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1. Secured Nanosynthesis–Deposition Aerosol Process for Composite Thin Films Incorporating Highly Dispersed Nanoparticles

Author: Guillaume Carnide, Yohan Champouret, Divyendu Valappil, Constantin Vahlas, Anne‐Françoise Mingotaud, Richard Clergereaux, Myrtil L. Kahn, Sciences et Ingénierie des Plasmas Réactifs et des Arcs (LAPLACE-ScIPRA), LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP), Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IDeAS - Interfaces Dynamiques et Assemblages Stimulables (IDeAS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Center National de la Recherche Scientifique (CNRS) /Grant Number: RTRA-STAE/2014/P/VIMA/12, STAE-RTRA foundation (Toulouse, France) / Grant Number: RTRA-STAE/2014/P/VIMA/12, MITI / 'Nanoonline', Université de Lille, CNRS, Centrale Lille, ENSCL, Univ. Artois, Laboratoire de chimie de coordination [LCC], Unité de Catalyse et Chimie du Solide (UCCS) - UMR 8181, Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique [IMRCP], Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux [CIRIMAT], and Sciences et Ingénierie des Plasmas Réactifs et des Arcs [LAPLACE-ScIPRA]
Subjects: Metal oxide, Organometallic chemistry, Coatings, General Chemical Engineering, General Engineering, General Physics and Astronomy, Medicine (miscellaneous), Nanoparticles, [CHIM]Chemical Sciences, General Materials Science, Biochemistry, Genetics and Molecular Biology (miscellaneous), Safe-by-design aerosol, coatings, metal oxide, nanoparticles, organometallic chemistry, safe-by-design aerosol
Abstract: Application of nanocomposites in daily life requires not only small nanoparticles (NPs) well dispersed in a matrix, but also a manufacturing process that is mindful of the operator and the environment. Avoiding any exposure to NPs is one such way, and direct liquid reaction-injection (DLRI) aims to fulfill this need. DLRI is based on the controlled in situ synthesis of NPs from the decomposition of suitable organometallic precursors in conditions that are compatible with a pulsed injection mode of an aerosol into a downstream process. Coupled with low-pressure plasma, DLRI produces nanocomposite with homogeneously well-dispersed small nanoparticles that in the particular case of ZnO-DLC nanocomposite exhibit unique properties. DLRI favorably compares with the direct liquid injection of ex situ formed NPs. The exothermic hydrolysis reaction of the organometallic precursor at the droplet-gas interface leads to the injection of small and highly dispersed NPs and, consequently, the deposition of fine and controlled distribution in the nanocomposite. The scope of DLRI nanosynthesis has been extended to several metal oxides such as zinc, tin, tungsten, and copper to generalize the concept. Hence, DLRI is an attractive method to synthesize, inject, and deposit nanoparticles and meets the prevention and atom economy requirements of green chemistry.
Published: 2022

2. Interactions of oxygen with intrinsic defects in L10 gamma-TiAl in presence of substitutional solutes: Influence on diffusion kinetics

Author: Thenot, Camille, Besson, Rémy, Sallot, Pierre, Monchoux, Jean-Philippe, Connétable, Damien, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Unité Matériaux et Transformations - UMR 8207 (UMET), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Safran Tech, Université de Lille, CNRS, INRA, ENSCL, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux [CIRIMAT], Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales [CEMES], and Unité Matériaux et Transformations (UMET) - UMR 8207
Subjects: Oxygen, TiAl, Thermodynamic, Intrinsic defects, Intermetallic, DFT, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry
Abstract: International audience; This work reexamines the insertion of O atoms in the L10 gamma-TiAl system using first-principles calculations and thermodynamic modeling in the independent point defect approximation. It includes a study of intrinsic point defects, the insertion of many alloying elements (more than twenty were considered), as well as a study of their interaction with oxygen. The formation of complex defects composed of either vacancies, anti-sites or solute elements is then studied. Results at the atomic scale show a high segregation of oxygen in titanium-rich environments: oxygen easily segregates onto Ti anti-sites (TiAl) and alloying elements are located in the vicinity of Al sub-lattices. DFT point-defect energetics shows that there is a clear correlation between the nature and site preference of an alloying element, and the oxygen segregation energy in the vicinity of this solute. The thermodynamic model shows that at equilibrium, oxygen does not occupy isolated interstitial sites but prefers to be located in the vicinity of Ti anti-sites or alloying elements. The effect of this strong segregation on oxygen diffusivity is discussed hereinafter. Results show a strong slowdown in oxygen diffusivity due to intrinsic defects. For Ti/Al > 0.5 ratios, the traps for O diffusion are mainly constituted by Ti anti-sites, and the addition of solutes does not contribute much to the trapping of diffusing O atoms. For Ti/Al < 0.5 ratios however, the contribution of solutes to trapping phenomena can be very important, and a decrease by 1–2 orders of magnitude of effective O diffusion coefficients can be observed for temperatures around 800–1100 K.
Published: 2022

3. Radiofrequency and mechanical tests of silver coated CuCrZr contacts for the ITER ion cyclotron antenna

Author: Jérôme Marc Delaplanche, Nicolas Charabot, Raphaël Laloo, Gilles Lombard, Jean Claude Hatchressian, B. Beaumont, Francois Calarco, Yuntao Song, Patrick Mollard, Qingquan Xi Yang, Jean-Michel Bernard, R. Volpe, Vincent Bruno, Julien Hillairet, Zhaoxi Chen, P. U. Lamalle, Viviane Turq, Karl Vulliez, F. Kazarian, Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique ( IRFM ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'Etanchéité ( LE ), Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences ( ASIPP ), ITER [St. Paul-lez-Durance], ITER, Institut de Recherche sur la Fusion par confinement Magnétique (IRFM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire d'Etanchéité (LE), Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences (ASIPP), ITER organization (ITER), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Commissariat à l'Energie Atomique et aux énergies alternatives - CEA (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Chinese Academy of Sciences (CHINA), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), ITER Organisation, Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Subjects: Ion cyclotron resonance heating, Materials science, Matériaux, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, Cyclotron, FOS: Physical sciences, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, 010305 fluids & plasmas, law.invention, Resonator, [PHYS.PHYS.PHYS-PLASM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Plasma Physics [physics.plasm-ph], law, Transmission line, ITER, 0103 physical sciences, General Materials Science, Electrical conductor, Civil and Structural Engineering, 010302 applied physics, business.industry, Mechanical Engineering, Electrical contacts, [SPI.PLASMA]Engineering Sciences [physics]/Plasmas, RF power amplifier, [ PHYS.PHYS.PHYS-PLASM-PH ] Physics [physics]/Physics [physics]/Plasma Physics [physics.plasm-ph], Physics - Plasma Physics, Plasma Physics (physics.plasm-ph), [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Radio-frequency, Nuclear Energy and Engineering, [ SPI.ELEC ] Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, Optoelectronics, Radio frequency, [ SPI.PLASMA ] Engineering Sciences [physics]/Plasmas, Coaxial, business
Abstract: The ITER Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH) system is designed to couple to the plasma 20 MW of RF power from two antennas in the 40-55 MHz frequency range during long pulses of up to 3600 s and under various plasma conditions with Edge Localized Modes. Radio-Frequency (RF) contacts are integrated within the ITER ICRH launcher in order to ensure the RF current continuity and ease the mechanical assembly by allowing the free thermal expansion of the Removable Vacuum Transmission Line coaxial conductors during RF operations or during 250{\textdegree}C baking phases. A material study has been carried out to determine which materials and associated coatings are relevant for RF contacts application in ITER. In parallel, RF tests have been performed with a new prototype of Multi-Contact (r) LA-CUT/0,25/0 contacts made of silver-coated CuCrZr louvers. During these tests on a RF vacuum resonator, currents between 1.2 kA and 1.3 kA peak have been reached a few tens of times in steady-state conditions without any visible damage on the louvers. A final 62MHz pulse ending in a 300s flat top at 1.9kA resulted in severe damage to the contact. In addition, a test bed which performs sliding test cycles has been built in order to reproduce the wear of the contact prototype after 30 000 sliding cycles on a 3 mm stroke at 175{\textdegree}C under vacuum. The silver coating of the louvers is removed after approximately a hundred cycles whilst, to the contrary, damage to the CuCrZr louvers is relatively low., Fusion Engineering and Design, Elsevier, A Para{\^i}tre
Published: 2018

4. Observation of strong Kondo like features and co-tunnelling in superparamagnetic GdCl3 filled 1D nanomagnets

Author: C. Nie, Somnath Bhattacharyya, Christopher Coleman, Siphephile Ncube, Pierre Lonchambon, Emmanuel Flahaut, André M. Strydom, A. S. de Sousa, University of the Witwatersrand [Johannesburg] ( WITS ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), University of Johannesburg ( UJ ), Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe ( CPFC ), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Max-Planck-Institut für Chemische Physik Fester Stoffe - CPFS (GERMANY), University of Johannesburg - UJ (SOUTH AFRICA), University of the Witwatersrand - WITS (SOUTH AFRICA), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), University of the Witwatersrand [Johannesburg] (WITS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), University of Johannesburg (UJ), Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe (CPfS), and Max-Planck-Gesellschaft
Subjects: Multi-walled Carbon Nanotubes, Materials science, Kondo effect, [ PHYS.COND.CM-MS ] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], General Physics and Astronomy, Gadolinium, 02 engineering and technology, Electron, 01 natural sciences, Science des matériaux, [PHYS.MECA.MEMA]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], Impurity, 0103 physical sciences, 010306 general physics, Quantum, Quantum tunnelling, Filling, Spintronics, Condensed matter physics, 1D nanomagnets, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter::Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect, Nanomagnet, Superparamagnetic, [ PHYS.MECA.MEMA ] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Mechanics of materials [physics.class-ph], [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Condensed Matter::Strongly Correlated Electrons, Fermi liquid theory, Mécanique des matériaux, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Filling of carbon nanotubes has been tailored over years to modify the exceptional properties of the 1-dimensional conductor for magnetic property based applications. Hence, such a system exploits the spin and charge property of the electron, analogous to a quantum conductor coupled to magnetic impurities, which poses an interesting scenario for the study of Kondo physics and related phenomena. We report on the electronic transport properties of MWNTs filled with GdCl3 nanomagnets, which clearly show the co-existence of Kondo correlation and cotunelling within the superparamagnetic limit. The Fermi liquid description of the Kondo effect and the interpolation scheme are fitted to the resistance-temperature dependence yielding the onset of the Kondo scattering temperature and a Kondo temperature for this nanocomposite, respectively. Cotunneling of conduction electrons interfering with a Kondo type interaction has been verified from the exponential decay of the intensity of the fano shaped nonzero bias anomalous conductance peaks, which also show strong resonant features observed only in GdCl3 filled MWNT devices. Hence, these features are explained in terms of magnetic coherence and spin-flip effects along with the competition between the Kondo effect and co-tunneling. This study raises a new possibility of tailoring magnetic interactions for spintronic applications in carbon nanotube systems.
Published: 2018

5. Superconducting cryo-magnets processed by Spark Plasma Sintering and Texturing

Author: J. Noudem, L. Dupont, P. Bernstein, R. Retoux, G. Chevallier, C. Estournès, K. Berger, M. Higuchi, M. Muralidhar, M. Murakami, Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux ( CRISMAT ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen ( ENSICAEN ), Normandie Université ( NU ) -Normandie Université ( NU ) -Université de Caen Normandie ( UNICAEN ), Normandie Université ( NU ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Groupe de Recherche en Energie Electrique de Nancy ( GREEN ), Université de Lorraine ( UL ), Superconducting Materials Laboratory, Shibaura Institute of Technology, Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen - ENSICAEN (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Shibaura Institute of Technology - SIT (JAPAN), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université de Caen Basse-Normandie (FRANCE), Cao, Giacomo, Estournès, Claude, Orrù, Roberto, Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Groupe de Recherche en Energie Electrique de Nancy (GREEN), Université de Lorraine (UL), Giacomo Cao, Claude Estournes, Javier Garay, Roberto Orru, Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), and Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE)
Subjects: Materials science, Matériaux, MgB2, Bi2212, [ PHYS.COND.CM-MS ] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Spark plasma sintering, Levitation force, superconducting cryo-magnets, 02 engineering and technology, Superconductor material, 01 natural sciences, Texturing, chemistry.chemical_compound, Spark Plasma Texturing (SPT), Trapped field, Tungsten carbide, 0103 physical sciences, [ PHYS.COND.CM-S ] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Superconductivity [cond-mat.supr-con], Magnesium diboride, Lamellar structure, Ceramic, Composite material, 010306 general physics, Spark Plasma Sintering, Superconductivity, SPS in air, Cryo-magnets, [SPI.NRJ]Engineering Sciences [physics]/Electric power, Cryo-magnet, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Spark plasma sintering (SPS), 021001 nanoscience & nanotechnology, Microstructure, Critical current density, Amorphous solid, [PHYS.COND.CM-S]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Superconductivity [cond-mat.supr-con], [SPI.ELEC]Engineering Sciences [physics]/Electromagnetism, chemistry, visual_art, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, Spark plasma texturing (SPT), visual_art.visual_art_medium, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology
Abstract: International audience; In this paper, two main superconducting compounds have been studied: • The first study was focused on the preparation of magnesium diboride (MgB2) cryo-magnets by Spark Plasma Sintering (SPS). The role of the starting powder on the superconducting properties of MgB2 is investigated. Different sets of bulk MgB2 material were processed from: (i) a commercial available powder, (ii) a mixture of Mg metal and amorphous B using a single-step solid-state reaction process and (iii) a mixture of amorphous boron coated with carbon and Mg metal. The samples were prepared in tungsten carbide moulds varying the processing conditions by the modulation of the temperature, the dwell time and the applied pressure. The microstructures of the samples were investigated by SEM and TEM and correlated to their superconducting properties. The best sample was prepared at 850°C, 20 min and 100 MPa. At 20 K its critical current density (Jc) was 500 kA/cm2. Here in, we demonstrate that MgB2 is an excellent candidate to make cryo-magnets, maintaining 3.9 T at 20 K at the surface of a 20 mm diameter disk.• The SPS was modified with the aim of obtaining textured lamellar compounds with Bi2Ca2Sr2CuO8 superconductor ceramics. The new process is referred to as “Spark Plasma Texturing” (SPT). During SPT, the bulk material can freely deform itself. As a result, the formation of an inter-grain preferential crystallographic orientation is favoured. The superconducting properties were measured and discussed in correlation with textured microstructure analysis.
Published: 2018

6. Chain dynamics of human dermis by Thermostimulated currents: A tool for new markers of aging

Author: Aurélie Villaret, Florence Nadal-Wollbold, Valérie Samouillan, Rong Tang, Marie-Hélène Lacoste-Ferré, Colette Lacabanne, Jany Dandurand, Anne-Marie Schmitt, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoires Pierre Fabre, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Laboratoires Pierre Fabre (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), and Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE)
Subjects: Adult, Matériaux, Biopsy, Biochimie, Biologie Moléculaire, Hydration, Human skin, Dermatology, Dielectric, 01 natural sciences, Molecular mobility, 010309 optics, Clinical study, 030207 dermatology & venereal diseases, 03 medical and health sciences, Delocalized electron, Young Adult, 0302 clinical medicine, Age Distribution, Dermis, 0103 physical sciences, medicine, Humans, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, [ SDV.BBM ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Dielectric analyses, Aged, Skin, Dermatologie, Chemistry, Dynamics (mechanics), Relaxation (NMR), Electric Conductivity, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Middle Aged, Intrinsic and extrinsic aging, Skin Aging, medicine.anatomical_structure, Human skin aging, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, Biophysics, Sunlight, Thermodynamics, Female, [ SDV.MHEP.DERM ] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Dermatology, [SDV.MHEP.DERM]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Dermatology, Biomarkers
Abstract: International audience; Abstract Background/purpose: The purpose of this clinical study was to identify dielectric markers to complete a previous thermal and vibrational study on the molecular and organizational changes in human dermis during intrinsic and extrinsic aging. Methods: Sun-exposed and non-exposed skin biopsies were collected from 28 women devised in two groups (20-30 and ≥60 years old). The dielectric relaxation modes associated with localized and delocalized dynamics in the fresh and dehydrated state were determined by the Thermostimulated currents technique (TSC). Results: Intrinsic and extrinsic aging induced significant evolution of some of the dielectric parameters of localized and delocalized dynamics of human skin. With photo-aging, freezable water forms a segregated phase in dermis and its dynamics is close to free water, what evidences the major role of extrinsic aging on water organization in human skin. Moreover, TSC indicators highlight the restriction of localized mobility with intrinsic aging due to glycation, and the cumulative effect of chronological aging and photo-exposition on the molecular mobility of the main structural proteins of the dermis at the mesoscopic scale. Conclusion: TSC is a well-suited technique to scan the molecular mobility of human skin. It can be uses as a relevant complement of vibrational and thermal characterization to follow human skin modifications with intrinsic and extrinsic aging.
Published: 2018

7. Graphene oxide impairs the pollen performance of Nicotiana tabacum and Corylus avellana suggesting potential negative effects on the sexual reproduction of seed plants

Author: Lorenzo Fortuna, Mauro Tretiach, Emmanuel Flahaut, Fabio Candotto Carniel, Maurizio Prato, Davide Gorelli, Giampiero Cai, Massimo Nepi, Cecilia Del Casino, Università degli studi di Trieste, Università degli Studi di Siena ( UNISI ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), CIC BiomaGUNE, Università degli Studi di Siena = University of Siena (UNISI), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), CIC BiomaGUNE [Espagne], Candotto Carniel, Fabio, Gorelli, Davide, Flahaut, Emmanuel, Fortuna, Lorenzo, Del Casino, Cecilia, Cai, Giampiero, Nepi, Massimo, Prato, Maurizio, Tretiach, Mauro, Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Centro de Investigación Cooperativa en Biomateriales - CIC biomaGUNE (SPAIN), Università degli Studi di Siena - UNISI (ITALY), Università degli studi di Trieste (ITALY), and Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France)
Subjects: [ SDV.BV ] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Materials Science (miscellaneous), Intracellular pH, Nicotiana tabacum, media_common.quotation_subject, graphene, nanomaterials, nanoparticles, pollen, [ SDV.TOX.ECO ] Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, 02 engineering and technology, Ingénierie de l'environnement, 010501 environmental sciences, medicine.disease_cause, Ecotoxicologie, 01 natural sciences, [ SDE.IE ] Environmental Sciences/Environmental Engineering, Environmental impact, Pollen, medicine, [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Ecotoxicity, 0105 earth and related environmental sciences, General Environmental Science, media_common, Graphene oxide, biology, Chemistry, [SDE.IE]Environmental Sciences/Environmental Engineering, Reproduction, food and beverages, 021001 nanoscience & nanotechnology, biology.organism_classification, Sexual reproduction, Horticulture, Germination, nanoparticles, Pollen tube, nanomaterial, [SDV.TOX.ECO]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, Elongation, 0210 nano-technology, Biologie végétale, Seed plants
Abstract: The production of graphene based materials (GBMs) is steadily increasing but the effects of the possible release of GBMs in the environment are far from being understood. Graphene oxide (GO) is among the most active GBMs and it causes widely varying effects on the vegetative body of seed plants. However, nothing is known yet about its potential effects on the reproductive process. This study addresses the effects of GO on pollen germination and pollen tube elongation in the model species Nicotiana tabacum and in the non-model species Corylus avellana. In vitro germination experiments were conducted without or with GO (control and treated samples, respectively) at concentrations of 25, 50 and 100 μg mL−1. Pollen germination and tube elongation were affected at GO concentrations ≥50 μg mL−1, decreasing by 20% and 19% in N. tabacum and by 68% and 58% in C. avellana, respectively. GO did not affect the viability of N. tabacum pollen, but doubled the frequency of bent tubes. Microscopy observations of pollen tubes exposed to a cell-permeant, dual-excitation ratiometric pH indicator revealed that GO affected the intracellular pH homeostasis. Further germination experiments on C. avellana conducted by inverting the pH conditions of the control and treated (100 μg GO mL−1) samples demonstrated that the main factor influencing the pollen performance is the acidic properties of GO. This might affect the reproductive process of numerous seed plants thus being relevant from an environmental point of view.
Published: 2018

8. Thermo – mechanical properties of SPS produced self-healing thermal barrier coatings containing pure and alloyed MoSi 2 particles

Author: Claude Estournès, Ping Xiao, Daniel Monceau, Sybrand van der Zwaag, Willem G. Sloof, Franck Nozahic, A.L. Carabat, Philip J. Withers, Xun Zhang, James Carr, Justyna Kulczyk-Malecka, University of Manchester [Manchester], Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Delft University of Technology ( TU Delft ), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), University of Manchester (UNITED KINGDOM), Delft University of Technology - TU Delft (NETHERLANDS), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), and Delft University of Technology (TU Delft)
Subjects: Materials science, Matériaux, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, Spark plasma sintering, Mechanical properties, 02 engineering and technology, Temperature cycling, 01 natural sciences, Thermal expansion, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Thermal barrier coating, Fracture toughness, Indentation, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, Cubic zirconia, Thermal barrier coatings (TBC), Self – repairing materials, Composite material, Yttria-stabilized zirconia, 010302 applied physics, Self–repairing materials, Ceramic composites, 021001 nanoscience & nanotechnology, Ceramics and Composites, 0210 nano-technology, Life time extension
Abstract: Yttria – partially stabilised zirconia (YPSZ) MoSi2 composites have been designed to prolong the lifetime of the matrix by self – healing cracks during thermal cycling. The healing reaction at high temperatures is based on the decomposition of MoSi2, leading to a volumetrically expanding reaction product, which seals the crack. In this work, coefficient of thermal expansion (CTE) and the fracture toughness of composites containing MoSi2 particles, produced by spark plasma sintering (SPS) have been compared to conventional YPSZ. The CTE mismatch between YPSZ and MoSi2 was found to be small, implying that thermally induced mismatch stresses will be small and the composites have a similar CTE to conventional YPSZ. Fracture toughness was found not to be affected by the particles and showed similar values to unreinforced YPSZ. Cracks introduced by indentation have been shown neither to prefer, or avoid, the particles suggesting that such a composite system is capable of autonomously activating the self – healing reaction.
Published: 2018

9. CO2‑Expanded alkyl acetates: physicochemical and molecular modeling study and applications in chemical processes

Author: Jean-Stéphane Condoret, Yaocihuatl Medina-Gonzalez, Devin Machin, Corinne Lacaze-Dufaure, Séverine Camy, Emanuel Granero-Fernandez, Vincent Gerbaud, Paul A. Charpentier, Laboratoire de génie chimique [ancien site de Basso-Cambo] (LGC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, University of Western Ontario (UWO), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), University of Western Ontario - UWO (CANADA), Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Laboratoire de génie chimique ( LGC ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), University of Western Ontario ( UWO ), and Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT )
Subjects: Materials science, Molecular model, General Chemical Engineering, Matériaux, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Molecular dynamics, Viscosity, chemistry.chemical_compound, [CHIM.GENI]Chemical Sciences/Chemical engineering, Phase (matter), Environmental Chemistry, Génie chimique, Spectroscopy, Solvent properties, [ CHIM.GENI ] Chemical Sciences/Chemical engineering, Alkyl, chemistry.chemical_classification, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, Gas-expanded liquids, Nile red, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Biosourced solvents, 0104 chemical sciences, [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, chemistry, Chemical engineering, [ CHIM.THEO ] Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, Alkyl acetates, Hypsochromic shift, Green solvents, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Different physicochemical properties of CO2-expanded alkyl acetates (methyl, ethyl, propyl, and isoamyl acetates) have been studied by experimental and molecular modeling methods. Changes in the π* Kamlet−Taft parameter with CO2 pressure were determined by UV−vis spectroscopy by following the hypsochromic shift of Nile Red. Modeling of the systems by molecular dynamics (MD) and equation of state (EoS) methods to assess physical equilibrium, density, and viscosity were performed in order to fully characterize these media with the aim to control the physicochemical properties of these phases by pressure and temperature. The studied expanded phases were used in the fabrication of TiO2 microparticles and the morphological properties measured. It is clear from this study that density, viscosity, and polarity of the expanded phase plays a key role in the morphological properties of the particles obtained. On the basis of these results, we propose these green media and CO2 pressure as a way to control the properties of semiconductor microparticles.
Published: 2018

10. Highly dispersed Rh single atoms over graphitic carbon nitride as a robust catalyst for the hydroformylation reaction

Author: Lole Jurado, Jerome Esvan, Ligia A. Luque-Álvarez, Luis F. Bobadilla, José A. Odriozola, Sergio Posada-Pérez, Albert Poater, Aleix Comas-Vives, M. Rosa Axet, Institut de chimie et procédés pour l'énergie, l'environnement et la santé (ICPEES), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMSE), Universidad de Sevilla / University of Sevilla-Consejo Superior de Investigaciones Científicas [Madrid] (CSIC), Institut de Química Computacional i Catàlisi and Departament de Química, Universitat de Girona (IQCC), Universitat de Girona (UdG), Vienna University of Technology (TU Wien), Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [CHIM.ORGA]Chemical Sciences/Organic chemistry, [CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis, Catalysis
Abstract: International audience; Rhodium-catalysed hydroformylation, effective tool in bulk and fine-chemical synthesis, predominantly uses soluble metal complexes. For that reason, the metal leaching and the catalyst recycling are still the major drawbacks of this process. Single-atom catalysts have emerged as a powerful tool to combine the advantages of both homogeneous and heterogeneous catalysts. Since using an appropriate support material is key to create stable, finely dispersed, single-atom catalysts, here we show that Rh atoms anchored on graphitic carbon nitride are robust catalysts for the hydroformylation reaction of styrene.
Published: 2023

11. Mechanical and thermo-physical properties of plasma-sprayed thermal barrier coatings: a literature survey

Author: Pierre Planques, Julitte Huez, Philippe Lours, Fabrice Crabos, Bernard Viguier, Vanessa Vidal, Vincent Proton, Institut Clément Ader ( ICA ), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi ), SAFRAN Group, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), SAFRAN (FRANCE), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), and Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE)
Subjects: Cracking, Fabrication, Materials science, Matériaux, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, [ PHYS.COND.CM-MS ] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Mechanical properties, 02 engineering and technology, Science des matériaux, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Inorganic Chemistry, Thermal barrier coating, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, Forensic engineering, Deposition (phase transition), [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Thermal barrier coatings (TBC), Composite material, Génie des procédés, 010302 applied physics, Scattering, Metals and Alloys, [ SPI.GPROC ] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Spall, Microstructure, Air plasma sprayed (APS), 13. Climate action, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology, Literature survey
Abstract: International audience; Atmospheric plasma-sprayed thermal barrier coatings (APS TBCs) have been studied from an extensive review of the dedicated literature. A large number of data have been collected and compared, versus deposition parameters and/or measurement methods, and a comparison was made between two different microstructures: standard APS coatings and segmented coatings. Discussion is focused on the large scattering of results reported in the literature even for a given fabrication procedure. This scattering strongly depends on the methods of measurement as expected, but also—for a given method—on the specific conditions implemented for the considered experimental investigation. Despite the important scattering, general trends for the correlation of properties to microstructure and process parameters can be derived. The failure modes of TBC systems were approached through the evolution of cracking and spalling at various life fractions.
Published: 2017

12. NaCl-induced high-temperature corrosion of β21S Ti alloy

Author: Daniel Monceau, Sébastien Chevalier, Clément Ciszak, Jean-Michel Brossard, I. Popa, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne [Dijon] ( LICB ), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard ( UTBM ) -Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), VEOLIA RECHERCHE ET INNOVATION (VERI), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne [Dijon] (LICB), Université de Bourgogne (UB)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université de Bourgogne - UB (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université de Technologie de Belfort-Montbéliard - UTBM (FRANCE), Veolia Recherche Et Innovation - VERI (FRANCE), and Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE)
Subjects: Thermogravimetric analysis, Materials science, Matériaux, Alloy, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, [ PHYS.COND.CM-MS ] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 02 engineering and technology, engineering.material, Oxygen dissolution, Science des matériaux, 01 natural sciences, Indentation hardness, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Corrosion, Inorganic Chemistry, Metal, 0103 physical sciences, Materials Chemistry, Génie des procédés, 010302 applied physics, High-temperature corrosion, Metallurgy, Metals and Alloys, Titanium alloy, Humidity, NaCl solid deposit, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Ti alloy, 13. Climate action, visual_art, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], visual_art.visual_art_medium, engineering, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Titanium alloys are very interesting for aeronautics applications because of their low density, high mechanical resistance and good resistance to corrosion in aggressive environments. However, recent developments impose the use of these materials at higher temperatures than those initially envisaged (above 400 °C), revealing some uncertainties of their behavior. Depending on the operating conditions, the material can be exposed to variable humidity levels and, in some cases, can be in contact with silica or marine salt. This study aims to evaluate the influence of NaCl solid deposit on the behavior of b21S Ti alloy at 560 °C under realistic ambient atmospheres. The tests were carried out in laboratory air and in water vapor-enriched air, on uncoated samples and on samples with solid NaCl deposit. The reaction-product evolution (up to 600 h) was characterized by thermogravimetric analysis, SEM observations (surface and cross section), XRD and microhardness profiling on cross sections. An aggravation of the corrosion phenomena in the presence of NaCl solid deposit was observed, that was related to the presence of gaseous metal chlorides, leading to the establishment of an active corrosion process.
Published: 2017

13. How may targeted proteomics complement genomic data in breast cancer?

Author: Emilie Baudelet, Stéphane Audebert, Jean-Baptiste Boyer, Anthony Gonçalves, Mathilde Guerin, Yves Toiron, Jean-Paul Borg, Luc Camoin, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire Génie de Production (LGP), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes, Service d'Oncologie Médicale [Marseille], Institut Paoli-Calmettes, Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC), Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut Paoli-Calmettes, Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC), Laboratoire de Mathématiques d'Orsay (LMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Génie de Production ( LGP ), Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille ( CRCM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Institut Paoli-Calmettes-Aix Marseille Université ( AMU ), Institut Paoli Calmettes, Laboratoire de Mathématiques d'Orsay ( LMO ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Ecole Nationale d'Ingénieurs de Tarbes (ENIT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)
Subjects: Proteomics, 0301 basic medicine, Genomic data, Breast Neoplasms, Biology, Bioinformatics, Biochemistry, Mass Spectrometry, Transcriptome, 03 medical and health sciences, Breast cancer, [SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, Biomarkers, Tumor, medicine, Humans, Molecular Biology, Cancer, Reverse phase protein lysate microarray, Genomics, medicine.disease, 3. Good health, Complement (complexity), [ SDV.MHEP.MI ] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, Targeted proteomics, 030104 developmental biology, Female
Abstract: International audience; Introduction: Breast cancer (BC) is the most common female cancer in the world and was recently deconstructed in different molecular entities. Although most of the recent assays to characterize tumors at the molecular level are genomic-based, proteins are the actual executors of cellular functions and represent the vast majority of targets for anticancer drugs. Accumulated data has demonstrated an important level of quantitative and qualitative discrepancies between genomic/transcriptomic alterations and their protein counterparts, mostly related to the large number of post-translational modifications. Areas covered: This review will present novel proteomics technologies such as Reverse Phase Protein Array (RPPA) or mass-spectrometry (MS) based approaches that have emerged and that could progressively replace old-fashioned methods (e.g. immunohistochemistry, ELISA, etc.) to validate proteins as diagnostic, prognostic or predictive biomarkers, and eventually monitor them in the routine practice. Expert commentary: These different targeted proteomic approaches, able to complement genomic data in BC and characterize tumors more precisely, will permit to go through a more personalized treatment for each patient and tumor.
Published: 2017

14. Optical and morphological properties of thermochromic V 2 O 5 coatings

Author: Naoufal Bahlawane, Francis Maury, Sunil Kumar, Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Luxembourg Institute of Science and Technology - LIST (LUXEMBOURG), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), Luxembourg Institute of Science and technology ( LIST ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Subjects: Thermochromism, Multidisciplinary, Materials science, Matériaux, Materials Science, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, 02 engineering and technology, Chemical vapor deposition, lcsh:Computer applications to medicine. Medical informatics, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, 0104 chemical sciences, Chemical engineering, Thermochromic oxides, lcsh:R858-859.7, lcsh:Science (General), 0210 nano-technology, lcsh:Q1-390
Abstract: International audience; We present optical and morphological characterizations performed on thermochromic V2O5 coatings. V2O5coatings were obtained by oxidation of as-deposited VOx films. Comparisons were made among coatings oxidized at various temperatures. Photographic evidence is also shown to provide the reader a clear visual description of the color change that occurs during thermochromic process. Detailed study and analysis regarding this data can be found in Kumar et al. (2017, in press) [1,2].& 2017 The Authors. Published by Elsevier Inc. This is an open access article under the CC BY license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)
Published: 2017

15. Manufacturing of conductive structural composites through spraying of CNTs/epoxy dispersions on dry carbon fiber plies

Author: Mathieu Fogel, Philippe Olivier, Patricia Parlevliet, Eric Dantras, AIRBUS, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Clément Ader ( ICA ), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi ), Airbus [France], Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Airbus (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Subjects: Materials science, Matériaux, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, Carbon nanotubes, Mechanical properties, 02 engineering and technology, Carbon nanotube, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, law.invention, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Condensed Matter::Materials Science, Rheology, law, Electrical resistivity and conductivity, Thermal, Carbon fibers, Composite material, Electrical conductor, chemistry.chemical_classification, Doping, Polymer, Epoxy, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, chemistry, Mechanics of Materials, visual_art, Nano composites, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, Ceramics and Composites, visual_art.visual_art_medium, Electrical properties, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; In this work, multiscale Carbon Fiber-Reinforced Polymers have been manufactured by inserting carbon nanotubes in the matrix of the composite material to improve and homogenize the through-thickness electrical conductivity. A first part of this work introduces a spraying technique and manufacturing process followed to produce the CNT-doped multiscale CFRP. A quality assessment of the produced material is also presented. A second part investigates the electrical conductivity, as well as a few mechanical properties of the newly manufactured material, to be able to conclude on the viability and potential of this technique. This paper presents the further development of an earlier study presenting the thermal, rheological and electrical behavior of the CNT doped epoxy matrix (Fogel et al., 2015).
Published: 2017

16. Competition between covalent and non-covalent grafting of fluorescein isothiocyanate on double-walled carbon nanotubes: A quantitative approach

Author: Juan Rubio-Zuazo, Thomas Lorne, Jean-Marc Escudier, Stéphane Rols, Mónica Jiménez-Ruiz, Brigitte Soula, Emmanuel Flahaut, Anne Marie Galibert, Mohamed Zbiri, Institut Laue-Langevin, Université Toulouse III Paul Sabatier, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Laue-Langevin ( ILL ), ILL, Synthèse et physico-chimie de molécules d'intérêt biologique ( SPCMIB ), Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), European Synchrotron Radiation Facility ( ESRF ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut Laue-Langevin (ILL), Synthèse et Physico-Chimie de Molécules d'Intérêt Biologique (SPCMIB), Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), European Synchrotron Radiation Facility - ESRF (FRANCE), Institut Laue-Langevin - ILL (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE)
Subjects: Double-walled carbon nanotubes, Fluorophore, Matériaux, FITC, 02 engineering and technology, Carbon nanotube, 010402 general chemistry, Photochemistry, 01 natural sciences, law.invention, chemistry.chemical_compound, law, Molecule, Organic chemistry, General Materials Science, Fluorescein, Fluorescein isothiocyanate, Grafting, Chemistry, Covalent, General Chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Functionalisation, 0104 chemical sciences, Covalent bond, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, Surface modification, Mécanique des matériaux, 0210 nano-technology
Abstract: The functionalization of carbon nanotubes with fluorescent molecules is a standard procedure in many toxicity studies aiming at knowing their distribution within cells or whole organisms. Nevertheless, there is a lack of knowledge concerning the efficiency of the grafting processes, and more specifically concerning the question of the competition between covalent and non-covalent grafting. In this work, we investigated the grafting process of the fluorescein isothiocyanate (FITC) onto double-walled carbon nanotubes (DWNTs) using X-ray photoelectron spectroscopy, inelastic neutron scattering spectroscopy and computational simulations.We demonstrated that both covalent and non-covalent grafting occurred during the functionalization with the FITC. Moreover, we showed that a significant fraction of the fluorophore remained simply adsorbed onto the DWNTs despite thorough washing steps, which raises concerning questions about the use of this fluorophore in some toxicity studies and its possible ability to mislead their conclusions., The authors would like to acknowledge the grants from the Université Paul Sabatier (UPS) and the Institut Laue-Langevin (ILL) (number ILL-1389.1).
Published: 2017

17. Size Effect on the Tensile Mechanical Behavior of Thin Ti6242S Specimens at 723 K and 823 K

Author: Cavé, Kevin, Texier, Damien, Fessler, E., Monceau, D., Poquillon, Dominique, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Safran Aircraft Engines
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], Mechanics of Materials, Metals and Alloys, Condensed Matter Physics
Abstract: International audience; The mechanical behavior of titanium-based alloy Ti6242S was investigated under uniaxial tensile loading at 723 K (450 °C) and 823 K (550 °C) under air and argon environments. Microtensile specimens ranging from 1 mm to 100 µm in thickness were tested to investigate the influence of the decrease in thickness on mechanical properties. Fractographic analyses were carried out using scanning electron microscopy. At 450 °C and 550 °C, a decrease in yield strength, ultimate tensile strength, and strain-to-failure with decreasing thickness was observed. These drops in the macroscopic tensile properties of the thinnest specimens result from a combination of oxidation, which further impairs the specimens with a high surface-to-volume ratio, and the overall lower number of colonies of α lamellae contained in thinner specimens. Ti6242S exhibited dynamic strain aging at 450 °C, especially in specimens with thickness below 500 µm.
Published: 2022

18. Antibacterial properties of TiO2–Cu composite thin films grown by a one step DLICVD process

Author: Fabrice Emieux, Jean Freney, Francis Maury, Laurent Bedel, François Renaud, Jitti Mungkalasiri, Aurelia Vettese-Di Cara, Commissariat à l'Energie Atomique et aux énergies alternatives - CEA (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon - INSA (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université Claude Bernard-Lyon I - UCBL (FRANCE), Laboratoire Matériaux, Ingénierie et Sciences - MATEIS (Villeurbanne, France), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives (CEA) - Grenoble, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] ( MATEIS ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ), Ecologie microbienne ( EM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon ( ENVL ) -Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), and Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -VetAgro Sup ( VAS )
Subjects: Materials science, Matériaux, Composite number, chemistry.chemical_element, Bactericidal surfaces, Nanotechnology, Chemical vapor deposition, [CHIM.INOR]Chemical Sciences/Inorganic chemistry, engineering.material, Science des matériaux, Coating, Materials Chemistry, Antibacterial agent, Biologie moléculaire, [ CHIM.INOR ] Chemical Sciences/Inorganic chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Surfaces and Interfaces, General Chemistry, Nanocomposite coatings, DLICVD, Condensed Matter Physics, Accelerated aging, Copper, Surfaces, Coatings and Films, Metallic nanoparticles, chemistry, Chemical engineering, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, engineering, Antibacterial activity, Titanium
Abstract: International audience; The correlations between microstructural features, chemical compositions and antibacterial properties of coatings containing metallic Cu particles embedded in a titanium dioxide matrix have been determined. A Direct Liquid Injection Chemical Vapor Deposition (DLICVD) process was used for the one step growth of TiO2–Cu composite coatings on various substrates. Titanium tetra-iso-propoxide (TTIP) and copper bis(2,2,6,6-tetramethyl- 3,5-heptationate) (Cu(tmhd)2) were used as titanium and copper molecular sources, respectively. This growth process allows a good control of the quantity of metal organic precursors injected into the CVD reactor and thus of the coating composition. The deposition occurs at 683 K under low pressure (800 Pa). The influence of the main features of the coatings on their antibacterial properties was investigated in order to produce bactericidal surfaces that are durable, non-toxic and containing a minimum amount of active agent. The antibacterial activity on Staphylococcus aureus without any photon activation was measured according to the JIS Z 2801:2000 standard method. An antibacterial activity was detected for a low metal content of ca. 1 at.% Cu, and was found to increase with the Cu content. It was maximal for 3.5 at.% Cu, i.e. TiO2–Cu composite coatings exhibit bactericidal behavior against S. aureus for this optimal composition (relative activity = 100%). In order to better characterize the microbiological behavior of the coatings more discriminating methods derived from the literature were tested to assess the performances of these CVD coatings in terms of efficiency, release of antibacterial agent and accelerated aging.
Published: 2014

19. Silver fillers aspect ratio influence on electrical and thermal conductivity in PEEK/Ag nanocomposites

Author: Colette Lacabanne, Lisa Rivière, Philippe Olivier, Eric Dantras, Antoine Lonjon, Nathalie Gleizes, Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Clément Ader ( ICA ), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), and Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi )
Subjects: Materials science, Polymers and Plastics, Matériaux, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, General Physics and Astronomy, Composite, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, Thermal diffusivity, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Heat capacity, Silver nanoparticle, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Thermal conductivity, Electrical resistivity and conductivity, Silver nanowire, Materials Chemistry, Electrical conductivity, Composite material, Electrical conductor, Nanocomposite, Organic Chemistry, Percolation threshold, 021001 nanoscience & nanotechnology, Aspect ratio, 0104 chemical sciences, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; The development of polymer based conductive composites is required in aeronautical applications where electrostatic charges and heat need to be evacuated. Optimization of conductive filler content is necessary to maintain low density and high mechanical properties provided by the polymer matrix. We introduced silver nanoparticles in Polyetheretherketone. Electrical conductivity, specific heat capacity, thermal conductivity and thermal diffusivity have been determined as a function of filler content and temperature. In particular, we studied the influence of silver nanoparticles aspect ratio on these thermal properties. We compared nanospheres with nanowires. A low electrical percolation threshold (0.55 vol%) is obtained for silver nanowires composites compared to spherical particles (10.8 vol%). Thermal conductivity increases with silver content and the influence of filler aspect ratio is interesting: thanks to nanowires, the thermal conductivity enhancement is reached for lower silver content. Experimental data are well fitted with Nan model. Specific heat capacity decreases with the introduction of silver nanoparticles, following the mixture rule independently of aspect ratio. Composites thermal diffusivity also increases with increasing silver content and influence of filler aspect ratio can be brought to light. Temperature dependence of these thermal properties indicate a dominant heat transport mechanism typical of disordered materials.
Published: 2016

20. Oxygen content effect on mechanical behaviour of cp titanium exposed at elevated temperature

Author: Sirvin, Quentin, Texier, Damien, Velay, Vincent, Monceau, Daniel, Dod, Benjamin, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Airbus [France], and ANR-18-CE08-0003,COMPAACT,Etude du couplage ' corrosion-oxydation-comportement mécanique ' par des techniques de caractérisation avancées(2018)
Subjects: Commercial pure titanium, [SPI.MECA.MEMA]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Mechanics of materials [physics.class-ph], micromechanical tensile testing, oxygen embrittlement, gradient of properties, mechanical behaviour
Abstract: International audience; Ti-based alloys are particularly prone to oxygen dissolution and embrittlement. Oxygen solubility within titanium leads to the formation of an oxygen-diffusion zone (ODZ) during oxidation processes for a depth up to ten times thicker than the oxide layer. The mechanical and oxidation behaviour of the CP-Ti was investigated using micro-tensile testing of 50 to 800 μm-thick pre-oxidized specimens. Pre-oxidation treatments at 700 °C with various exposures have been performed to generate different ODZ thickness/non-affected material (NAM) thickness ratios ranging from 0 to 100%. These investigations aimed to identify the competition between strengthening effects due to oxygen enrichment and the damage development due to oxygen embrittlement using the graded-property material structure composed of different percentages of NAM and ODZ. Mechanical properties of CP-Ti rise with oxidation time except for strain to failure. The extension of the ODZ follow parabolic law with a parabolic constant 20 μm².h-1.
Published: 2023

21. Etude de nanocristaux unidimensionnels confinés dans des nanotubes de carbone

Author: Nie, Chunyang, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul Sabatier - Toulouse III, Emmanuel Flahaut, Marc Monthioux, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales ( CEMES ), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Subjects: Filling, In situ transformation, Nanotubes de carbone biparois, Energy loss electron spectroscopy (EELS), 1D nanocrystals, Hybrid nanomaterials, Nanomatériaux hybrides, Spectroscopie de perte d'énergie des électrons, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Nanocristaux 1D, Transformation in situ, Microscopie électronique à transmission, Remplissage, Double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, Transmission electron microscopy (TEM)
Abstract: Filling carbon nanotubes (CNTs) has been considered as an easy approach to synthesize various nanocrystals since the inserted materials are forced to adopt a nearly one-dimensional morphology arising from their very high aspect ratio, especially in the case of single-walled CNTs (SWCNTs) or double-walled CNTs (DWCNTs). Nanocrystals/nanowires of transition metals, especially those with very narrow diameters, are predicted to exhibit peculiar magnetic property differing from the bulk metals. Filling CNTs provides a possible way for the synthesis of such metal nanocrystals/nanowires. There are several methods for filling CNTs including the in situ method, gas phase method, molten phase method, solution method, etc. Among them, molten phase has been very popular for filling various types of nanotubes due to the possibility to reach high filling rates, simplicity and versatility. However, for materials with high melting point such as metals, it is difficult to insert them into CNTs directly. To solve this problem, we also took advantage of the inner cavity of CNTs which not only templates the growth but also acts as a nanoreactor in order to perform chemical reactions. The insertion of materials with high melting point is typically achieved by first filling CNTs with a precursor, and then transforming the precursor into the desired 1D nanostructure by post-treatments. In this thesis, (i) filling DWCNTs with iodine and various halides via the molten phase method was performed and the influence of the relevant physical and chemical properties of the halides on the filling rate was investigated. The role of the redox potential as a main parameter driving the filling efficiency is pointed out, and explained; (ii) peculiar structures of the nanocrystals confined within DWCNTs were imaged by transmission electron microscopy (TEM) and corresponding modeling of the observed crystal nanostructures and related TEM images were proposed; (iii) different in situ transformations on the iodide-filled DWCNTs were attempted and the chemical composition of the encapsulated 1D nanocrystals before and after post-filling treatments was systematically identified by means of electron energy loss spectroscopy (EELS).; Le remplissage des nanotubes de carbone (NTC) est considéré comme une approche relativement simple permettant de synthétiser des nanocristaux du fait de l'effet de confinement 1D imposé par la cavité centrale des NTC, qui peut être seulement de l'ordre du nanomètre ou moins, notamment dans le cas des NTC monoparoi et en particulier des NTC biparois (DWCNT) sur lesquels nous avons concentré nos efforts. De tels nanocristaux devraient avoir des propriétés physiques (électriques, magnétiques) différentes de celles de leurs équivalents à l'état massif du fait de la modification de la coordinence des atomes ou des ions les composant. Parmi les différentes méthodes existantes pour le remplissage des NTC, (in situ pendant la synthèse, a posteriori à partir de solutions), la méthode faisant intervenir des matériaux fondus est la plus populaire pour le remplissage par des matériaux inorganiques. Elle permet en effet d'atteindre des taux de remplissage raisonnablement élevés et demeure assez simple à mettre en œuvre. Cependant, elle fait preuve d'un certain nombre de limitations (techniques) qui posent problème dans le cas de matériaux à haut point de fusion (typiquement > 1000°C), dont la réactivité avec le carbone à haute température pourrait être gênante (carboréduction des oxydes par exemples), ou encore dont la faible mouillabilité vis-à-vis du carbone à l'état fondu est rédhibitoire (métaux par exemple). Il est possible de palier à cette difficulté en procédant par étapes successives et en remplissant d'abord les NTC avec un précurseur puis d'utiliser la cavité interne des NTC comme des nanoréacteurs afin de procéder dans un second temps à une transformation in situ. Dans ces travaux, nous avons étudié (1) le remplissage de DWCNT avec de l'iode ainsi qu'avec différents iodures métalliques en mettant en œuvre essentiellement la méthode des sels fondus. Nous avons étudié en détails l'influence des paramètres physico-chimiques du matériau de remplissage (réactivité chimique sous la forme en particulier du potentiel rédox du couple iodure métallique / métal, mais aussi viscosité, tension de surface, pression de vapeur saturante en milieu fondu) mais aussi du NTC (texture cylindrique ou "en arrêtes de poisson", diamètre, nombre de parois) sur le taux de remplissage. (2) Nous avons étudié en détail un certain nombre de structures inhabituelles de nanomatériaux confinés dans les DWCNT, en faisant appel à la modélisation structurale et à la simulation d'images de microscopie électronique sur la base de ces modèles pour guider notre analyse. (3) Nous avons enfin étudié différentes réactions in situ dans les DWCNT telles que la sulfuration, la réduction sous hydrogène ou encore la fluoration afin de synthétiser des nanocristaux originaux et de les caractériser en détails à l'aide d'outils tels que par exemple le MET Haute Résolution et la spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS).
Published: 2016

22. Capacitance of Nanoporous Carbon-Based Supercapacitors Is a Trade-Off between the Concentration and the Separability of the Ions

Author: Xiu Song Zhao, Barbara Daffos, Mathieu Salanne, Konrad Breitsprecher, Greg Birkett, Christian Holm, Patrice Simon, Ryan Burt, Pierre-Louis Taberna, University of Queensland [Brisbane], University of Stuttgart, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Université de Nantes (UN)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA), PHysicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX (PHENIX), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Maison de la Simulation (MDLS), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), European Project: 676629,H2020 Pilier Excellent Science,H2020-EINFRA-2015-1,EoCoE(2015), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Université de Nantes (UN)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Commissariat à l'Energie Atomique et aux énergies alternatives - CEA (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UPS (FRANCE), Universität Stuttgart (GERMANY), Université Paris-Sud 11 (FRANCE), University of Queensland - UQ (AUSTRALIA), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), Réseau sur le Stockage Electrochimique de l'Energie - RS2E (Amiens, France), Physicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX - PHENIX (Paris, France), Maison De La Simulation - MDLS (Saclay, France), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie ( RS2E ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), PHysicochimie des Electrolytes et Nanosystèmes InterfaciauX ( PHENIX ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -ESPCI ParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Maison de la Simulation ( MDLS ), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines ( UVSQ ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique ( Inria ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), European Project : 676629,H2020 Pilier Excellent Science,H2020-EINFRA-2015-1,EoCoE ( 2015 ), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Subjects: Materials science, Matériaux, Inorganic chemistry, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, FOS: Physical sciences, Ionic bonding, 02 engineering and technology, Electrolyte, 010402 general chemistry, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Ion, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, modelling, chemistry.chemical_compound, Nanoporous Carbon, Adsorption, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, Physics::Chemical Physics, chemistry.chemical_classification, Condensed Matter - Materials Science, Supercapacitor, Ion exchange, Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Condensed Matter::Soft Condensed Matter, chemistry, Chemical engineering, Ionic strength, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, Ionic liquid, ionic diffusion, Counterion, 0210 nano-technology
Abstract: Nanoporous carbon-based supercapacitors store electricity through adsorption of ions from the electrolyte at the surface of the electrodes. Room temperature ionic liquids, which show the largest ion concentrations among organic liquid electrolytes, should in principle yield larger capacitances. Here we show by using electrochemical measurements that the capacitance is not significantly affected when switching from a pure ionic liquid to a conventional organic electrolyte using the same ionic species. By performing additional molecular dynamics simulations, we interpret this result as an increasing difficulty of separating ions of opposite charges when they are more concentrated, i.e. in the absence of a solvent which screens the Coulombic interactions. The charging mechanism consistently changes with ion concentration, switching from counter-ion adsorption in the diluted organic electrolyte to ion exchange in the pure ionic liquid. Contrarily to the capacitance, in-pore diffusion coefficients largely depend on the composition, with a noticeable slowing of the dynamics in the pure ionic liquid., 8 pages, 6 figures
Published: 2016

23. Use of HERFD–XANES at the U L 3 - and M 4 -Edges To Determine the Uranium Valence State on [Ni(H 2 O) 4 ] 3 [U(OH,H 2 O)(UO 2 ) 8 O 12 (OH) 3 ]

Author: René Bes, Philippe Martin, Pier Lorenzo Solari, Murielle Rivenet, Andreas C. Scheinost, Kristina O. Kvashnina, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Centrale Lille Institut (CLIL)-Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille, HZDR, Inst Resource Ecol, POB 510119, D-01314 Dresden, Germany, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Unité de Catalyse et de Chimie du Solide - UMR 8181 ( UCCS ), Université d'Artois ( UA ) -Ecole Centrale de Lille-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille ( ENSCL ) -Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA )
Subjects: Valence (chemistry), Chemistry, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, Uranium, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Fluorescence, [ CHIM ] Chemical Sciences, XANES, Spectral line, 3. Good health, Inorganic Chemistry, Oxidation state, Quadrupole, Physical chemistry, [CHIM]Chemical Sciences, Physical and Theoretical Chemistry, 0210 nano-technology, Spectroscopy, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: We report and discuss here the unambiguous uranium valence state determination on the complex compound [Ni(H2O)4]3[U(OH,H2O)(UO2)8O12(OH)3] by using high-energy-resolution fluorescence detection-X-ray absorption near-edge structure spectroscopy (HERFD-XANES). The spectra at both U L3- and M4-edges confirm that all five nonequivalent U atoms are solely in the hexavalent form in this compound, as previously suggested by bond-valence-sum analysis and X-ray diffraction pattern refinement. Moreover, the presence of the preedge feature, due to the 2p3/2-5f quadrupole transition, has been observed in the U L3-edge HERFD-XANES spectrum, in agreement with theoretical and experimental observations of other uranium-based compounds. Recently, this feature has been proposed as a possible tool to determine the uranium oxidation state in a manner similar to that of 3d and 4d metals. Nevertheless, this feature is also very sensitive to the uranium local environment, as revealed by our theoretical calculations, and consequently could not be used to attribute without ambiguity the uranium valence state. In contrast, U M4-edge HERFD-XANES appears to be the most straightforward and reliable way to assess the uranium valence state in very complex materials such as [Ni(H2O)4]3[U(OH,H2O)(UO2)8O12(OH)3] or a mixture of compounds.
Published: 2016

24. Identification of the Norton-Green Compaction Model for the Prediction of the Ti-6Al-4V Densification During the Spark Plasma Sintering Process

Author: Manière, Charles, Kus, Ugras, Durand, Lise, Mainguy, Ronan, Huez, Julitte, Delagnes, Denis, Estournès, Claude, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales ( CEMES ), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi ), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Subjects: Matériaux, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, Norton-Green Compaction Model f, Ti–6Al–4V, Spark Plasma Sintering Process, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract: International audience; One of the main challenges for the industrialization of the spark plasma sintering (SPS) is to resolve issues linked to the compaction of real parts with complex shapes. The modeling of powder compaction is an interesting tool to predict how the densification field varies during sintering. However, expressing the behavior law which reflect the powder compaction is often a difficult and long step in the model establishment. In this paper, a simple methodology for the identification of the densification parameters is proposed. Dense and porous creep tests combined with SPS die compaction tests are employed to determine a complete densification law on a Ti–6Al–4V alloy directly in a SPS machine. The compaction model obtained is successfully validated through prediction of the densification of new SPSed samples.
Published: 2016

25. NaCl induced corrosion of Ti-6Al-4V alloy at high temperature

Author: Sébastien Chevalier, I. Popa, Daniel Monceau, Clément Ciszak, Jean-Michel Brossard, Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (LICB), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), VEOLIA RECHERCHE ET INNOVATION (VERI), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne ( LICB ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Bourgogne ( UB ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université de Bourgogne - UB (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Veolia Recherche Et Innovation - VERI (FRANCE), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Subjects: Materials science, High temperature corrosion, Matériaux, 020209 energy, General Chemical Engineering, Alloy, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, [ PHYS.COND.CM-MS ] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, engineering.material, Science des matériaux, Corrosion, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, General Materials Science, Ti 6al 4v, SEMB. X-ray diffraction, Titanium, High-temperature corrosion, Metallurgy, fungi, technology, industry, and agriculture, General Chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, chemistry, 13. Climate action, engineering, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], 0210 nano-technology, A titanium
Abstract: International audience; This paper presents a study on the Ti-6Al-4V behaviour in presence of NaCl deposit under dry and moistair environments at 560◦C. The results evidence a detrimental effect of the NaCl deposit with a synergisticeffect in presence of moist air environment. Treatments under dry and moist air with NaCl deposit for600 h, lead respectively to weight gains per unit area 5 and 15 times higher than observed under classicoxidation in dry air. Enhancement of the corrosion phenomenon is attributed to the presence of gaseousmetal chlorides, leading to the establishment of an active corrosion process.
Published: 2016

26. Investigation of Chemical and Thermal Stability of Li7−xLa3Zr2−xTaxO12 Garnet Type Solid-State Electrolyte to Assemble Self-Standing Li-based All Solid-State Battery

Author: Charrad, Ghassen, Pradeilles, Sarah, Berthelot, Romain, Taberna, P.-L., Simon, Patrice, Rozier, Patrick, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Aix Marseille Université (AMU)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), and ANR-16-CARN-0008,UT ,Institut Carnot
Subjects: Garnet structure type, Layered oxides, Solid-State electrolytes, Spark plasma sintering, All solid-state batteries, [CHIM]Chemical Sciences
Abstract: All solid-state batteries (ASSB) are the next generation of safe and high-energy-density energy storage technology. Their development is currently impeded by the stability issues of solid-state electrolyte (SSE) limiting the creation of interfaces of quality high enough to ensure efficient transfer of charges. The garnet Li7−xLa3Zr2−xTaxO12 (LLZO:Ta) is one of the most appealing oxide-based SSE but its high sensitivity to moist air engenders difficulties in designing process to densify and assemble components of the ASSB. Based on a careful investigation of LLZO:Ta thermal and chemical stability, a heat treatment is designed and shown to fully reverse the protonation process. The investigation of spark plasma sintering protocols confirms that pretreated LLZO:Ta can be densified at a temperature as low as 850 °C or with a short duration (few seconds) at 900 °C. The characterization of obtained ceramics shows conductivities close to the bulk properties and confirms the absence of influence of grain boundaries. The study of composite electrodes shows that LLZO:Ta is suitable to act both as SSE separator and ionic percolator in positive electrode, the selection of active material remains the main issue to target self-standing Li-based ASSB.
Published: 2023

27. How positioning of a hard ceramic TiB2 layer in Al/CuO multilayers can regulate the overall energy release behavior

Author: Vidushi Singh, Tao Wu, Erik Hagen, Ludovic Salvagnac, Christophe Tenailleau, Alain Estéve, Michael R. Zachariah, Carole Rossi, Équipe Nano-ingénierie et intégration des oxydes métalliques et de leurs interfaces (LAAS-NEO), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), University of California [Riverside] (UC Riverside), University of California (UC), Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and European Project: 832889
Subjects: ternary nanothermites, Fuel Technology, Titanium diboride, General Chemical Engineering, thin-films, Organic Chemistry, Energy Engineering and Power Technology, reactive materials, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry
Abstract: International audience; This study reports on a new ternary thermite comprising of Al-TiB 2 /CuO multilayers, designed to take advantage of the high ignitability of titanium (Ti), high volumetric density of boron (B), and low melting point of aluminum (Al). Results demonstrate synergetic effects leading to an energetic layer outperforming single fuel counterparts, Al/CuO or TiB 2 /CuO, while being safe to handle. The additive TiB 2 not only lowers the ignition energy by 100%, but also enhances the burn rate by more than a factor of two compared to the single fuel samples (Al/CuO and TiB 2 /CuO). The thermite reaction sequences and synergy of Ti, B and Al oxidation, examined by thermo-analytical analyses coupled with X-ray spectroscopy and high-resolution electron energy loss spectroscopy, demonstrate the strong affinity of TiB 2 to oxygen that catalyzes CuO decomposition at temperatures as low as 380 °C; followed by a dual-step TiB 2 oxidation: first to TiO, and then to TiO 2 led by a reaction limiting step of oxidizer availability. Finally, Al undergoes oxidation via liquid boron oxide as well as gaseous oxygen. This study also underlines the crucial effect of the nanolayer morphology in the thin-film technology: when Al is sputter-deposited onto the TiB 2 layer, Al ions penetrate into the grain boundaries penalizing the TiB 2 reactivity. The results demonstrate the advantages of using TiB 2 fuel to improve the ignitability and combustion performance of Al based thermite and offers some means to finely tune their energetic properties.
Published: 2023

28. Interactions of Graphene Oxide and Few-Layer Graphene with the Blood−Brain Barrier

Author: Valentina Castagnola, Lieselot Deleye, Alice Podestà, Edra Jaho, Fabrizio Loiacono, Doriana Debellis, Martina Trevisani, Dinu Zinovie Ciobanu, Andrea Armirotti, Francesco Pisani, Emmanuel Flahaut, Ester Vazquez, Mattia Bramini, Fabrizia Cesca, Fabio Benfenati, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Ospedale Policlinico San Martino [Genoa], Università degli studi di Bari Aldo Moro = University of Bari Aldo Moro (UNIBA), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Universidad de Castilla-La Mancha = University of Castilla-La Mancha (UCLM), Italian Institute of Technology (IIT), The Italian Ministry of Foreign Affairs and International Cooperation (Grant Agreement No. MAE00694702021-05-20 to F.B.), and IRCCS Ospedale Policlinico San Martino, Genova, Italy (Ricerca Corrente and '5x1000' to F.B and V.C.)., and European Project: 881603,H2020,H2020-SGA-FET-GRAPHENE-2019, GrapheneCore3(2020)
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], Assembloids, Mechanical Engineering, General Materials Science, Bioengineering, General Chemistry, Graphene, Condensed Matter Physics, Blood−brain barrier, Uptake pathways, Tight junctions, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract: We thank Dr. Michele Dipalo (Istituto Italiano di Tecnologia, Genova, Italy) for help with Raman measurements. We also thank Ilaria Dallorto, Rossana Ciancio, Diego Moruzzo, and Arta Mehilli for administrative and technical help. The project has received funding from the European Union’s Horizon 2020 Research and Innovation Programme under Grant Agreement No. 881603 Graphene Flagship Core3 (to F.B.), the Italian Ministry of Foreign Affairs and International Cooperation (Grant Agreement No. MAE00694702021-05-20 to F.B.), and IRCCS Ospedale Policlinico San Martino, Genova, Italy (Ricerca Corrente and “5x1000” to F.B and V.C.)., Materials and methods and additional figures on materials characterization, in vitro experiments, imaging and mass spectrometry analysis. The Supporting Information is available free of charge at https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nano- lett.3c00377. Materials and methods and additional figures on materials characterization, in vitro experiments, imaging and mass spectrometry analysis (PDF) https://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/acs.nanolett.3c00377/suppl_file/nl3c00377_si_001.pdf Supplementary File P1: Full list of quantified proteins (XLSX) Supplementary File P2: Full sets of altered proteins (XLSX) Supplementary File P3: Full sets of altered proteins (XLSX), Thanks to their biocompatibility and high cargo capability, graphene-based materials (GRMs) might represent an ideal brain delivery system. The capability of GRMs to reach the brain has mainly been investigated in vivo and has highlighted some controversy. Herein, we employed two in vitro BBB models of increasing complexity to investigate the bionano interactions with graphene oxide (GO) and few-layer graphene (FLG): a 2D murine Transwell model, followed by a 3D human multicellular assembloid, to mimic the complexity of the in vivo architecture and intercellular crosstalk. We developed specific methodologies to assess the translocation of GO and FLG in a label-free fashion and a platform applicable to any nanomaterial. Overall, our results show good biocompatibility of the two GRMs, which did not impact the integrity and functionality of the barrier. Sufficiently dispersed subpopulations of GO and FLG were actively uptaken by endothelial cells; however, the translocation was identified as a rare event., European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Programme 881603, Ministry of Foreign Affairs and International Cooperation (Italy) MAE00694702021-05-20, IRCCS Ospedale Policlinico San Martino, Genova, Italy
Published: 2023

29. Définition des nanomatériaux : analyse, enjeux et controverses

Author: Flahaut, Emmanuel, Baeza-Squiban, Armelle, Devoille, Laurent, Douki, Thierry, Houdeau, Eric, Lacour, Stéphanie, Laurent, Brice, Masion, Armand, Peyron, Stéphane, Cadene, Anthony, Jomini, Stéphane, Niaudet, Aurélie, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Unité de Biologie Fonctionnelle et Adaptative (BFA (UMR_8251 / U1133)), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST ), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut des Sciences sociales du Politique (ISP), Université Paris Nanterre (UPN)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), Centre de Sociologie de l'Innovation i3 (CSI i3), Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut interdisciplinaire de l’innovation (I3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Montpellier (UM), Direction de l'Evaluation des Risques (DER), Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES), and Anses
Subjects: particules ultrafines, [SDV]Life Sciences [q-bio], nano-objects, definition, Nanomatériaux, nanoparticles, ultrafine particulate matter, nanoparticules, définition, Nanomaterials, nano-objets
Abstract: Citation suggérée : Anses. (2022). Définition des nanomatériaux : enjeux, analyse et controverses (Saisine n° 2018-SA-0168). Maisons-Alfort : Anses, 128 p.; L’utilisation croissante des substances à l’état nanoparticulaire dans des secteurs d’activité trèsvariés a conduit les pouvoirs publics à faire évoluer la réglementation nationale et européenne pour prendre en compte leurs spécificités.La caractéristique dimensionnelle de ces substances, susceptible de conférer aux matériaux despropriétés ou comportements particuliers, laisse également entrevoir de probables différences en matière d’évaluation du risque (toxicité – écotoxicité et devenir dans l’environnement). Alors que ces substances sont souvent développées pour leurs propriétés spécifiques et considérées comme des vecteurs d’innovation, l’état des connaissances concernant les effets potentiels de ces substances sur l’environnement et la santé demeure généralement insuffisant pour en évaluer les risques (Anses 2014).En l’absence d’une définition pleinement partagée permettant de définir le périmètre des objetsconcernés, une première étape vers une meilleure connaissance a consisté à harmoniser levocabulaire employé (nano-objets, agrégats, agglomérats, nanomatériaux manufacturés, etc.) via la normalisation dans un premier temps, puis à établir une définition et des critères permettant de caractériser ces substances tels que leur taille, leur distribution, leur surface spécifique, etc.Au niveau européen, la recommandation du 18 octobre 2011 de la Commission européenne (CE)relative à la définition des nanomatériaux (2011/696/UE) a servi de référence à plusieurs reprisesdans les différents textes législatifs. Celle-ci s’est appuyée sur les travaux du Scenihr (ScientificCommittee on Emerging and Newly Identified Health Risks) portés sur ce sujet et publiés en 2010(Scenihr 2010).La Commission européenne avait proposé de s’appuyer sur cette définition pour adapter cellefigurant dans le Règlement n°1169/2011 relatif à l’information du consommateur sur les denréesalimentaires, notamment en y introduisant le seuil de 50 % de particules en nombre. Cetteproposition a été rejetée par le Parlement européen au motif que rien ne justifiait l’introduction d’un tel seuil, inadapté en l’occurrence pour répondre à la demande d’information du consommateur. En conséquence, seule la définition figurant dans le règlement relatif aux nouveaux aliments, à laquelle renvoie le Règlement n°1169/2011, s’applique dans le cadre des contrôles opérés par la Direction générale de la consommation, de la concurrence et de la répression des fraudes (DGCCRF) pour s’assurer de la bonne information du consommateur sur le caractère nanométrique des ingrédients mis en œuvre. Cette définition ne comporte pas de seuil, de sorte qu’un ingrédient est déclaré « nano » dès lors que la présence de nanoparticules est avérée. Dans la pratique, selon la méthodologie de contrôle développée par le Service commun des laboratoires, un ingrédient est considéré correspondre à un nanomatériau lorsque 10 % au moins des particules en présence sont de taille nanométrique.Actuellement, la définition de « nanomatériau » peut différer d’un règlement européen à l’autre(règlements sur les produits biocides, sur les produits cosmétiques, sur les nouveaux aliments, sur l’information des consommateurs sur les denrées alimentaires, sur les dispositifs médicaux). Les travaux portant sur la révision des annexes du Règlement 1907/2006 « REACH » pour l’adapter aux substances sous forme nanoparticulaire ont été publiés en 2018 (Règlement UE 2018/1881). Le projet de texte de ces annexes a été voté par la Commission en comité le 26 avril 2018 et est entré en application le 1 er janvier 2020. Le texte se réfère à la recommandation de définition européenne.Les définitions actuelles proposées dans la recommandation de la Commission de 2011 et dans les différents règlements comportent des différences et des imprécisions (seuil de 50 % en nombre, taille, notions d’insolubilité ou de bio-persistance dans le règlement cosmétique, etc.), régulièrement mises en avant par les parties prenantes. Celles-ci souhaitent l’établissement d’une définition plus claire et harmonisée. La Commission européenne avait annoncé dans plusieurs communications relatives à cette recommandation son intention de la réviser avant décembre 2014 pour mieux prendre en compte les spécificités de ces substances, l’avancée des connaissances et préciser certains points de la définition.Le Joint Research Center (JRC), service de recherche de la Commission européenne, a publié en2014 un premier rapport comportant des propositions relatives aux critères pouvant être pris enconsidération pour définir les nanomatériaux (Rauscher et al. 2015). Plus récemment, en préparation de la proposition de définition par la Commission européenne, le JRC a publié début 2019 un document support définissant les termes et concepts utiles liés à la définition (Rauscher, Roebben, et al. 2019) puis un autre rapport relatif cette fois-ci aux techniques analytiques d’identification des nanomatériaux (Rauscher, Mech, et al. 2019).Après plusieurs phases de discussion engagées dès 2012, la Commission a ouvert une courtephase de consultation publique (du 06/05/2021 au 30/06/2021) afin de recueillir les avis quant aux propositions d’évolution de la définition européenne datant de 2011. Cette phase de consultation s’est achevée par la publication d’une nouvelle Recommandation de définition le 10 juin 2022.
Published: 2023

30. International Interlaboratory Comparison of Thermogravimetric Analysis of Graphene-Related Two-Dimensional Materials

Author: Pei Lay Yap, Farzaneh Farivar, Åsa K. Jämting, Victoria A. Coleman, Sam Gnaniah, Elisabeth Mansfield, Cheng Pu, Sandra Marcela Landi, Marcus Vinícius David, Emmanuel Flahaut, Mohammed Aizane, Michael Barnes, Mary Gallerneault, M. Dominique Locatelli, Sébastien Jacquinot, Carlton Gray Slough, Jörg Menzel, Stefan Schmölzer, Lingling Ren, Andrew J. Pollard, Dusan Losic, University of Adelaide, National Measurement Institute Australia (NMIA), National Physical Laboratory [Teddington] (NPL), National Institute of Standards and Technology [Boulder] (NIST), National Institute of Metrology [Beijing], Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), National Research Council of Canada (NRC), Université Grenoble Alpes (UGA), Département des Technologies des NanoMatériaux (DTNM), Laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux (LITEN), Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de L'Energie Solaire (INES), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and NETZSCH-Gerätebau GmbH
Subjects: Oxygen, [SPI]Engineering Sciences [physics], Mathematical methods, Two dimensional materials, Thermogravimetric analysis, Moisture, Analytical Chemistry, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract: International audience; Research on graphene-related two-dimensional (2D) materials (GR2Ms) in recent years is strongly moving from academia to industrial sectors with many new developed products and devices on the market. Characterization and quality control of the GR2Ms and their properties are critical for growing industrial translation, which requires the development of appropriate and reliable analytical methods. These challenges are recognized by International Organization for Standardization (ISO 229) and International Electrotechnical Commission (IEC 113) committees to facilitate the development of these methods and standards which are currently in progress. Toward these efforts, the aim of this study was to perform an international interlaboratory comparison (ILC), conducted under Versailles Project on Advanced Materials and Standards (VAMAS) Technical Working Area (TWA) 41 “Graphene and Related 2D Materials” to evaluate the performance (reproducibility and confidence) of the thermogravimetric analysis (TGA) method as a potential new method for chemical characterization of GR2Ms. Three different types of representative and industrially manufactured GR2Ms samples, namely, pristine few-layer graphene (FLG), graphene oxide (GO), and reduced graphene oxide (rGO), were used and supplied to ILC participants to complete the study. The TGA method performance was evaluated by a series of measurements of selected parameters of the chemical and physical properties of these GR2Ms including the number of mass loss steps, thermal stability, temperature of maximum mass change rate (Tp) for each decomposition step, and the mass contents (%) of moisture, oxygen groups, carbon, and impurities (organic and non-combustible residue). TGA measurements determining these parameters were performed using the provided optimized TGA protocol on the same GR2Ms by 12 participants across academia, industry stakeholders, and national metrology institutes. This paper presents these results with corresponding statistical analysis showing low standard deviation and statistical conformity across all participants that confirm that the TGA method can be satisfactorily used for characterization of these parameters and the chemical characterization and quality control of GR2Ms. The common measurement uncertainty for each parameter, key contribution factors were identified with explanations and recommendations for their elimination and improvements toward their implementation for the development of the ISO/IEC standard for chemical characterization of GR2Ms.
Published: 2023

31. Direct Liquid Reactor-Injector of Nanoparticles: A Safer-by-Design Aerosol Injection for Nanocomposite Thin-Film Deposition Adapted to Various Plasma-Assisted Processes

Author: Guillaume Carnide, Laura Cacot, Yohan Champouret, Vincent Pozsgay, Thomas Verdier, Adèle Girardeau, Marjorie Cavarroc, Andranik Sarkissian, Anne-Françoise Mingotaud, Constantin Vahlas, Myrtil Louise Kahn, Nicolas Naudé, Luc Stafford, Richard Clergereaux, Sciences et Ingénierie des Plasmas Réactifs et des Arcs (LAPLACE-ScIPRA), LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP), Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IDeAS - Interfaces Dynamiques et Assemblages Stimulables (IDeAS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Département de Physique [Montréal], Université de Montréal (UdeM), UCCS Équipe Catalyse Supramoléculaire, Unité de Catalyse et Chimie du Solide - UMR 8181 (UCCS), Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Artois (UA)-Centrale Lille-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Matériaux et Durabilité des constructions (LMDC), Safran Tech, Plasmionique (CANADA), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université de Lille, CNRS, Centrale Lille, ENSCL, Univ. Artois, Laboratoire de chimie de coordination [LCC], and LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie [LAPLACE]
Subjects: pulsed direct liquid reactor injector, nanocomposite thin films, nanoparticles, aerosols, plasma deposition, low-pressure discharges, dielectric barrier discharges, safer-by-design, Surfaces and Interfaces, Surfaces, Coatings and Films, Materials Chemistry, [CHIM]Chemical Sciences
Abstract: International audience; The requirements of nanocomposite thin films, having non-aggregated nanoparticles homogeneously dispersed in the matrix, have been realized using a new method of Direct Liquid Reactor-Injector (DLRI) of nanoparticles. In this approach, unlike conventional aerosol-assisted plasma deposition, the nanoparticles are synthesized before their injection as an aerosol into plasma. In our experiments, we have used two different plasma reactors, namely an asymmetric low-pressure RF plasma reactor and a parallel plate dielectric barrier discharge at atmospheric pressure. Our results have shown that DLRI can be easily coupled with various plasma processes as this approach allows the deposition of high-quality multifunctional nanocomposite thin films, with embedded nanoparticles of less than 10 nm in diameter. Hence, DLRI coupled with plasma processes meets the specifications for the deposition of multifunctional coatings.
Published: 2023

32. Thermal, rheological and electrical analysis of MWCNTs/epoxy matrices

Author: Philippe Olivier, Matthias Geistbeck, Patricia Parlevliet, Eric Dantras, Mathieu Fogel, Airbus (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France), Airbus Group [Germany], AIRBUS, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Clément Ader ( ICA ), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi ), Airbus [France], Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut Clément Ader (ICA), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Subjects: Materials science, Matériaux, Kinetics, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, 02 engineering and technology, D. RheologyB. Electrical properties, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Rheology, Electrical resistivity and conductivity, Thermal, Electrical analysis, Composite material, B. Curing, D. Rheology B. Electrical properties, General Engineering, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Epoxy, Epoxy matrix, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Condensed Matter::Soft Condensed Matter, Percolation, visual_art, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, A. Carbon Nanotubes, Ceramics and Composites, visual_art.visual_art_medium, 0210 nano-technology, A. Nano composites
Abstract: International audience; In this study, the cure kinetics, rheological and electrical behaviors of the MWCNTs/epoxy nanocomposites produced using a three-roll mill are studied. After defining the domain of linear response, the influence of temperature and MWCNTs on the shear viscosity has been investigated. The shear-thinning effect caused by adding CNTs to the epoxy matrix is more pronounced at increased temperature and MWCNT weight content. Furthermore, a mechanical manifestation of the percolation phenomenon may have been observed. At last the electrical conductivity was investigated to characterize the percolation behavior and determine the best CNT content/electrical properties ratio.
Published: 2015

33. Numerical modeling of thermal desorption mass spectroscopy (TDS) for the study of hydrogen diffusion and trapping interactions in metals

Author: J. Chêne, Christine Blanc, Eric Andrieu, Caitlin Hurley, Frantz Martin, Loïc Marchetti, Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (LECA), Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Laboratoire d'Etudes du Comportement à Long Terme des matériaux de conditionnement (LCLT), Département de recherche sur les Procédés et Matériaux pour les Environnements complexes (DPME), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Département de recherche sur les technologies pour l'enrichissement, le démantèlement et les déchets (DE2D), Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse ( LECA ), Département de Physico-Chimie ( DPC ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'Etudes du Comportement à Long Terme des matériaux de conditionnement ( LCLT ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Commissariat à l'Energie Atomique et aux énergies alternatives - CEA (FRANCE), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Subjects: Hydrogen, Renewable Energy, Sustainability and the Environment, Chemistry, Matériaux, [ SPI.MAT ] Engineering Sciences [physics]/Materials, Thermal desorption, Analytical chemistry, Energy Engineering and Power Technology, Thermodynamics, chemistry.chemical_element, Trapping, Condensed Matter Physics, Kinetic energy, Mass spectrometry, Spectral line, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, Diffusion, Fuel Technology, Numerical modeling, Diffusion (business), Thermal desorption mass spectroscopy, Hydrogen embrittlement
Abstract: International audience; Deriving the kinetic reaction constants associated with hydrogen diffusion and trapping in metals from thermal desorption mass spectroscopy (TDS) spectra proves to be complicated and the existing analysis methods are subject to debate. This article will provide a brief background of several commonly employed analysis techniques and discuss the necessity of a more complex and rigorous analysis method for the determination of the kinetic constants associated with hydrogen trapping interactions. Furthermore, a numerical simulation method will be proposed using the McNabb & Foster equations to fit experimental TDS spectra in order to derive both diffusion and trapping/detrapping parameters, including the respective pre-exponential constants and activation energies associated with these interactions in metals.
Published: 2015

34. Regulation of copper and iron homeostasis by metal chelators: A possible chemotherapy for Alzheimer’s disease

Author: Michel Nguyen, Bernard Meunier, Anne Robert, Yan Liu, Laboratoire de chimie de coordination ( LCC ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Clément Ader ( ICA ), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace ( ISAE-SUPAERO ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux ( IMT Mines Albi ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Toulouse III - Paul Sabatier ( UPS ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Guangdong University of Science and Technology ( GUST ), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), and Guangdong University of Science and Technology (GUST)
Subjects: Reducing agent, Metal ions in aqueous solution, Iron, chemistry.chemical_element, Nanotechnology, medicine.disease_cause, Alzheimer Disease, medicine, Organometallic Compounds, Homeostasis, Humans, [CHIM.COOR]Chemical Sciences/Coordination chemistry, Chelating Agents, Molecular Structure, Drug discovery, Clioquinol, [ CHIM.COOR ] Chemical Sciences/Coordination chemistry, Bioinorganic chemistry, General Medicine, General Chemistry, Copper Chelation, Copper, 3. Good health, chemistry, Biochemistry, Oxidative stress, medicine.drug
Abstract: International audience; With the increase of life expectancy of humans in more than two-thirds of the countries in the World, aging diseases are becoming the frontline health problems. Alzheimer's disease (AD) is now one of the major challenges in drug discovery, since, with the exception of memantine in 2003, all clinical trials with drug candidates failed over the past decade. If we consider that the loss of neurons is due to a high level of oxidative stress produced by nonregulated redox active metal ions like copper linked to amyloids of different sizes, regulation of metal homeostasis is a key target. The difficulty for large copper-carrier proteins to directly extract copper ions from metalated amyloids might be considered as being at the origin of the rupture of the copper homeostasis regulation in AD brains. So, there is an urgent need for new specific metal chelators that should be able to regulate the homeostasis of metal ions, specially copper and iron, in AD brains.As a consequence of that concept, chelators promoting metal excretion from brain are not desired. One should favor ligands able to extract copper ions from sinks (amyloids being the major one) and to transfer these redox-active metal ions to copper-carrier proteins or copper-containing enzymes. Obviously, the affinity of these chelators for the metal ion should not be a sufficient criterion, but the metal specificity and the ability of the chelators to release the metal under specific biological conditions should be considered.Such an approach is still largely unexplored. The requirements for the chelators are very high (ability to cross the brain?blood barrier, lack of toxicity, etc.), few chemical series were proposed, and, among them, biochemical or biological data are scarce. As a matter of fact, the bioinorganic pharmacology of AD represents less than 1% of all articles dedicated to AD drug research. The major part of these articles deals with an old and rather toxic drug, clioquinol and related analogs, that do not efficiently extract copper from soluble amyloids.We have designed and developed new tetradendate ligands such as 21 and PA1637 based on bis(8-aminoquinolines) that are specific for copper chelation and are able to extract copper(II) from amyloids and then can release copper ion upon reduction with a biological reducing agent. These studies contribute to the understanding of the physicochemical properties of the tetradentate copper ligands compared with bidentate ligands like clioquinol. One of these copper ligands, PA1637, after selection with a nontransgenic mouse model that is able to efficiently monitor the loss of episodic memory, is currently under preclinical development.
Published: 2015

35. Dislocation mechanisms in a zirconium alloy in the high-temperature regime: An in situ TEM investigation

Author: Martin Rautenberg, Daniel Caillard, Xavier Feaugas, Physique de la Plasticité et Métallurgie (CEMES-PPM), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement - UMR 7356 (LaSIE), Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales ( CEMES ), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement ( LaSIE ), Université de La Rochelle ( ULR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université de La Rochelle (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Subjects: Materials science, Polymers and Plastics, Mobile dislocations, Matériaux, Dislocations, Mechanical properties, Dislocation mechanisms, In situ processing, Strain, Stress (mechanics), Condensed Matter::Materials Science, Dynamic strain aging, Pinning points, High temperature creep, Zirconium alloys, [PHYS]Physics [physics], [ PHYS ] Physics [physics], Condensed matter physics, Zirconium alloy, Metals and Alloys, Strain rate, In-situ transmission electron microscopies, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Dislocation motion, Crystallography, Dislocations (crystals), Peierls stress, High temperature mechanical properties, Ceramics and Composites, In situ transmission electron microscopy, High-temperature regime, Zirconium, Dislocation, Burgers vector, Transmission electron microscopy
Abstract: cited By 7; International audience; Dislocation mechanisms responsible for the high-temperature mechanical properties of a Zr alloy have been investigated using in situ straining experiments between 250 °C and 450 °C. At 250 °C and 300 °C, the results show a steady and homogeneous dislocation motion in prismatic planes, with little cross-slip in the pyramidal and/or basal planes. At 350 °C, the kinetics of mobile dislocations becomes very jerky and inhomogeneous, in agreement with a dynamic strain aging mechanism. Above this temperature, the motion is again steady and homogeneous. Extensive cross-slip forms super-jogs which are efficient pinning points against the glide motion. These super-jogs move by glide along the Burgers vector direction, never by climb. The glide velocity between super-jogs is linear as a function of the total driving stress (applied stress minus line-tension stress due to dislocation curvature), in agreement with the solute dragging mechanism. The origin of the stress-strain rate dependence with an exponent larger than unity is then discussed. © 2015 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
Published: 2015

36. From ZIF-8@Al2O3Composites to Self-Supported ZIF-8 One-Dimensional Superstructures

Author: Marion Gualino, Nans Roques, Jean-Pascal Sutter, Laurent Arurault, Stéphane Brandès, Laboratoire de chimie de coordination ( LCC ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne [Dijon] ( ICMUB ), Université de Bourgogne ( UB ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux ( CIRIMAT ), Institut National Polytechnique [Toulouse] ( INP ) -Université Paul Sabatier - Toulouse 3 ( UPS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Ecole Nationale de l'Aviation Civile - ENAC (FRANCE), Ecole Nationale Supérieure de Formation de l'Enseignement Agricole - ENSFEA (FRANCE), Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse - ENVT (FRANCE), Ecole d'Ingénieurs de Purpan - EIP (FRANCE), Ecole nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux - IMT Mines Albi (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT (FRANCE), Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse - INSA (FRANCE), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace - ISAE-SUPAERO (FRANCE), Université de Bourgogne - UB (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université Toulouse - Jean Jaurès - UT2J (FRANCE), Université Toulouse 1 Capitole - UT1 (FRANCE), Toulouse Business School - TBS (FRANCE), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut de Chimie Moléculaire de l'Université de Bourgogne [Dijon] (ICMUB), Université de Bourgogne (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: Materials science, Matériaux, Microporous ZIF-8, 02 engineering and technology, [CHIM.INOR]Chemical Sciences/Inorganic chemistry, 010402 general chemistry, Chimie inorganique, 01 natural sciences, Matrix (mathematics), [ CHIM.CRIS ] Chemical Sciences/Cristallography, [CHIM.CRIS]Chemical Sciences/Cristallography, General Materials Science, 1D superstructure, Composite material, Dissolution, Anodic Aluminum Oxide, Alumina membrane, [ CHIM.INOR ] Chemical Sciences/Inorganic chemistry, General Chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, MOFs, 0104 chemical sciences, Cristallographie, Polymères, [ CHIM.POLY ] Chemical Sciences/Polymers, Membrane, [CHIM.POLY]Chemical Sciences/Polymers, Nanocrystal, [ CHIM.MATE ] Chemical Sciences/Material chemistry, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Efficient preparation of composite materials consisting of ZIF-8 nanocrystals embedded inside the channels of macroporous anodic aluminum oxide membranes is reported. 1-D self-supported ZIF-8 superstructures are recovered through matrix dissolution.
Published: 2015

37. Powder bed selective laser processing (sintering / melting) of Yttrium Stabilized Zirconia using carbon-based material (TiC) as absorbance enhancer

Author: Urruth, Giovanni, Maury, Delphine, Voisin, Christophe, Baylac, Vincent, Grossin, David, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Marion Technologies, and European Project: 764935,DOC 3D Printing
Subjects: Yttrium stabilized zirconia, Selective laser sintering, Additive manufacturing, Powder bed fusion, Materials Chemistry, Ceramics and Composites, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.INOR]Chemical Sciences/Inorganic chemistry, Titanium carbide
Abstract: International audience; This study aimed to process 8 mol.% yttrium stabilized zirconia by powder bed selective laser processing, as well known as selective laser sintering / melting. Titanium carbide was used as absorbance enhancer to a Nd:YAG laser. Titanium carbide was chosen for having the lowest weight / absorbance ratio among four additive options: silicon carbide, carbon black, graphite, and titanium carbide. Several trials were performed using 0,25 wt.% of titanium carbide as absorbance enhancer of 8 mol.% yttrium stabilized zirconia, testing different laser powers, laser speeds, laser strategies, hatch distances and designs. A window of optimized parameters was identified within the study conditions, capable of manufacturing parts with high relative density. In addition, challenges and technical aspects are discussed by analyzing the observed phenomena.
Published: 2022

38. Coordination of Ethylamine on Small Silver Clusters: Structural and Topological (ELF, QTAIM) Analyses

Author: Corinne Lacaze-Dufaure, Yann Bulteau, Nathalie Tarrat, David Loffreda, Pierre Fau, Katia Fajerwerg, Myrtil L. Kahn, Franck Rabilloud, Christine Lepetit, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Chimie - UMR5182 (LC), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Physico-chimie théorique (THEOCHEM), Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Silver, Energy, Ag clusters, Metal clusters, Ligands, DFT, Ag-N and Ag-Ag bond energies, ELF and QTAIM topological analyses, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials, [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, Inorganic Chemistry, geometrical 2D/3D transition, Mathematical methods, [CHIM.COOR]Chemical Sciences/Coordination chemistry, [SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering, Ethylamine, Physical and Theoretical Chemistry
Abstract: International audience; Amine ligands are expected to drive the organization of metallic centers as well as the chemical reactivity of silver clusters early growing during the very first steps of the synthesis of silver nanoparticles via an organometallic route. Density functional theory (DFT) computational studies have been performed to characterize the structure, the atomic charge distribution, and the planar two-dimensional (2D)/three-dimensional (3D) relative stability of small-size silver clusters (Agn, 2 ≤ n ≤ 7), with or without an ethylamine (EA) ligand coordinated to the Ag clusters. The transition from 2D to 3D structures is shifted from n = 7 to 6 in the presence of one EA coordinating ligand, and it is explained from the analysis of the Ag–N and Ag–Ag bond energies. For fully EA saturated silver clusters (Agn–EAn), the effect on the 2D/3D transition is even more pronounced with a shift between n = 4 and 5. Subsequent electron localization function (ELF) and quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) topological analyses allow for the fine characterization of the dative Ag–N and metallic Ag–Ag bonds, both in nature and in strength. Electron transfer from ethylamine to the coordinated silver atoms induces an increase of the polarization of the metallic core.
Published: 2022

39. RAFT Polymerization of N-Methyl-N-vinylacetamide and Related Double Hydrophilic Block Copolymers

Author: Alexis Dupre--Demorsy, Olivier Coutelier, Mathias Destarac, Clémence Nadal, Valérie Bourdon, Tsuyoshi Ando, Hiroharu Ajiro, Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), P3R - Polymères de Précision par Procédés Radicalaires (P3R), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: Inorganic Chemistry, Polymers and Plastics, Organic Chemistry, Materials Chemistry, [CHIM]Chemical Sciences
Abstract: International audience
Published: 2022

40. Composite Mn–Co electrode materials for supercapacitors: why the precursor's morphology matters!

Author: Ronan Invernizzi, Alexia Lemoine, Lénaïc Madec, François Weill, Marie-Anne Dourges, Céline Tang, Domitille Giaume, Isabelle Baraille, Pierre Louis Taberna, Delphine Flahaut, Jacob Olchowka, Liliane Guerlou-Demourgues, Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB), Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Aix Marseille Université (AMU)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les materiaux (IPREM), Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Moléculaires (ISM), Université Montesquieu - Bordeaux 4-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1 (UB)-École Nationale Supérieure de Chimie et de Physique de Bordeaux (ENSCPB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Advanced Lithium Energy Storage Systems - ALISTORE-ERI (ALISTORE-ERI), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), The authors would like to thank AID as well as Bordeaux INP for financial support (PhD funding and research fees). The authors thank also Région Nouvelle Aquitaine and the French National Research Agency (STORE-EX Labex Project ANR-10-LABX-76-01) for financial support and fruitful discussions., and ANR-10-LABX-0076,STORE-EX,Laboratory of excellency for electrochemical energy storage(2010)
Subjects: General Engineering, General Materials Science, Bioengineering, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, General Chemistry, Atomic and Molecular Physics, and Optics
Abstract: International audience; In the energy storage field, an electrode material must possess both good ionic and electronic conductivities to perform well, especially when high power is needed. In this context, the development of composite electrode materials combining an electrochemically active and good ionic conductor phase with an electronic conductor appears as a perfectly adapted approach to generate a synergetic effect and optimize the energy storage performance. In this work, three layered MnO2 phases with various morphologies (veals, nanoplatelets and microplatelets) were associated with electronic conductor cobalt oxyhydroxides with different platelet sizes (~20 nm vs 70 nm wide), to synthesize 6 different composites by exfoliation and restacking process. The influence of precursors’ morphology on the distribution between the Mn and Co objects within the composites was carefully investigated and correlated to the electrochemical performance of the final restacked material. Overall, the best performing restacked composite was obtained by combining MnO2 possessing a veal morphology with the smallest cobalt oxyhydroxide nanoplatelets, leading to the most homogeneous distribution of the Mn and Co objects at the nanoscale. More generally, the aim of this work is to understand how the size and morphology of the precursors building blocks influence their distribution homogeneity within the final composite and to find the most compatible building blocks to reach a homogenous distribution at nanoscale.
Published: 2022

41. Synthesis of NiFeOx nanocatalysts from metal–organic precursors for the oxygen evolution reaction

Author: Quyen T. Nguyen, Francois Robert, Vincent Colliere, Pierre Lecante, Karine Philippot, Jérome Esvan, Phong D. Tran, Catherine Amiens, Laboratoire de chimie de coordination (LCC), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Science and Technology of Hanoi (USTH), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), CNRS, Université de Toulouse – Paul-Sabatier, National Foundation for Science and Technology Development (NAFOSTED-Viet Nam) (grant number 103.99-2019.328), Région Occitanie (ALDOCT000355), and ANR-17-CE07-0022,NobleFreeCat,Nanoparticules bimétalliques sans métal noble pour l'hydrogénation des sucres(2017)
Subjects: Inorganic Chemistry, Oxygen evolution reaction, Watersplitting, [CHIM.COOR]Chemical Sciences/Coordination chemistry, Electro-catalysis, Bimetallic nanoparticles
Abstract: International audience; Production of hydrogen from a renewable source that is water requires the development of sustainable catalytic processes. This implies, among others, developing efficient catalytic materials from abundant and low-cost resources and investigating their performance, especially in the oxidation of water as this half-reaction is the bottleneck of the water splitting process. For this purpose, NiFe-based nanoparticles with sizes ca. 3–4 nm have been synthesized by an organometallic approach and characterized by complementary techniques (WAXS, TEM, STEM-HAADF, EDX, XPS, and ATR-FTIR). They display a Ni core and a mixed Ni–Fe oxide shell. Once deposited onto FTO electrodes, they have been assessed in the electrocatalytic oxygen evolution reaction under alkaline conditions. Three different Ni/Fe ratios (2/1, 1/1 and 1/9) have been studied in comparison with their monometallic counterparts. The Ni2Fe1 nanocatalyst displayed the lowest overpotential (320 mV at j = 10 mA cm−2) as well as excellent stability over 16 h.
Published: 2022

42. Pioneering insights into the superior performance of titanium as a fuel in energetic materials

Author: Tao Wu, Vidushi Singh, Baptiste Julien, Christophe Tenailleau, Alain Estève, Carole Rossi, Équipe Nano-ingénierie et intégration des oxydes métalliques et de leurs interfaces (LAAS-NEO), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and subvention 832889 - PyroSafe
Subjects: Titanium, [SPI]Engineering Sciences [physics], thin film, General Chemical Engineering, Environmental Chemistry, reactive materials, [CHIM]Chemical Sciences, nanolaminates, General Chemistry, ignition and combustion, Industrial and Manufacturing Engineering
Abstract: International audience; In this work, for the first time, the spotlight was shined on an in-depth understanding of the reaction mechanism of nanoTi-based thermite. It was found that adding nanoTi into thermite can improve the combustion efficiency and lower the ignition temperature on Al based nanothermites. This experimental study aims at establishing the mechanisms driving this improvement by quantitatively analyzing the oxidation of Ti in contact with a strong oxidizer, such as CuO. Magnetron-sputtered CuO/Ti nanothermites were prepared, partially reacted and characterized using microscopy, differential scanning calorimetry, spectroscopy and X-ray diffractometric. Results show that ∼ 70 % of the heat of reaction of the Ti/CuO system is released within a single strong exotherm at 430 °C, thus confirming the early and fast Ti oxidation. High-resolution electronic microscopy reveals that titania, terminal reaction oxide, is grown and propagates into the Ti layer, driven by the diffusion/reaction of oxygen atoms released by CuO at 300 °C. Spectroscopy measurements show that CuO/Ti redox reaction undergoes a two-step oxidation process: at 300 °C, Ti is first oxidized into TiO and further oxidized into crystalline TiO2 at 500 °C. This study confirms that Ti can be of great interest in addition or replacement of Al in nanothermites, for applications where it is desirable to lower the ignition temperature. Adding two CuO/Ti bilayers prior to the deposition of CuO/Al multilayers allows decreasing ignition time below the ms (200 µs) against 15 ms without CuO/Ti. Also, a burn rate enhancement factor of × 3, and a reduction of the ignition delay by × 700 is obtained when replacing Al with Ti in standard CuO/Al multilayers.
Published: 2023

43. In Situ Synthesis of MXene with Tunable Morphology by Electrochemical Etching of MAX Phase Prepared in Molten Salt

Author: Liyuan Liu, Hannes Zschiesche, Markus Antonietti, Mathieu Gibilaro, Pierre Chamelot, Laurent Massot, Patrick Rozier, Pierre‐Louis Taberna, Patrice Simon, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Aix Marseille Université (AMU)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), Max Planck Institute of Colloids and Interfaces, Max-Planck-Gesellschaft, Laboratoire de Génie Chimique (LGC), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Subjects: Renewable Energy, Sustainability and the Environment, Electrochemical etching, Molten salts approach, Li-ion batteries, General Materials Science, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Max, MXenes
Abstract: MXenes, a rapidly growing family of 2D transition metal carbides, carbonitrides, and nitrides, are one of the most promising high-rate electrode materials for energy storage. Despite the significant progress achieved, the MXene synthesis process is still burdensome, involving several procedures including preparation of MAX, etching of MAX to MXene, and delamination. Here, a one-pot molten salt electrochemical etching (E) method is proposed to achieve Ti2C MXene directly from elemental substances (Ti, Al, and C), which greatly simplifies the preparation process. In this work, different carbon sources, such as carbon nanotubes (CNT) and reduced graphene oxide (rGO), are reacted with Ti and Al micro-powders to prepare Ti222CTx MXene in low-cost LiCl-KCl. The introduction of the O surface group via further ammonium persulfate (APS) treatment can act in concert with Cl termination to activate the pseudocapacitive redox reaction of Ti2CClyOz in the non-aqueous electrolyte, resulting in a Li+ storage capacity of up to 857 C g−1 (240 mAh g−1) with a high rate (86 mAh g−1 at 120 C) capability, which makes it promising for use as an anode material for fast-charging batteries or hybrid devices in a non-aqueous energy storage application.
Published: 2023

44. Water-soluble NHC Pd/Ni bimetallic nanoparticles for H/D exchange in aromatic amino-acids

Author: Oscar Suárez-Riaño, Gabriel Mencia, Simon Tricard, Jerome Esvan, Pier-Francesco Fazzini, Bruno Chaudret, Edwin A. Baquero, Universidad Nacional de Colombia [Bogotà] (UNAL), Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Fédération de recherche « Matière et interactions » (FeRMI), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: [SPI]Engineering Sciences [physics], Materials Chemistry, Metals and Alloys, Ceramics and Composites, General Chemistry, Catalysis, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract: Labelling of amino-acids is important for the production of deuterated proteins. However, aromatic amino-acid reduction is a common undesired process with noble-metal nanocatalysts. In this work, we describe a new NHC-stabilized water-soluble Pd/Ni system able to perform H/D exchange reactions in an enantiospecific fashion without reducing the aromatic ring of phenylalanine and tyrosine thanks to a synergetic Pd-Ni effect.
Published: 2023

45. Synthesis of MAX Phase Nanofibers and Nanoflakes and the Resulting MXenes

Author: Shao, Hui, Luo, Sha, Descamps‐Mandine, Armel, Ge, Kangkang, Lin, Zifeng, Taberna, Pierre‐Louis, Gogotsi, Yury, Simon, Patrice, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Aix Marseille Université (AMU)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), Lanzhou University, Centre de microcaractérisation Raimond Castaing (Centre Castaing), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Sichuan University [Chengdu] (SCU), and Drexel University
Subjects: nanoflakes, nanosized multilayered MXene, [SPI]Engineering Sciences [physics], Layered ternary carbide, molten salt, nanofibers, MAX phase, pseudocapacitive Li-ion storag, [SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials
Abstract: International audience; Layered ternary carbides and nitrides, also known as MAX phases, have attracted enormous attention for many applications, especially as precursors to produce 2D metal carbides and nitrides called MXenes. However, it is still challenging to tune and control the shape/morphology of MAX phase particles at the nanoscale, as they are typically manufactured as large grains using ceramic technology. Herein, nanostructured Ti-Al-C MAX phases with fine-tuned morphology of nanofibers and nanoflakes are prepared by using 1D and 2D carbon precursors at a synthesis temperature of 900 °C. The nanostructured MAX phases are used as precursors to produce nanosized multilayered MXenes, with a considerably shorter etching time and a low reaction temperature. These nanosized MXenes exhibit good electrochemical lithium-ion storage properties and a pseudocapacitive electrochemical signature. The obtained Ti2CTx MXene electrode can deliver delithiation capacity of 300 mAh g−1 at low rates and 100 mAh g−1 when the lithiation/delithiation cycle happens within 30 s. Availability of nanoscale MAX phases and MXene nanoflakes with small lateral size may open new opportunities for both classes of materials.
Published: 2023

46. On the synthesis and potential benefit of Na-rich P-type layered oxides for high power Na-ion batteries

Author: Charrad, Ghassen, Harmel, Justine, Berthelot, Romain, Taberna, Pierre-Louis, Simon, Patrice, Rozier, Patrick, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Aix Marseille Université (AMU)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM), and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)
Subjects: soft chemistry synthesis, P-type cathode, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [CHIM.OTHE]Chemical Sciences/Other, Na-ion battery
Abstract: International audience; Layered oxides with the general composition Na x MO 2 (M=transition metal) have attracted a lot of attention for their composition diversity and promising electrochemical performances as positive electrode for sodium-ion batteries. P-type compositions offer power capabilities owing to the fast diffusion of sodium cations but are plagued by limited specific capacities because of the nominal low amount of sodium in the structure. Therefore, sodium enriching of P-type structure is consequently of interest to propose electrode candidates combining high energy density and high power capabilities. Herein co-precipitation syntheses of sodium-rich P-type Na x Mn 2/3 Ni 1/3 O 2 and Na x Mn 1/2 Ni 1/2 O 2 have been attempted and the synthesis mechanism carefully monitored by Xrays diffraction follow up in temperature. The optimization of the synthesis protocol led to stabilize only P3-type single-phases. The combination of several characterization techniques shows that the actual Na content is limited to x=0.8 far from targeted stoichiometry but still higher than conventionally reported for most of P3-type layered oxides. The investigation of the electrochemical behavior of Na-rich P3-type compounds shows that they behave similarly to stable P2-type and O3-type homologue used as reference. Consequently, efficiency of highly sodiated P3-type layered oxides as a way to combine high energy density and power capabilities is questioned while the interest in stabilizing Na-rich P2-type remains an open question.
Published: 2023

47. Applicability of OECD TG 201, 202, 203 for the aquatic toxicity testing and assessment of 2D Graphene material nanoforms to meet regulatory needs

Author: M. Connolly, G. Moles, F. Candotto Carniel, M. Tretiach, G. Caorsi, E. Flahaut, B. Soula, E. Pinelli, L. Gauthier, F. Mouchet, J.M. Navas, Connolly, M., Moles, G., Candotto Carniel, F., Tretiach, M., Caorsi, G., Flahaut, E., Soula, B., Pinelli, E., Gauthier, L., Mouchet, F., Navas, J. M., Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria = National Institute for Agricultural and Food Research and Technology (INIA), Università degli studi di Trieste = University of Trieste, Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), European Commission, and Comunidad de Madrid
Subjects: fish, algae, 2D graphene nanoforms, acute aquatic toxicity, Daphnia spp, Materials Science (miscellaneous), Public Health, Environmental and Occupational Health, [SDV.TOX.ECO]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, Safety, Risk, Reliability and Quality, Safety Research, 2D graphene nanoform
Abstract: 31 Pág. Departamento de Medio Ambiente y Agronomía, Tests using algae and/or cyanobacteria, invertebrates (crustaceans) and fish form the basic elements of an ecotoxicological assessment in a number of regulations, in particular for classification of a substance as hazardous or not to the aquatic environment according to the Globally Harmonised System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS-CLP) (GHS, 2022) and the REACH regulation (Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals, EC, 2006). Standardised test guidelines (TGs) of the Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) are available to address the regulatory relevant endpoints of growth inhibition in algae and cyanobacteria (TG 201), acute toxicity to invertebrates (TG 202), and acute toxicity in fish (TG 203). Applying these existing OECD TGs for testing two dimensional (2D) graphene nanoforms may require more attention, additional considerations and/or adaptations of the protocols, because graphene materials are often problematic to test due to their unique attributes. In this review a critical analysis of all existing studies and approaches to testing used has been performed in order to comment on the current state of the science on testing and the overall ecotoxicity of 2D graphene materials. Focusing on the specific tests and available guidance's, a complete evaluation of aquatic toxicity testing for hazard classification of 2D graphene materials, as well as the use of alternative tests in an integrated approach to testing and assessment, has been made. This information is essential to ensure future assessments generate meaningful data that will fulfil regulatory requirements for the safe use of this "wonder" material., GrapheneCore3 - This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No. 881603 of the Graphene Flagship. Mona Connolly has received financing granted by the Community of Madrid (2018T2/AMB-11392, Mode 2, Young Doctor Recruitment). Giada Caorsi has also received financing from the Graphene Flagship Core 3 project “Safegraph” funded by the European Commission (Framework Partnership Agreement No. 649953)
Published: 2023

48. Historical primers and paints used for aeronautical protection and colouring during WWII: A multi-techniques approach on archaeological parts

Author: Camille Montané, Cecilia Velino, Emma André, Maëlenn Aufray, Florence Gayet, Luc Robbiola, Chantal Brouca-Cabarrecq, Philippe Sciau, Magali Brunet, Matériaux Multi-fonctionnels et Multi-échelles (CEMES-M3), Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), University of Bologna/Università di Bologna, Chimie Agro-Industrielle (CAI), Ecole nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques (ENSIACET), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Travaux et recherches archéologiques sur les cultures, les espaces et les sociétés (TRACES), École des hautes études en sciences sociales (EHESS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-20-JPIC-0001,PROCRAFT,Protection et conservation du patrimoine aéronautique(2020)
Subjects: Archeology, primer, paint, Chemistry (miscellaneous), Materials Science (miscellaneous), aluminium alloys, Conservation, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, [SHS.MUSEO]Humanities and Social Sciences/Cultural heritage and museology, General Economics, Econometrics and Finance, historical aircraft, Spectroscopy, nitrocellulose paint
Abstract: International audience; Aeronautics for military or civil applications effectively pushed scientists, engineers and industrial leaders to invent and produce increasingly efficient materials. Aluminium alloys are among the most important strategic materials used in aircraft manufacturing. Consequently, so are the protective coatings (primers and paints). After decades of burial, World War II (WWII) wrecks provide a tremendous amount of archaeological information on this period of intense technological research. In this article, the original protective coatings of ten samples collected on WWII wrecks and one collection aircraft were studied. Information was retrieved thanks to a multi-techniques approach: SEM-EDS, Raman spectroscopy and XRD to identify the nature of the mineral compounds (fillers and pigments) and FTIR, Py-GC-MS and NMR to identify the organic binders of the paints and primers. This information will help conserve this valuable 20 th century Industrial Heritage.
Published: 2023

49. Luminescence and structural properties of europium doped titania in the 600–750 °C range

Author: Nicolas Alonso, Étienne Copin, Florence Ansart, Yannick Le Maoult, Thierry Sentenac, Philippe Brevet, Sandrine Duluard, Safran Helicopter Engines, Institut Clément Ader (ICA), Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université de Toulouse (UT)
Subjects: Biomaterials, Thermal sensor, Raman spectroscopy, Materials Chemistry, Ceramics and Composites, TiO2, Sol-gel process, Structural modifications, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, Photoluminescence, Electronic, Optical and Magnetic Materials
Abstract: International audience; In this study, europium doped titania nanophosphors are synthetized and characterize in order to understand the relationship between structural changes induced by heat treatments and luminescence properties. After heat treatments, phase changes are observed between 600 °C and 700 °C and characterized using X-ray diffraction and Raman spectroscopy. These phase changes include the anatase – rutile transition and the apparition of secondary phases such as europium oxide and pyrochlore phase (Eu2Ti2O7). Along with the phase changes and crystallite size evolution, the luminescence intensity of the 5D0→ 7F2 transition and the lifetime decay are measured after green laser excitation (532 nm). The europium concentration is a key parameter to obtain a monotone and bijective relationship between the temperature and the luminescence behavior.
Published: 2023

50. On the key role of electrolyte-electrode van der Waals interactions in the simulation of ionic liquids-based supercapacitors

Author: Camille Bacon, Alessandra Serva, Céline Merlet, Patrice Simon, Mathieu Salanne, Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E), Aix Marseille Université (AMU)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP ), Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Institut Universitaire de France (IUF), and Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
Subjects: [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, General Chemical Engineering, Electrochemistry, [CHIM.OTHE]Chemical Sciences/Other
Abstract: International audience; The performance of supercapacitors is governed by the structure and dynamics of ions at the solid/liquid interface. At the molecular scale, these properties result from a subtle combination of electrolyte-electrolyte and electrolyte-electrode interactions. Although the former are well captured by conventional force fields, validated against experiments, the latter are much more difficult to parameterize accurately. In this work, by using constant potential classical molecular dynamics, we investigate the effect of the strength of the electrode-electrolyte van der Waals interactions on the interfacial properties for a system composed of the 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ionic liquid and a graphite electrode. We show that stronger van der Waals interactions lead to a decrease in the exchange of co-ions by counter-ions with the increase of potential difference and, thus, to a lower capacitance of the devices. The ion exchange dynamics is strongly affected, but the charging rate remains constant over the whole range of studied parameters. This study emphasizes the need for a careful parameterization of force fields for electrode materials in future classical molecular dynamics studies.
Published: 2022

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