aux petits angles SANS nous ont permis de mieux identifier sa nature et de proposer un modèle alternatif cohérent avec l’expérience.
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Physique
/ 25-10-2021
Guillaume Théo
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Cette thèse présente la construction et le développement d'un nouvel instrument et son utilisation via la technique CPUF technique (Chirped Pulse in Uniform Flow) pour étudier des phénomènes collisionnels à basse température d'intérêt astrophysique. La thèse détaille les caractéristique de l’instrument CRESUCHIRP ainsi que les développement technique lié a son utilisation pour la technique CPUF. Le nouveau réacteur CRESU (Cinétique de Réaction en Écoulement supersonique Uniforme) ainsi que les instruments qui y sont liés sont présentés. La caractérisation du nouveau spectromètre CP-FTmmW (Chirped Pulse-Fourier Transform millimeter Wave) en bande E (60-90 GHz) est détaillé ainsi que le couplage avec le reacteur CRESU. Les performances du spectromètre en tant qu'instrument spectrocopique sont présentées avec la mesure de l'élargissement collisionnel à température ambiante pour le système OCS + He. Les expériences utilisant la technique CPUF sont présentées avec la mesure de l'évolution de l'élargissement collisionnel des systèmes HCN + He et HNC + He en fonction de la température (10-70 K). Une étude du potentiel de l'instrument pour son application sur des mesures de cinétique à basse température est présentée pour les reactions entre le radical CN et l' éthane à 10 K et l'acétylène à 30 K. Une tentative de calibration des produits est détaillée. Les forces et faiblesses du nouvel instrument sont discutés ainsi que de potentielles améliorations à la technique.
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Sceince des matériaux
/ 12-10-2021
Charlès Sylvain
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La dépendance du comportement mécanique à la température, couplée aux nombreux couplages thermomécaniques présents dans les élastomères, implique que l'utilisation conjointe de méthodes de champs pour caractériser la thermomécanique des élastomères offre d'innombrables informations sur les phénomènes physiques apparaissant dans le matériau. L'objet de cet thèse est de développer une méthode utilisant à la fois la thermographie infrarouge et la corrélation d'images numériques pour tirer le maximum d'informations possible lors d'essai mécaniques hétérogènes sur des matériaux élastomères.
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Physique
/ 08-10-2021
Zhu Yajuan
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Nous étudions les écoulements granulaires sur fond lisse, confinés entre des parois latérales lisses, au moyen de simulations numériques par la méthode des éléments discrets. Nous mettons en lumière de nouveaux régimes d’écoulements ayant une compacité hétérogène et présentant des écoulements secondaires complexes : écoulements avec rouleaux de convection, écoulements supportés, régimes oscillants, ... Le régime supporté, particulièrement intéressant, se compose d’un noyau granulaire dense flottant sur une couche granulaire diluée et agitée qui se comporte comme coussin d’air. Il pourrait être un bon candidat pour expliquer les avalanches de longue portée. Des simulations numériques ont révélé que la vitesse moyenne d’écoulement VL obéit à une loi d’échelle simple en fonction du mass hold-up H et de la largeur de canal W: VL ∝ H0,3 W0.7. Nous avons constaté que le frottement effectif μ aux parois peut être décrit comme une fonction unique d’un nombre de Froude construit à partir de la vitesse de glissement Vs, de la pression P à la paroi et de la densité ρ des grains. La loi de frottement en paroi μ(Fr) est vérifiée à la fois aux échelles locale et globale, pour des écoulements stationnaires et instationnaires. Ces relations μ(Fr) et ϕ(Fr) fournissent un ensemble de conditions aux limites destinés à prédire la vitesse de glissement à partir de la configuration de l’écoulement. Nous avons également étudié l’effet de la largeur W du canal sur les caractéristiques des écoulements. L’effet principal est de modifier le domaine d’existence des différents régimes d’écoulements dans l’espace des paramètres (H, θ), où θ est l’angle d’inclinaison du fond. Une diminution de W déplace les régimes d’écoulements vers des angles d’inclinaisons plus élevés. La loi de friction μ(Fr) et la loi ϕ(Fr) restent inchangées lorsque la largeur du canal est modifiée. Enfin, nous avons étudié le rôle des paramètres mécaniques : e, μgw et μgg, qui sont respectivement le coefficient de restitution entre les grains, le coefficient de frottement entre les grains et les parois, et le coefficient de frottement entre les grains. Nous avons constaté que l’augmentation de e ou de μgw réduit la vitesse moyenne de l’écoulement. Cependant, pour μgg, nous avons observé qu’en dessous d’un angle critique, la vitesse moyenne de l’écoulement diminue avec l’augmentation de μgg, tandis qu’au-dessus, elle augmente. Enfin, les lois μ(Fr) et ϕ(Fr) conservent qualitativement leur forme tout en variant quantitativement lorsque μgw et μgg changent. Elles sont invariantes lorsque e change.
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Physique
/ 08-10-2021
Bejjani Raghed
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Ce travail de doctorat réalisé à l'UC Louvain et l'Université de Rennes 1, a exploré deux méthodes expérimentales pour étudier des ions moléculaires. Ces méthodes sont : la spectroscopie de photodissociation sur fond noir à l'UC Louvain, et la spectroscopie d'absorption amplifiée par une cavité à l'Université de Rennes 1. Dans les deux cas, nous avons développé l'instrument de bout en bout. Concernant la première partie, à l'UC Louvain un jet libre pulsé a été développé et il a été couplé avec deux méthodes d'ionisation. La première est une décharge électrique. La deuxième méthode consiste à utiliser un canon à électrons. Nous avons également mis en œuvre un spectromètre de masse à temps de vol (TOF) capable d'augmenter la résolution et constitué d'une unité capable d'accélérer, de regrouper et de re-référencer le faisceau d'ions à la masse. Les spectres de masse enregistrés ont pu démontrer l'efficacité de la production d'agrégats d'eau protonés, de différents agrégats mixtes et d'anions. Les premiers tests ont été réalisés sur N2O+. La photodissociation a été réalisée à l'aide d'un laser à colorant doublé en fréquence dans la gamme UV autour de 323 nm. La fragmentation laser de l'ion parent a conduit à la formation d'une espèce ionique (NO+) et neutre (N). L'analyse du spectre mesuré permet d'estimer la température rotationnelle des ions à 40 K. Ce résultat est encourageant, et laisse percevoir la possibilité d'étudier d'autres ions moléculaires dans un futur proche. La deuxième partie de ce travail, effectuée à l'Université de Rennes 1, consistait à développer un instrument pour étudier des espèces moléculaires pertinentes en astrophysique par spectroscopie d'absorption à haute résolution dans la gamme du visible et proche-infrarouge. En particulier, l'instrument développé aura pour but d'étudier les grandes chaînes de carbone anionique (C3-, C4-, ... Cn-). En raison des effets de charge d'espace, la densité des espèces ciblées produites en laboratoire est extrêmement faible même dans une expansion supersonique. La source d'ions a été développée. La géométrie choisie était celle d'une tuyère de Laval planaire, adaptée pour atteindre une basse température (40 K). Le profil planaire est important pour avoir une plus grande distance d'interaction entre les ions produits et le laser. Ces ions sont produits en utilisant une décharge en courant continu couplée à la tuyère. D'un autre côté, en utilisant un laser supercontinuum comme source incohérente à large bande couplée à une cavité de haute finesse, nous pourrions caractériser ces espèces par spectroscopie. Le spectre d'absorption est obtenu à l'aide d'un spectromètre à transformée de Fourier. L'optimisation et le développement de l'instrument consistaient à l'optimisation du couplage de la source laser et la cavité optique, et ensuite au spectromètre à transformée de Fourier. Nous avons réussi à mesurer les spectres d'absorption statiques du méthane et de l'acétylène afin de déterminer les paramètres de fonctionnement de l'instrument.
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Physique
/ 06-10-2021
Gupta Divita
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Des études en laboratoire à basse température pour explorer des réactions impliquant le radical CN,d’interet astrochimique ont été réalisées en utilisant la technique CRESU couplée aux technique dephotolyse par laser pulsée - fluorescence induite par laser et spectroscopie micro-ondes à transforméede Fourier à impulsions chirpé. Les coefficients de vitesse pour la réaction du radical CN avec le méthanol, le benzène, et le toluèneont été mesurés de 296 K à 16 K en utilisant la technique de photolyse par laser pulsée - fluorescence induite par laser en measurant la concentration de radical CN en fonction du temps. Une dépendance thermique négative a été observée pour la réaction du méthanol avec le CN, présentée dans lechapitre 4, typique de ce qui a été vu précédemment pour d’autres réactions radicalaires neutres quine possèdent pas de barrières énergétiques potentielles. Les mesures diffèrent considérablement des valeurs presentent dans la base de données cinétique pour l’astrochimie (KIDA) utilisées dans divers modèles astrochimiques. Le chapitre 5 couvre les mesures de cinétique pour la réaction entre deux molécules aromatiques, le benzène et le toluène et le radical CN, demontrant que ces réactions restent rapides jusqu’à 16 K. Les implications interstellaires potentielles de ces mesures à la lumière de la détection récente de cyano-substitution du benzène dans le milieu interstellaire sont discutés. La deuxième partie de cette thèse s’est concentrée sur l’étude du rapport de branchement spécifique pour la réaction du radical CN avec le propène à 35 K. Ces expériences ont été réalisées à l’aide du spectromètre micro-ondes par transformée de Fourier à impulsions chirpées en bande E récemment développé intégré avec la technique CRESU. Permettant la détection d’un produit de réastion, quiest une première pour cette réaction en dessous de la température ambiante. Les résultats de cette réaction sont présentés au chapitre 6 ainsi que les perspectives de cette étude.
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Physique
/ 16-09-2021
Hubert Charlene
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Depuis plusieurs années, les produits de maquillage qui revendiquent la performance longue tenue présentent un regain d’intérêt car ils permettent aux utilisateur(rices) de ne pas retoucher leur maquillage au cours de la journée. Aujourd’hui, les technologies de formulation qui assurent cette performance sont connues et établies. Néanmoins les contraintes actuelles de formulation se font de plus en plus nombreuses, qu’elles soient budgétaires, réglementaires ou encore médiatiques. Il en résulte une nouvelle ère avec des produits de maquillage peu coûteux, performants, contenant un nombre limité d’ingrédients et dont l’origine est préférentiellement naturelle. Les solvants volatils permettant de garantir la performance longue tenue étant principalement d’origine pétrochimique, ils constituent l’une des premières cibles à éliminer pour les industriels du secteur cosmétique.
C’est dans ce contexte que Chanel PB souhaite d’abord comprendre la fonction des solvants volatils et plus généralement la façon dont ils assurent aujourd’hui la performance longue tenue. Ainsi, dans cette thèse nous sommes parvenus à identifier les raisons pour lesquelles deux formules ayant des propriétés rhéologiques semblables n’ont pas nécessairement la même tenue sur les paupières. Et ce grâce à la mise en place d’une démarche innovante d’anticipation de la performance de tenue exclusivement instrumentale. Elle se base sur la capacité des films de maquillage étalés sur des modèles de peau à fissurer. Nous avons également compris le rôle multiéchelle et multifonction des solvants volatils et plus largement le rôle de chaque matière permettant d’atteindre le juste équilibre entre ductilité et fragilité nécessaire à la longue tenue.
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Photonique
/ 12-07-2021
Jebali Nessim
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Les verres de chalcogénures ont des propriétés optiques très intéressantes qui permettent d'envisager une large gamme d'applications en photonique. En particulier, leurs forts indices non-linéaire peuvent être utilisés pour le traitement du signal tout optique dans le proche infrarouge. Par ailleurs, ces verres présentent des énergies de phonons réduites du fait des masses élevées de leurs constituants. Ils possèdent ainsi une large gamme de transparence dans le moyen infrarouge qui peut être mise à profit pour la détection de molécules dans ce domaine spectral. Cette thèse traite de l'étude et du développement des guides d'onde et des résonateurs optiques en anneau fabriqués en verres de chalcogénure permettant d'offrir des solutions basées sur l'optique non-linéaire pour le traitement tout-optique et les capteurs optiques. La dispersion optimisée afin d'obtenir une large accordabilité du mélange à quatre ondes et de réaliser un supercontinuum dans le proche et le moyen infrarouge a été étudiée dans des guides d'onde. Une approche qualitative sur les différents paramètres des résonateurs optiques couplés et des résonateurs simples a été menée respectivement dans le proche et moyen infrarouge. Une étude de la dynamique non-linéaire de micro-résonateurs a été ainsi menée à l'aide d'une méthode numérique d'intégration des équations de Maxwell et comparée ensuite à la théorie des modes couplés. Une expérience de mélange à quatre ondes a été réalisée sur un ensemble de guides d'onde en verres de chalcogénures. Une efficacité de conversion égale à -60 dB a été obtenue dans un guide rib de 3.8 cm de long et une accordabilité assez large, qui peut aller jusqu'à la bande L et S, a été aussi obtenue dans des guides ayant un fort contraste d'indice.
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