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High entropy alloys form a new branch of material science since their first definition by Yeh et. al. in 2004. Coatings made from high entropy alloy nitrides (HEAN) show interesting properties for the machining field, especially regarding hardness and oxidation resistance. In this study, the mechanical properties and oxidation resistance of HEAN coatings (AlCrTiV)N, (AlCrTiZr)N, (AlCrVZr)N and (AlTiVZr)N synthetized through cathodic arc deposition with various bias voltage are investigated. All coatings are solid solutions, monophasic for (AlCrTiV)N and biphasic with a ZrN phase for the others, with FCC structures textured along the (111) plans. (AlTiVZr)N coatings show the lowest oxidation resistance with important scaling at 600 °C and (AlCrTiV)N coatings show the highest up to 800 °C. The highest hardness value is reached by all four HEAN compositions around 40 GPa. The lowest friction coefficient is 0.44 and reached by the (AlCrTiV)N coating deposited at 100 V while the lowest wear rate is 2.6 . 10⁻⁷ mm³.N⁻¹.m⁻¹ reached by the (AlCrVZr)N coating deposited at 150 V. Theses mechanical properties slightly decrease avec annealing at 600 °C for 2 hours in air, the bulk of most samples reaching a hardness of 34 GPa. The HEAN coatings, especially (AlCrTiV)N and (AlCrVZr)N, show interesting properties for the machining industry. A prototype of a compact cathodic arc sputtering machine is also developed in this study. The development stages as well as the multilayered TiN/TiAlN coatings synthesized in this prototype with various configurations are also investigated and show promising results for small scale machining coatings quick deposition.; Les alliages à haute entropie forment un nouveau pan de la science des matériaux depuis leur définition par Yeh et. al. en 2004. Les revêtements en nitrure d'alliage à haute entropie (HEAN) présentent des propriétés, notamment en termes de dureté et de résistance à l'oxydation, particulièrement intéressantes pour le milieu de l'usinage. Dans cette étude, les propriétés mécaniques et la résistance à l'oxydation des revêtements HEANs (AlCrTiV)N, (AlCrTiZr)N, (AlCrVZr)N et (AlTiVZr)N déposés par évaporation par arc cathodique à différentes tensions de polarisation sont investiguées. Les revêtements sont des solutions solides de structures CFC texturées selon les plans (111), monophasée pour (AlCrTiV)N et biphasée avec une phase de ZrN dans les autres. Des quatre compositions, seuls les revêtements (AlTiVZr)N présentent une faible résistance à l'oxydation avec un écaillage important dès 600 °C. A l'inverse, les revêtements (AlCrTiV)N présentent une grande résistance à l'oxydation jusqu'à 800 °C. Les quatre HEANs atteignent une dureté maximal d'environ 40 GPa. Le coefficient de frottement le plus bas est 0,44, atteint par l'échantillon (AlCrTiV) déposé à 100 V de tension de polarisation et le taux d'usure le plus faible est 2,6 .10⁻⁷ mm³.N⁻¹.m⁻¹, atteint par l'échantillon (AlCrVZr)N déposé à 150 V. Ces propriétés mécaniques diminuent faiblement après un recuit à 600 °C sous air pendant 2 heures, la dureté à l'intérieur de la majorité des revêtements atteignant 34 GPa. Les HEANs (AlCrTiV)N et (AlCrVZr)N, en particulier, peuvent être intéressant pour le milieu de l'usinage. Un prototype de machine compacte de dépôt par évaporation par arc cathodique est également développé. Les étapes du développement et les revêtements multicouches TiN/TiAlN déposés dans ce prototypes en faisant varier sa configuration sont également investigués et forment une preuve de concept pour le dépôt rapide à petite échelle de revêtements pour l'usinage.

L’imitation de la dorure véritable par le biais d’un vernis transparent et coloré - ne contenant aucune particule d’or - est une pratique fréquente au XIXe siècle sur les bronzes d’ameublement. L’attention portée à ces revêtements découle de deux problématiques inextricablement liées : l’absence d’une étude historique approfondie permettant de déterminer leur possible intérêt patrimonial, les bronzes vernis étant relégués jusqu’à présent au second plan dans l’historiographie des bronzes décoratifs français et, d’autre part, la conservation des vernis qui pourrait être argumentée grâce aux résultats d’une telle analyse. Afin d’apporter des réponses, une recherche interdisciplinaire à partir de sources textuelles et matérielles a été menée. Elle se veut comparative, puisque le vernissage doit se mesurer aux techniques de dorure véritable, elles-mêmes évolutives, que l’on cherche à imiter. Le premier axe retrace l’origine de cette pratique et l’évolution qu’elle subit du point de vue des acteurs impliqués, des matériaux, outils, gestes et procédés employés. Le second axe traite de la place du bronze verni au sein de l’économie française et de la concurrence livrée en la matière avec les pays voisins, notamment l’Angleterre avec un regard particulier sur la complémentarité et la concurrence des techniques électrolytiques émergeant sous la monarchie de Juillet et leur impact possible sur la pratique de vernissage. Enfin, nous abordons la question de la typologie des objets et de la clientèle à laquelle s’adressent les bronzes vernis en clôturant cette étude sous l’angle de l’évolution du goût et son incidence possible sur la manière de réaliser ces épidermes trompe-l'œil. The application of transparent tinted varnishes – devoid of gold particles – on decorative bronzes to mimic gilding was a common practice during the 19th century. The stimulus for this work is the fact that conservators must frequently deal with these fragile surface coatings which are often difficult to identify. Few studies have been conducted, and these so-called gold lacquers occur only rarely in the historiography of french decorative bronzes. To investigate the role of these coatings in the history of 19th century bronzes, this interdisciplinary work was conducted using both written and material sources. We first tried to analyze the origin of bronze varnishing and its possible evolution from the point of view of the actors involved, the materials, tools, gestures and processes used. The second part of the study is concerned with the role of varnished bronze in the french economy, and the concurrence with neighbouring countries, especially England. In addition, we analyzed both the complementarity and competitiveness of electrolytic techniques which arose during the July Monarchy, and their possible impacts on the varnishing practice. We conclude with an examination of the various varnished bronze typologies and the market for them and consider the evolution of tastes and the possible consequences on creating these trompe-l’œil finishes.

This study is focused on the development of a nanostructured coating by soft chemistry in order to obtain antibacterial and self-cleaning properties. The strategy adopted was to implement an energy-efficient aqueous chemical method for environmental reasons: the adopted protocol involves the formation of nanometric zinc oxide rods using a liquid route at temperatures below 100 ° C. First, we studied the relationship between the substrate preparation method and the durability of the final deposited coating (initial surface condition, part geometry, etc.). In order to improve the resistance of growth-initiating germs, a silica gel has been developed, optimized and previously deposited on the substrate as a chemical bonding base. The choice of zinc oxide as nanostructuring crystallites then provides a photo-catalytic characteristic which activates the degradation of various organic substances (dirt, bacteria). This property has also been verified by firstly studying the mortality of model bacteria and secondly by monitoring the discoloration of a dye, methylene blue, to simulate soiling. Tests with common bacterial strains like E. coli have been performed and have shown less proliferation on a treated surface compared to a bare surface. A population of bacteria 3 to 4 times less important on the surface was noted. There is also 3 times more mortality in washing water. This shows the difficulty of bacteria to attach on the surface as well as a mortality effect induced by the coating. Vapor deposition of a long carbon chain molecule increases the superhydrophobic property of the surface, thereby preventing soil deposition and reducing the use of cleaning products, without reducing the desired properties. The mechanical durability of the coating has also been studied in order to verify the maintenance of the self-cleaning properties in use. A tailored tribological test has been developed to simulate the friction of a finger on the surface. Despite the observed wear of the needles, the coating retains its hydrophobic character and its ability to degrade. It has also been observed that the superhydrophobic layer degrades in priority for the benefit of the integrity of the nano-needles.; Cette étude est focalisée sur l’élaboration d’un revêtement nanostructuré par procédé chimie douce afin d’obtenir des propriétés antibactériennes et autonettoyantes. La stratégie adoptée a été de mettre en place une méthode chimique en voie aqueuse peu énergivore pour des raisons environnementales : le protocole adopté met en jeu la formation d’oxyde de zinc nanométrique par voie liquide à des températures inférieures à 100°C. En premier lieu, nous nous sommes attachés à étudier la relation entre la méthode de préparation du substrat et la durabilité du revêtement final déposé (état de surface initial, géométrie de la pièce…). Afin d’améliorer la tenue des germes initiateurs de croissance, un gel de silice a été mis au point, optimisé et préalablement déposé sur le substrat comme base d’accroche chimique. Le choix de l’oxyde de zinc en tant que cristallites nano-structurants apporte ensuite un caractère photo-catalytique qui active la dégradation de diverses substances organiques (salissures, bactéries). Cette propriété a par ailleurs été vérifiée via d’une part l’étude de la mortalité de bactéries modèles et d’autre part le suivi de décoloration d’un colorant, le bleu de méthylène, permettant de simuler une salissure. Les tests avec des souches bactériennes communes comme E. coli ont été réalisés et ont montré une prolifération plus réduite sur une surface traitée comparé à une surface nue. Une population de bactéries 3 à 4 fois moins importante sur la surface a été relevée. Il y a également 3 fois plus de mortalité dans les eaux de lavage. Ceci montre une difficulté d’accroche des bactéries ainsi qu’un effet de mortalité induit par le revêtement. Un dépôt en phase vapeur d’une molécule à longue chaîne carbonée permet d’accroître la propriété superhydrophobe de la surface, empêchant ainsi un dépôt de salissure et réduisant l’utilisation de produits de nettoyage, sans pour autant amoindrir les propriétés recherchées. La durabilité mécanique du revêtement a également été étudiée afin de vérifier le maintien des propriétés autonettoyantes à l’usage. Un test tribologique sur-mesure a été élaboré pour permettre de simuler le frottement d’un doigt sur la surface. Malgré l’usure constatée des aiguilles, le revêtement conserve son caractère hydrophobe et sa capacité de dégradation. Il a également été observé que la couche superhydrophobe se dégradait en priorité au profit de l’intégrité des nano-aiguilles.

The present thesis studies ZnO nanoparticles embedded in a mesospheric polyacrylic acid (PAA) matrix synthesized via a hydrolysis protocol. The mesospheric ZnO/PAA hybrid structure was previously proved efficient in emitting visible light in a broad range, which results from the deep-level intrinsic defects in ZnO nanocrystals. To further tune the photoluminescence (PL) spectrum and improve the PL quantum yield (PL QY) of the material, metal-doped ZnO and silica-coated ZnO/PAA are fabricated independently. For ZnO doped with metallic elements, the nature, concentration, size and valence of the dopant are found to affect the formation of the mesospheres and consequently the PL and PL QY. Ions larger than Zn2+ with a higher valence tend to induce larger mesospheres and unembedded ZnO nanoparticles. Doping generally leads to the quenching of PL, but the PL spectrum can still be tuned in a wide range (between 2.46 eV and 2.17 eV) without degrading the PL QY by doping small ions at a low doping concentration (0.1 %). For silica-coated ZnO/PAA, an optimal coating correlatively depends on the amount of TEOS and ammonia in the coating process. The amount of TEOS does not affect the crystal structure of ZnO or the PL spectrum of the material, but high concentration of ammonia can degrade the PAA mesospheres and thicken the silica shell. A thin layer of silica that does not absorb too much excitation light but completely covers the mesospheres proves to be the most efficient, with a drastic PL QY improvement of six times. Regarding the application, the materials suffer from thermal quenching at temperatures high up to 100°C, at which white light emitting diodes (WLEDs) generally operates. However, silica-coated ZnO/PAA induces higher emission intensity at room temperature to make up for the thermal quenching., La présente thèse étudie les nanoparticules de ZnO incorporées dans une matrice d'acide polyacrylique (PAA) mésosphérique synthétisée via un protocole d'hydrolyse. La structure hybride mésosphérique de ZnO / PAA a précédemment démontré son efficacité pour émettre de la lumière visible dans une large gamme, qui résulte des défauts intrinsèques de niveaux profonds dans les nanocristaux de ZnO. Pour modifier davantage le spectre de photoluminescence (PL) et améliorer le rendement quantique de PL (PL QY) du matériau, le ZnO dopé au métal et le ZnO / PAA revêtu de silice sont fabriqués indépendamment. Au niveau du ZnO dopé avec des éléments métalliques, la nature, la concentration, la taille et la valence du dopant affectent la formation des mésosphères et par conséquent la PL et le PL QY. Les ions plus grands que Zn2+ avec une valence plus élevée ont tendance à induire des mésosphères plus grandes et des nanoparticules de ZnO non incorporées. Le dopage conduit généralement à l'extinction de la PL, mais le spectre PL peut toujours être ajusté dans une large plage (entre 2,46 eV et 2,17 eV) sans dégrader le PL QY en dopant avec de petits ions à une faible concentration de dopage (0,1 %). Concernant le ZnO / PAA revêtu de silice, un revêtement optimal est obtenu, qui dépend corrélativement de la quantité de TEOS et d'ammoniac dans le processus de revêtement. La quantité de TEOS n'affecte pas la structure cristalline de ZnO ou le spectre PL du matériau, mais une concentration élevée d'ammoniac peut dégrader les mésosphères de PAA et épaissir la couche de silice. Une fine couche de silice qui n'absorbe pas trop de lumière d'excitation mais recouvre complètement les mésosphères s'avère être la plus efficace, avec une amélioration drastique du PL QY d’un facteur six. En ce qui concerne l'application, les matériaux souffrent d’une dégradation thermique à des températures élevées jusqu'à 100 °C, auxquelles les diodes électroluminescentes blanches (WLEDs) fonctionnent généralement. Cependant, le ZnO / PAA revêtu de silice induit une intensité d'émission plus élevée à température ambiante pour compenser la dégradation thermique.

Thèse sous embargo illimité de l'auteure. Pour les membres de la communauté universitaire (hors UPHF), ce document est accessible via le Prêt entre bibliothèques (s'adresser à votre bibliothèque universitaire).; Pumps allow the transfer of a product (glue, lubricant, petrol, etc.) to the pressurised spraying system. Being present in a multitude of industries, their reliability is of major importance for the protection of the environment and health. We study the impact of surface finish on the functionality (tightness, wear) of different systems, within pumps and spraying systems. A multi-scale characterization method is thus implemented in order to understand the impact of the surface finish of parts on the functionality of these systems. This method is applied on a first characterization study of the tightness of reversible nozzles. It is not always easy to interpret the impact of the morphology of a surface on its functionality using roughness parameters. A contact model and a contact distribution visualization tool are therefore developed. The contact interface is thus computed to better understand the contact distribution and leakage paths. The next part of the thesis aims to characterize the seal/wear torque of a hydraulic piston. A test bench is developed to characterize the wear, tightness and topography of the studied parts. Thus, the degradation of the surface state of a piston is analyzed as a function of its tightness. In order to apply the study of the seal/wear coupling to other similar contacts, a numerical model, capable of calculating the hydraulic conductance of a sliding contact between two rough surfaces, is being developed. Finally, coatings that could replace hard chromium are being tested for wear. The use of hard chromium plating is highly regulated and will be banned in the future. Thus, the comparative degradation of different coatings under the same wear conditions is being studied.; Les pompes permettent le transfert d’un produit (colle, lubrifiant, essence, etc.) jusqu’au système de pulvérisation sous pression. Etant présentes dans une multitude de secteur d’activité, leur fiabilité a une importance majeure pour la protection de l’environnement et de la santé. Nous étudions l’impact de l’état de surface sur la fonctionnalité (étanchéité, usure) de différents systèmes, au sein des pompes et systèmes de pulvérisation. Une méthode de caractérisation multi-échelle est ainsi mise en place afin de comprendre l’impact de l’état de surface des pièces sur la fonctionnalité de ces systèmes. Cette méthode est appliquée sur une première étude de caractérisation de l’étanchéité de buses réversibles. Il n’est pas toujours évident d’interpréter l’impact de la morphologie d’une surface sur sa fonctionnalité utilisant les paramètres de rugosité. Un modèle de contact et un outil de visualisation de répartition du contact sont donc développés. L’interface de contact est ainsi calculée pour mieux comprendre la répartition du contact et les chemins de fuite. La suite de la thèse a pour but de caractériser couple étanchéité/usure d’un piston hydraulique. Un banc de test est développé pour caractériser l’usure, l’étanchéité et la topographie des pièces étudiées. Ainsi, la dégradation de l’état de surface d’un piston est analysée en fonction de son étanchéité. Afin d’appliquer l’étude du couplage étanchéité/usure à d’autres contacts similaires, un modèle numérique, capable de calculer la conductance hydraulique d’un contact coulissant entre deux surfaces rugueuses, est en développement. Pour terminer, des revêtements susceptibles de remplacer le chrome dur sont testés en usure. L’utilisation du chromage dur étant fortement réglementée et sera amené à être interdite à l’avenir. Ainsi, l’étude comparative de la dégradation de différents revêtements dans les mêmes conditions d’usure est étudiée.

Le carreau de grès cérame servit de revêtement aux ossatures de béton armé lors de leur introduction dans l’architecture urbaine au tout début du xxe siècle à Paris. La rencontre fortuite des deux matériaux s’illustre par la profusion des traités, manuels et aide-mémoires consacrés à la céramique industrielle et au béton armé entre 1890 et 1910. L’étude la littérature technique souligne les conditions matérielles qui ont conditionné l’usage du grès cérame pour le revêtement de ces immeubles., Porcelain stoneware tiles were used as cladding for reinforced concrete frames when they were introduced into urban architecture in the early twentieth century in Paris. The fortuitous encounter of the two materials is illustrated by the profusion of treatises, manuals, and guides devoted to industrial ceramics and reinforced concrete between 1890 and 1910. A study of the technical literature illustrates the material conditions for the use of porcelain stoneware for the cladding of these buildings.

Currently, attempts are made to develop hardfacing cobalt-free alloys for coating the contact areas of moving parts of nuclear installations. In fact, under neutron flux, cobalt 59 is activated into cobalt 60, a highly radioactive isotope. Consequently, the coating debris generated by friction are likely to contaminate parts of the installation. Existing cobalt-free hardfacing alloys, nickel or iron bases, do not exhibit tribological properties competing with those of stellite®, a commonly used hardfacing cobalt base alloy. HEA (High Entropy Alloy) and CCA (Complex Concentration Alloy) may be good candidates. Indeed, compare to conventional alloys, they show vast composition domain giving access to a large range of properties. After an initial selection of elements, the phases of selected alloys were calculated by CALPHAD software (CALculation of PHAse Diagram). The compositions favoring the presence of hard intermetallic phases beneficial to tribological behavior were selected. Then several alloys were fabricated using different processes. From microstructural and tribological characterizations, one composition has been selected as the best potential cobalt-free hardfacing alloy candidate. Coatings of this composition were then fabricated by DLD (Direct Laser Deposition) and HIP (Hot Isostatic Pressing). Their microstructure and tribological behavior were measured and compared to those of stellite ®., Il est nécessaire de développer des revêtements sans cobalt possédant une bonne résistance à l’usure afin de remplacer les alliages de type stellite® qui sont utilisés dans les centrales nucléaires. En effet, les débris de cet alliage sont activés sous flux neutronique et forme du 60Co, un isotope radioactif susceptible de contaminer le reste de l’installation. Les matériaux sans cobalt, base nickel ou base fer, proposés pour le moment ne présentent pas des propriétés tribologiques concurrentes à celles du stellite®. Les AHE (Alliage à Haute Entropie) et ACC (Alliage à Composition Complexe) peuvent être de bons candidats. En effet, ces alliages possèdent des domaines de compositions particulièrement étendus par rapport aux alliages conventionnels, qui donnent alors accès à un vaste espace de propriétés, en particulier mécaniques. Dans un premier temps, l’étude de plusieurs ACC par la méthode CALPHAD (CALculation of PHAse Diagram) a été réalisée afin de déterminer des compositions favorisant la présence de phases intermétalliques dures bénéfiques au comportement tribologiques. Le travail s’est poursuivi par la réalisation de plusieurs séries d’alliages. Des caractérisations microstructurales et tribologiques ont permis de retenir une unique composition comme meilleure candidate potentielle au remplacement des alliages base cobalt. Cette composition a alors été élaborée sous forme de poudre puis de revêtement en utilisant les procédés de DLD (Direct Laser Deposition) et compression isostatique à chaud. Leur microstructure et leur comportement tribologique a été comparé à celui du stellite®.

International audience; During running, heat production in the footwear can be responsible for various pathologies such as phlyctenes. The sole that interposes between the foot and the shoe seems to be decisive. The comparison of the temperature recorded inside the footwear equipped with two different soles (ortholeage sole with an EVA coating and latex sole) out of 16 participants during a 10-km-race shows, on the one hand, that the temperature may rise up to six degrees and then holds steady at kilometre 6, and, on the other hand, that there are no differences between the two soles. These results can comfort professionals in the choice of EVA recovery.

About half of medical devices are involved in hospital-acquired infections. Medical devices are ideal surfaces for bacterial growth and biofilm development. In this context, an antibacterial coating whose antibacterial activity is induced by pathogens has been designed. This coating, based on polyarginine (PAR) and hyaluronic acid, is constructed with long inactive PAR chains containing a peptide sequence cleavable by bacterial extracellular proteases. When these specific enzymes produced by bacteria are close to the surface, the long PAR chains are cleaved by these enzymes and shorter PAR chains are then produced. The presence of these short chains of PAR can then induce an antimicrobial activity on the film. In addition, by adding FRET probes to cleavable PAR chains, the presence of bacteria on the surface can be detect by fluorescence signal. This polypeptide-based coating with specific enzyme-sensitive sequences is an innovative and promising strategy for biomedical applications.; Environ la moitié des dispositifs médicaux sont impliqués dans les infections nosocomiales. Les dispositifs médicaux sont des surfaces idéales pour la croissance bactérienne et le développement de biofilms. Dans ce contexte, un revêtement antibactérien dont l’activité antibactérienne est induite par les pathogènes a été conçu. Ce revêtement, à base de polyarginine (PAR) et d'acide hyaluronique, est construit avec des longues chaînes de PAR inactives contenant une séquence peptidique clivable par des protéases extracellulaires bactériennes. Lorsque ces enzymes spécifiques produites par des bactéries sont proches de la surface, les longues chaînes de PAR sont clivées par ces enzymes et des chaînes de PAR plus courtes sont alors produites. La présence de ces courtes chaînes de PAR permet ensuite d’induire une activité antimicrobienne sur le film. De plus, en ajoutant des sondes FRET aux chaines de PAR clivables, cela permet de détecter la présence de bactéries à la surface par un signal de fluorescence. Ce revêtement à base de polypeptides portant des séquences spécifiques sensibles aux enzymes est une stratégie innovante et prometteuse pour les applications biomédicales.

National audience; Pour réduire le risque d’incendies domestiques, on recourt depuis plusieurs années à l’utilisation de retardateurs de flamme dans les meubles rembourrés domestiques. Ce qui soulève des interrogations : d’une part, sur leur efficacité éventuelle et d’autre part, sur les risques potentiels pour la santé humaine, liés à une exposition de la population à ces composés chimiques. Le projet de recherche EMIFLAMME vise à améliorer la connaissance sur l’exposition et les risques afférents aux ignifugeants présents dans le mobilier mis sur le marché en France.

About half of medical devices are involved in hospital-acquired infections. Medical devices are ideal surfaces for bacterial growth and biofilm development. In this context, an antibacterial coating whose antibacterial activity is induced by pathogens has been designed. This coating, based on polyarginine (PAR) and hyaluronic acid, is constructed with long inactive PAR chains containing a peptide sequence cleavable by bacterial extracellular proteases. When these specific enzymes produced by bacteria are close to the surface, the long PAR chains are cleaved by these enzymes and shorter PAR chains are then produced. The presence of these short chains of PAR can then induce an antimicrobial activity on the film. In addition, by adding FRET probes to cleavable PAR chains, the presence of bacteria on the surface can be detect by fluorescence signal. This polypeptide-based coating with specific enzyme-sensitive sequences is an innovative and promising strategy for biomedical applications., Environ la moitié des dispositifs médicaux sont impliqués dans les infections nosocomiales. Les dispositifs médicaux sont des surfaces idéales pour la croissance bactérienne et le développement de biofilms. Dans ce contexte, un revêtement antibactérien dont l’activité antibactérienne est induite par les pathogènes a été conçu. Ce revêtement, à base de polyarginine (PAR) et d'acide hyaluronique, est construit avec des longues chaînes de PAR inactives contenant une séquence peptidique clivable par des protéases extracellulaires bactériennes. Lorsque ces enzymes spécifiques produites par des bactéries sont proches de la surface, les longues chaînes de PAR sont clivées par ces enzymes et des chaînes de PAR plus courtes sont alors produites. La présence de ces courtes chaînes de PAR permet ensuite d’induire une activité antimicrobienne sur le film. De plus, en ajoutant des sondes FRET aux chaines de PAR clivables, cela permet de détecter la présence de bactéries à la surface par un signal de fluorescence. Ce revêtement à base de polypeptides portant des séquences spécifiques sensibles aux enzymes est une stratégie innovante et prometteuse pour les applications biomédicales.

In the current aeronautical context, corrosion is a major problem and this is why surface treatments are necessary. Conversion treatments are widely used but currently use hexavalent or trivalent chromium. However, an environmental regulation (REACh), which will come into effect in 2024, aims to prohibit the use of hexavalent chromium substances that are toxic. In order to develop a sustainable solution, industrial actors are working to completely avoid chromium for this kind of application. This thesis work is part of this framework and focuses on the formulation of new solutions for 2024-T3 aluminum alloy conversion treatments as well as the associated parametric study. Several corrosion inhibitors known to CIRIMAT or listed in the literature have been studied such as cerium, tungstates and molybdates. The first study consisted in discriminating these inhibitors by comparing their electrochemical properties, mainly by chronopotentiometry and electrochemical impedance spectroscopy, and their microstructure, the reference layer remaining that based on trivalent chromium. Two conversion layers (based on Ce3+ and WO4 2-) were selected and were the subject of extensive microscopic characterization as well as exhaustive analysis by electrochemical impedance spectroscopy via the use of equivalent electrical circuits. The results demonstrated that there is a good correlation between the conversion coating structure (interfacial layer, inner layer and outer layer) and its electrochemical properties. Thus, the interfacial layer gives the system the best resistance to corrosion with a very pronounced barrier effect. The inner layer protects this interfacial layer from the electrolyte by forming a passivating layer. Finally, the outer layer acts as a reservoir of corrosion inhibitor that can heal the system during a local defect. Finally, for reasons of implementation on an industrial scale, the tungstate-based conversion layer has been privileged. In order to optimize its anticorrosion performance, the influence of parameters such as inhibitor concentration, conversion time, pH and storage time was evaluated. The optimized solution was then completed with post-treatment and demonstrated good anticorrosion properties after electrochemical analysis. These results led to a second step, which is the transfer to pilot scale at the industrial company, Mécaprotec Industries, the coordinator of the NEPAL FUI project in which several manufacturers are partners.; Dans le contexte aéronautique actuel, le phénomène de corrosion est une problématique majeure et c'est pourquoi des traitements de surface sont nécessaires. Les traitements de conversion sont très utilisés mais mettent en oeuvre actuellement du chrome hexavalent ou trivalent. Or, une réglementation environnementale (REACh), qui entrera en vigueur en 2024, vise à interdire l'utilisation de substances à base de chrome hexavalent qui sont toxiques. Dans une problématique de développement durable, les industriels du secteur sont en train d'investiguer des solutions totalement exemptes de chrome pour ce type d'application. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans ce cadre et portent sur la formulation de nouvelles solutions de traitements de conversion sur alliage d'aluminium 2024-T3 ainsi que l'étude paramétrique associée. Plusieurs inhibiteurs de corrosion connus du CIRIMAT ou recensés dans la littérature ont été étudiés tels que le cérium, les tungstates et les molybdates. La première étude a consisté à discriminer ces inhibiteurs par détermination de leurs propriétés électrochimiques, principalement par chronopotentiométrie et spectroscopie d'impédance électrochimique, et de leur microstructure, la couche de référence restant celle à base de chrome trivalent. Deux couches de conversion (à base de Ce3+ et de WO4 2-) ont été sélectionnées et ont fait l'objet de caractérisations microscopiques approfondies ainsi que d'une analyse exhaustive par spectroscopie d'impédance électrochimique via l'utilisation de circuits électriques équivalents. Les résultats ont démontré qu'il existe une bonne corrélation entre la structure d'une couche de conversion (couche interfaciale, couche interne et couche externe) et ses propriétés électrochimiques. Ainsi, la couche interfaciale confère au système la meilleure résistance à la corrosion via un effet barrière très marqué. La couche interne protège cette couche interfaciale vis-à-vis de l'électrolyte par la formation d'une couche passivante. Enfin, la couche externe joue le rôle de réservoir d'inhibiteur de corrosion qui peut cicatriser le système lors d'un endommagement local. Finalement, pour des raisons de facilité de mise en œuvre à l'échelle industrielle, la couche de conversion à base de tungstate a été privilégiée. Dans le but d'optimiser ses performances en anticorrosion, l'influence de paramètres tels que la concentration en inhibiteur, la durée de conversion, le pH et la durée de stockage a été évaluée. La solution optimisée a ensuite été complétée par un post-traitement et a démontré de bonnes propriétés anticorrosion après analyse électrochimique. Ces résultats ont conduit à une seconde étape qui est le transfert à l'échelle pilote chez l'industriel, Mecaprotec Industries, coordinateur du projet FUI NEPAL dans lequel plusieurs industriels sont partenaires.

In order to protect food, the packaging industry performs a film coating with a very thin polymer layer to increase its gas barrier properties. The major problem of these coatings is that they are generally made of poly(vinylidene chloride) which leads to a toxic gas production during incineration. In view of the rapid change of the global environmental restrictions that become quite stringent, bioplastics seem promising alternatives. In this context, this thesis deals with a fundamental study of poly(ethylene terephthalate) films coated with a polysaccharide: chitosan. Chitosan offers good barrier properties in dry conditions. However, its application in the packaging is limited because of its hydrophilic character. Therefore, the main goal of our work is on one hand to enhance the dry barrier properties of the material through adding nanoclays and on the other hand to improve its resistance to moisture by incorporating palmitic acid by grafting it to the chitosane backbone. The incorporation efficiency of vermiculite was confirmed by DLS, DVS and XRD. A barrier improvement factor (BiF) of about 100 for helium and more than 10 for dioxygen with the addition of 50% vermiculite was obtained under dry conditions. The grafting of palmitic acid has been confirmed by FTIR spectroscopy, ATG, DSC and RMN. The results of helium permeability measurements showed an improvement of the barrier factor (BIF) of 2 in the case of a chitosan-grafted-palmitic acid layer with 60 weight% of vermiculite compared to the uncoated PET at 98% RH.; Afin de protéger les denrées alimentaires, l’industrie d’emballage enduit sur un film une couche très fine de polymère pour augmenter ses propriétés barrière aux gaz. Le problème majeur de ces enduits, généralement faits de poly (chlorure de vinylidène), vient de leur production de gaz toxiques à l’incinération. Les restrictions environnementales mondiales évoluent rapidement et sont de plus en plus strictes. De ce fait, des bioplastiques sont envisagés comme alternative. Dans ce contexte, l’objectif de la présente thèse est d'étudier le revêtement de films poly(téréphtalate d’éthylène) avec un polysaccharide, le chitosane. Ce dernier possède de bonnes propriétés barrières au gaz à sec. Cependant, son application dans l’emballage est limitée à cause de son caractère hydrophile. Le but de notre étude est donc d'améliorer les propriétés barrières à sec du chitosane par l’ajout de nano-charges d’argile et sa résistance à l’humidité par greffage de l’acide palmitique à la chaine du chitosane. L'efficacité d'incorporation de la vermiculite a été confirmée par DLS, DVS et DRX. Un facteur d'amélioration de la barrière (BiF) d’environ 100 pour l'hélium et de plus de 10 pour le dioxygène avec l'addition de 50% de vermiculite a été obtenu à sec. Le greffage de l’acide palmitique a été confirmé par spectroscopie IR-TF, ATG, DSC et RMN. Les résultats de mesures de la perméabilité hélium montrent une amélioration de facteur de la barrière (BIF) de 2 d’une couche de chitosane-g-acide palmitique et vermiculite à 60% en poids par rapport au PET non revêtu à 98% HR.

International audience; Over recent decades various studies have permitted a reassessment of the role of textile metaphors and analogies in the development of architecture from the mid-nineteenth century to the 1930s. This historiographic renewal, which relates to the considerable expansion of creative use of textiles in contemporary architecture, is part of the current revival of interest in ornament and has notably benefited from various analyses of the writings of Gottfried Semper, published in the wake of their translation for non-German-speaking readers. This article considers Semper’s seminal work and its immediate echoes before providing an overview of recent studies that have reconsidered the place of textile references in architectural theory and practice around 1900. Two main areas of investigation have emerged. The first concerns the productiveness for modern architecture of ideas on the possible textile origins of internal partitioning and the development of covering materials and designs in the light of different interpretations of Semper’s notion of dressing (Bekleidung). The second explores the parallels between dress and buildings, notably dwellings. The involvement of architects in the design and critique of garments and their analyses of fashion as both culture of appearances and socioeconomic process appear as particularly interesting prisms through which to view architectural debates at the dawn of the avant-garde movements.; Ces dernières décennies, un ensemble important de publications ont réévalué le rôle des métaphores et analogies textiles dans les évolutions de l'architecture entre XIX e et XX e siècles. L'expansion considérable de l'imaginaire textile dans l'architecture contemporaine comme dans les discours qui l'accompagnent interagit avec ce renouveau de l'historiographie. En témoignent plusieurs numéros spéciaux de revues – « Coating » (Rassegna, 1998), « Textiles » (Archithese, 2000), « Architextiles » (Architectural Design, 2006) – qui, tout en offrant un panorama de projets et de réalisations, tentent de les inscrire dans une généalogie conceptuelle et rejoignent à ce titre certaines problématiques des recherches historiques. En observant cette littérature architecturale récente, on peut apprécier le caractère multiforme des références à l'univers du tissu et du vêtement. Bien au-delà de l'utilisation littérale de matériaux souples, toiles tendues et membranes, se dessine un vaste champ d'expérimentations où les figures flexibles et entrelacées contaminent la conception des édifices. Ossatures, façades et enveloppes déclinent des motifs de mailles, tressages, dentelles et autres enchevêtrements, témoignant des potentialités nouvelles quant à la mise en forme, à l'ère numérique, de matériaux aux propriétés hybrides. Parce qu'elle renvoie également aux processus de fabrication, l'activité textile est emblématique d'une création tout à la fois ancrée dans des traditions culturelles anciennes et soumise aux techniques de production les plus contemporaines. Elle nourrit de ce fait des interrogations critiques sur la dimension anthropologique d'une conception architecturale dont le rapport à la matérialité s'est profondément modifié, au moment même où s'opérait le « tournant matériel » dans les sciences humaines et sociales. Enfin, d'autres parentés entre édifice et vêtement sont réactivées par les connivences entre l'architecture et l'univers de la mode, à l'heure où les

International audience; Revêtir un carbone par un oxyde métallique peut avoir un intérêt dans différentes applications et particulièrement dans le domaine de l’énergie. Par exemple, il pourrait permettre d’améliorer la résistance à l'oxydation des supports carbonés de catalyseur dans les conditions de fonctionnement des piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC). Les propriétés physico-chimiques du matériau hybride vont dépendre de la qualité du revêtement (épaisseur, recouvrement partiel ou total,…) qui va elle-même dépendre des interactions entre le carbone et les précurseurs de l’oxyde métallique. Dans ce cadre, plusieurs types de matériaux carbonés de différentes textures et degrés d’organisation (nanotubes de carbone, noirs de carbone et un aérogel de carbone) ont été recouverts de nanoparticules de dioxyde d'étain (SnO2). Le revêtement a été fait par voie chimique à partir d’une solution de SnCl2.2H2O. Les échantillons ont été analysés par microscopie électronique à balayage sorption d'azote, analyse thermogravimétrique, diffraction des rayons X, spectroscopie Raman, infrarouge à transformée de Fourier et spectroscopie photoélectronique par rayons X. Leurs conductivités électriques ont également été mesurées. Dans cette étude nous avons étudié la relation entre les caractéristiques du carbone (degré d’organisation, chimie de surface, texture), les paramètres de synthèse et de dépôt de SnO2 (pH du milieu d’imprégnation, quantité de précurseur d’étain) avec les caractéristiques du dépôt de l’oxyde d’étain (quantité, épaisseur, homogénéité, recouvrement, degré d’oxydation de SnOx). Les mécanismes de transformation du précurseur en dioxyde d'étain, en fonction de la valeur du pH, sont également discutés.

International audience; This paper presents a series of new high-level analytical tools for the modeling of one-dimensional, transient or periodic, heat transfer in media presenting graded thermal properties (conductivity and/or specific heat), possibly in a layered configuration. They capitalize on a recent work on sequences of analytically solvable profiles and the related exact temperature solutions. These profiles describe the square root of thermal effusivity or its inverse; the independent variable is the square root of the integrated diffusion time along the considered path, as obtained after a Liouville transformation. The profiles addressed here are linear, hyperbolic or trigonometric functions of this variable. A systematic presentation is given on how to build these profiles in both partner forms, on the so-called Liouville inverse transformation to step back into the physical-depth space, and on the three quadrupole formulations. As compared to other graded profiles from the literature, the three transfer matrices are very easy to compute (only elementary functions are involved). The quadrupole approach is particularly suitable for modeling multilayers. We apply it to calculate the thermal response of a two-layer system with a graded coating of one or other of the three classes. The modulated and the transient regime have been considered. The ease of obtaining these results indicates that, upon proper arrangement, these three classes of solvable profiles may be used to compute the thermal response of continuously (or piece-wise continuously) heterogeneous media of arbitrary complexity (e.g., functionally graded materials). This also paves the way to new methods for photothermal inversion. Other research fields could benefit from these tools insofar as the evolution equation governing the observed phenomena involves variable coefficients (e.g., advection-diffusion equation, wave equation, etc.).; Cet article présente une série de nouveaux outils analytiques de haut niveau pour la modélisation du transfert de chaleur monodimensionnel, transitoire ou périodique, dans des milieux présentant des gradients de propriétés thermiques (conductivité et/ou chaleur spécifique), éventuellement sous la forme de multicouches. Ils capitalisent des travaux récents portant sur la recherche de séquences de profils analytiquement solubles avec les solutions en température associées exactes. Ces profils décrivent la racine carrée de l'effusivité thermique ou bien son inverse; la variable indépendante est la racine carrée du temps de diffusion intégré le long du chemin considéré, telle qu’obtenue après une transformation de Liouville. Les profils présentés ici sont les fonctions linéaires, hyperboliques ou trigonométriques de cette variable. Une présentation systématique est donnée sur la manière de construire ces profils sous leurs deux formes partenaires, sur la transformation inverse de Liouville destinée à revenir dans l'espace réel de la profondeur géométrique et sur les formulations quadripolaires relevant des trois types de profils : linéaire, hyperbolique et trigonométrique. Par rapport aux autres profils solubles décrits dans la littérature, les matrices de transfert des profils présentés ici sont très faciles à calculer (en particulier, elles ne font appel qu’à des fonctions élémentaires). L'approche quadripolaire est particulièrement adaptée à la modélisation de multicouches. Nous l'appliquons pour calculer la réponse thermique d'un système à deux couches avec un revêtement à gradient appartenant à l'une ou l'autre des trois classes. Le régime périodique et le régime transitoire ont été tous deux considérés. Les quadripôles des trois classes étudiées sont suffisamment simples pour envisager des agencements quelconques et calculer ainsi la réponse thermique de milieux hétérogènes continus (ou continus par morceaux) de complexité arbitraire (par exemple, des matériaux à gradient de propriétés fonctionnelles). Ces résultats ouvrent également la voie pour de nouvelles méthodes d'inversion photothermique. D'autres domaines de recherche pourraient bénéficier de ces outils dès lors que l'équation d'évolution décrivant le phénomène étudié est une équation à dérivées partielles linéaire à coefficients variables (par exemple, les équations d'advection-diffusion, les équations d'onde, etc.).

The growth of ceramic matrix composite (CMC) in the fields of aeronautic, spatial and nuclear pushes the development of new material and associated processes in order to answer to the tough requirements in this business sectors. Fabrication cost savings, in particular, has helped these improvements. In this aim, the LTCS has contributed to develop an original and alternative device for the synthesis of CMC’s interphases and matrices : the “film boiling densification”.This PhD as for key objective the study of original precursors for PyC and Si-O-C fabrication using this process. This manuscript is divided into two experimental parts dedicated to : i) the fabrication of carbon coatings from alcohols and ii) the fabrication of Si-O-C coatings from silylated precursors.The diverse characterization technics coupled to the numerous experiments permitted to connect the coatings structure and/or the chemical composition to the experimental parameters (precursor, temperature,duration). Optimal conditions were found for the preparation of high quality PyC from alcohols.For Si-O-C system, it is show that structure and chemical composition depends on experimental conditions.; L’essor des matériaux composites à matrice céramique dans les domaines de l’aéronautique, du spatial et du nucléaire force le développement de nouveaux matériaux et procédés associés afin de répondre à l’exigence toujours plus poussée de ces secteurs d’activité. La course à la réduction des coûts de fabrication a notamment contribué à ces développements. Dans cet objectif, le LCTS contribue à développer un moyen original et alternatif pour la synthèse d’interphases et de matrices des CMC par densification du renfort fibreux : le procédé dit « de caléfaction ». Ces travaux de recherche ont pour principal objectif l’étude de précurseurs originaux pour l’élaboration de matériaux pyrocarbone (pyC) et Si-O-C par ce procédé. Ce mémoire s’articule ainsi autour de 2parties expérimentales que sont i) l’élaboration de revêtements pyC à partir de précurseurs alcools et ii)l’élaboration de revêtements Si-O-C à partir de précurseurs organosilylés.Les diverses techniques de caractérisation physico-chimique utilisées, couplées aux nombreuses expériences réalisées dans ces travaux ont permis de relier la structure et/ou la composition chimique des revêtements obtenus aux paramètres expérimentaux utilisés (précurseurs, températures et durées d’élaboration). Des conditions optimales de préparation de PyC de très haute qualité à partir d’alcools ont été obtenues. Quant au système Si-O-C, il est montré que la structure et la composition des dépôts dépendent des conditions.

This thesis generally aims at the development of corrosion inhibitors based on a lamellar compound, namely zirconium orthophosphate (α-ZrP). The principle consists in that α-ZrP acts as micro-tanks in such a way to store species of several compounds known for their metallic corrosion inhibition properties. On the other hand, inhibitive species based on Ca2+, Mg2+, and Zn2+ were be able to be successfully incorporated within α-ZrP interlayer spaces via cationic exchange with labile H+ protons. Similarly, entities of the heptanoate anion were inserted via the prior intercalation of the cationic biopolymer chitosan. Nevertheless, the intercalation of organic species such as 2-aminobenzimidazole, dodecylamine was accomplished via acid-basic reaction between –NH2 groups and H+ protons. The characterizations of the materials before and after functionalization by different analytical techniques denote that all these modifications give rise to inorgano-inorganic or organo-inorganic hybrid materials. The evaluation of their performances, in term of metallic corrosion inhibition, was performed by using stationary or dynamic electrochemical techniques. It has been shown that the use of these pigments in corrosive medium, either alone or dispersed in paints, improves corrosion inhibition of zinc and mild steel thanks to the progressive release of intercalated species compensated by the retention of corrosive entities better than those induced by commercial products. This in final allows lengthening the inhibition action of metallic substrates against aqueous corrosion; Le travail de cette thèse vise le développement de systèmes intelligents d'inhibiteurs de corrosion à base d'un composé lamellaire de type orthophosphate de zirconium α-ZrP. Le principe repose sur le fait que le α-ZrP joue le rôle de microréservoir de sorte à stocker des entités d’inhibiteurs de la corrosion métallique. Les espèces inhibitrices à base de cations Ca2+, Mg2+ et Zn2+ ont pu être incorporées avec succès au sein des espaces interfeuillets de α-ZrP via des réactions d’échanges cationiques avec les protons labiles H+. De même, des entités de l’anion heptanoate ont pu être insérées via l’intercalation préalable du biopolymère cationique chitosane. Par ailleurs, l’intercalation des entités organiques telles que le 2-aminobenzimidazole et la dodécylamine a pu être achevée par des réactions acido-basiques avec les protons H+. Les caractérisations des matériaux avant et après fonctionnalisation par différentes techniques analytiques ont montré que l’ensemble de ces modifications a donné lieu au développement de matériaux hybrides inorgano-inorganiques ou organo-inorganiques. L’évaluation de leurs performances inhibitrices de la corrosion a été accomplie en utilisant des techniques électrochimiques stationnaires et dynamiques. Elles ont révélé que ces pigments, une fois utilisés soit à l’état libre dans le milieu corrosif soit dispersés dans des peintures, améliorent les performances d'inhibition de la corrosion du zinc et de l'acier doux par rapport aux composés commerciaux en relargant les entités intercalées et retenant les entités corrosives. Ceci permet d’assurer la longévité de l’action inhibitrice de la corrosion des substrats métalliques en milieu aqueux

A fluorescent thermosensitive marker was developped for high temperature applications (1173 K-1423 K). It offers the possibility of determining the thermal history with better thermal resolution than conventional thermochromic paints, and could be easily applied as a coating by a sol-gel processes., Un marqueur fluorescent thermosensible a été développé pour application haute température (1173 K-1423 K). Il offre la possibilité de déterminer l'histoire thermique avec une meilleure résolution thermique que les peintures thermochromes conventionnelles, et pourrait être facilement mis en oeuvre sous forme de revêtement par des procédés sol-gel.

In high speed machining, wear resistance of the cutting tools is improved by depositing single or multilayered coatings on their surface. However, the thermomechanical loading generated at the tool-workpiece interface greatly affects the contact zones. For this purpose, several wear modes such as cracking, abrasion, adhesion and delamination of the coating can be occurred. The study of the coatings behavior and their different degradation modes lead to better understanding of their impact on the tool life and machining process under optimal conditions. In this PhD thesis work, a multi-step numerical approach has been proposed to predict wear of the coated cutting tools. This approach involves three main steps. The first is to perform a finite element simulation of the orthogonal cutting for a short time (until the loading stabilization at the tool/workpiece interface). The second step is to recover this loading and use it as an input for the XFEM/Level-set model. The latter allow to take into account the coating layers presence without any need of mesh conforming to the interfaces. As a result, the mesh distortion is avoided when the worn tool profile is updated, as well as the CPU calculation time is drastically reduced. The final step of this approach is to convert the wear rate equation into a nodal displacement, thus representing the cutting tool wear. Based on the experimental tests, a procedure for identifying tool/workpiece contact parameters, and for calibrating the wear equation for each coating layer has been proposed. Experimental trials have been also used to validate the proposed approach; Lors de l'opération d’usinage à grande vitesse, la résistance à l'usure des outils de coupe est améliorée par l’utilisation des revêtements mono ou multicouches sur les faces actives de l’outil. Cependant, le chargement thermomécanique généré à l'interface outil-pièce affecte considérablement les zones de contact. Par cet effet, plusieurs modes d'usure tels que la fissuration, l’abrasion, l’adhésion et le délaminage du revêtement peuvent se manifester. L'étude du comportement des revêtements et de leurs différents modes de dégradation permet de mieux comprendre leur impact sur la durée de vie de l'outil et ainsi optimiser le procédé d'usinage. Dans ce travail de thèse, une approche numérique multi-étapes a été proposée pour prédire l'usure des outils de coupe revêtus. Cette approche est composée par trois principales étapes. La première consiste à effectuer une simulation éléments finis de l’usinage pour une courte durée (jusqu’à la stabilisation du chargement à l’interface outil/pièce). La deuxième étape consiste à récupérer ce chargement et de l’utiliser comme une entrée du modèle XFEM/Level-set. Ce dernier permet d’analyser le comportement des couches de revêtement sans recours à un maillage conforme aux interfaces. Par conséquence, la distorsion du maillage est évitée lorsque le profil d'outil usé est mis à jour, ainsi que le temps de calcul CPU est drastiquement réduit. La dernière étape de cette approche consiste à calculer le taux d’usure et ainsi prédire le déplacement des nœuds de l’outil de coupe affectés par l’usure. Les essais expérimentaux ont permis d’une part d’identifier les paramètres de contact outil/pièce, et d’autre part de valider l’approche proposée

In high speed machining, wear resistance of the cutting tools is improved by depositing single or multilayered coatings on their surface. However, the thermomechanical loading generated at the tool-workpiece interface greatly affects the contact zones. For this purpose, several wear modes such as cracking, abrasion, adhesion and delamination of the coating can be occurred. The study of the coatings behavior and their different degradation modes lead to better understanding of their impact on the tool life and machining process under optimal conditions. In this PhD thesis work, a multi-step numerical approach has been proposed to predict wear of the coated cutting tools. This approach involves three main steps. The first is to perform a finite element simulation of the orthogonal cutting for a short time (until the loading stabilization at the tool/workpiece interface). The second step is to recover this loading and use it as an input for the XFEM/Level-set model. The latter allow to take into account the coating layers presence without any need of mesh conforming to the interfaces. As a result, the mesh distortion is avoided when the worn tool profile is updated, as well as the CPU calculation time is drastically reduced. The final step of this approach is to convert the wear rate equation into a nodal displacement, thus representing the cutting tool wear. Based on the experimental tests, a procedure for identifying tool/workpiece contact parameters, and for calibrating the wear equation for each coating layer has been proposed. Experimental trials have been also used to validate the proposed approach; Lors de l'opération d’usinage à grande vitesse, la résistance à l'usure des outils de coupe est améliorée par l’utilisation des revêtements mono ou multicouches sur les faces actives de l’outil. Cependant, le chargement thermomécanique généré à l'interface outil-pièce affecte considérablement les zones de contact. Par cet effet, plusieurs modes d'usure tels que la fissuration, l’abrasion, l’adhésion et le délaminage du revêtement peuvent se manifester. L'étude du comportement des revêtements et de leurs différents modes de dégradation permet de mieux comprendre leur impact sur la durée de vie de l'outil et ainsi optimiser le procédé d'usinage. Dans ce travail de thèse, une approche numérique multi-étapes a été proposée pour prédire l'usure des outils de coupe revêtus. Cette approche est composée par trois principales étapes. La première consiste à effectuer une simulation éléments finis de l’usinage pour une courte durée (jusqu’à la stabilisation du chargement à l’interface outil/pièce). La deuxième étape consiste à récupérer ce chargement et de l’utiliser comme une entrée du modèle XFEM/Level-set. Ce dernier permet d’analyser le comportement des couches de revêtement sans recours à un maillage conforme aux interfaces. Par conséquence, la distorsion du maillage est évitée lorsque le profil d'outil usé est mis à jour, ainsi que le temps de calcul CPU est drastiquement réduit. La dernière étape de cette approche consiste à calculer le taux d’usure et ainsi prédire le déplacement des nœuds de l’outil de coupe affectés par l’usure. Les essais expérimentaux ont permis d’une part d’identifier les paramètres de contact outil/pièce, et d’autre part de valider l’approche proposée

The proton exchange membrane fuel cell’s lifespan is insufficient because of the degradation of carbon used as cathodic catalyst supports. In order to reduce this degradation, a thin tin dioxide coating is synthesized on the surface of different carbonaceous materials (nanotubes, carbon blacks and aerogel). The aim is to combine the morphology and the electric conductivity of the carbon with the thermodynamic stability of the tin dioxide. Carbonaceous materials with different intrinsic properties are chosen for this study to test a wide range of textures and structures. Experimental studies were carried out in order to synthesize a thin, homogeneous and covering tin dioxide coating. The major influences of the texture and structure of carbonaceous materials but also the influence of the pH value on the quantity and quality of the coating are highlighted. It turns out that the mechanism of formation of tin dioxide depends on this pH value. Thanks to the improvement of the interactions between the carbon surface and the reactive species, it was possible, in some cases, to reduce drastically the quantity of precursor. Platinum nanoparticles deposition performed on various materials (raw or coated carbon aerogel) highlights a different platinum behavior. In fact, on the tin dioxide surface, nanoparticles tend to agglomerate together instead of making a homogeneous dispersion. Then, the initial performances and the durability of electrocatalysts tested with two accelerated stress tests (load protocol or start/stop protocol) are evaluated, spotlighting mitigate results.; La durabilité des piles à combustible à membrane échangeuse de protons, jugée à l’heure actuelle insuffisante, est principalement liée à la dégradation des supports de catalyseur cathodiques carbonés. Afin d’augmenter cette durabilité, un fin revêtement de dioxyde d’étain est effectué sur différents types de carbone (nanotubes, noirs et aérogel de carbone). L’objectif est d’obtenir un matériau alliant la morphologie et la conductivité électrique des carbones avec la stabilité thermodynamique du dioxyde d’étain. Plusieurs types de carbone avec des propriétés intrinsèques différentes ont été choisis afin d’avoir un large un panel de textures et de structures. Dans ces travaux de thèse, des études expérimentales ont été effectuées dans le but d’obtenir des revêtements d’oxyde d’étain fins, homogènes et couvrants. Ces études ont mis en l’avant l’influence primordiale de la texture et de la structure du carbone, mais aussi de la valeur du pH du milieu réactionnel sur la qualité et la quantité de revêtement. Il a aussi été montré que les mécanismes de transformation du précurseur en dioxyde d’étain dépendent de la valeur de ce pH. En améliorant les interactions entre la surface des carbones et des espèces réactives, il a été possible dans certains cas de diminuer grandement la quantité de précurseur tout en améliorant la qualité du revêtement. Les dépôts de nanoparticules de platine effectués sur des aérogels de carbone bruts et revêtus ont mis en avant un comportement différent du platine qui a tendance à s’agglomérer lorsqu’il est en contact avec le dioxyde d’étain. Les performances initiales ainsi que la durabilité des électrocatalyseurs en fonction de deux tests de vieillissement accéléré (classique ou démarrage/arrêt) ont ensuite été discutées, mettant en avant des résultats mitigés.

The proton exchange membrane fuel cell’s lifespan is insufficient because of the degradation of carbon used as cathodic catalyst supports. In order to reduce this degradation, a thin tin dioxide coating is synthesized on the surface of different carbonaceous materials (nanotubes, carbon blacks and aerogel). The aim is to combine the morphology and the electric conductivity of the carbon with the thermodynamic stability of the tin dioxide. Carbonaceous materials with different intrinsic properties are chosen for this study to test a wide range of textures and structures. Experimental studies were carried out in order to synthesize a thin, homogeneous and covering tin dioxide coating. The major influences of the texture and structure of carbonaceous materials but also the influence of the pH value on the quantity and quality of the coating are highlighted. It turns out that the mechanism of formation of tin dioxide depends on this pH value. Thanks to the improvement of the interactions between the carbon surface and the reactive species, it was possible, in some cases, to reduce drastically the quantity of precursor. Platinum nanoparticles deposition performed on various materials (raw or coated carbon aerogel) highlights a different platinum behavior. In fact, on the tin dioxide surface, nanoparticles tend to agglomerate together instead of making a homogeneous dispersion. Then, the initial performances and the durability of electrocatalysts tested with two accelerated stress tests (load protocol or start/stop protocol) are evaluated, spotlighting mitigate results.; La durabilité des piles à combustible à membrane échangeuse de protons, jugée à l’heure actuelle insuffisante, est principalement liée à la dégradation des supports de catalyseur cathodiques carbonés. Afin d’augmenter cette durabilité, un fin revêtement de dioxyde d’étain est effectué sur différents types de carbone (nanotubes, noirs et aérogel de carbone). L’objectif est d’obtenir un matériau alliant la morphologie et la conductivité électrique des carbones avec la stabilité thermodynamique du dioxyde d’étain. Plusieurs types de carbone avec des propriétés intrinsèques différentes ont été choisis afin d’avoir un large un panel de textures et de structures. Dans ces travaux de thèse, des études expérimentales ont été effectuées dans le but d’obtenir des revêtements d’oxyde d’étain fins, homogènes et couvrants. Ces études ont mis en l’avant l’influence primordiale de la texture et de la structure du carbone, mais aussi de la valeur du pH du milieu réactionnel sur la qualité et la quantité de revêtement. Il a aussi été montré que les mécanismes de transformation du précurseur en dioxyde d’étain dépendent de la valeur de ce pH. En améliorant les interactions entre la surface des carbones et des espèces réactives, il a été possible dans certains cas de diminuer grandement la quantité de précurseur tout en améliorant la qualité du revêtement. Les dépôts de nanoparticules de platine effectués sur des aérogels de carbone bruts et revêtus ont mis en avant un comportement différent du platine qui a tendance à s’agglomérer lorsqu’il est en contact avec le dioxyde d’étain. Les performances initiales ainsi que la durabilité des électrocatalyseurs en fonction de deux tests de vieillissement accéléré (classique ou démarrage/arrêt) ont ensuite été discutées, mettant en avant des résultats mitigés.