204 - Matériaux

Des films nanostructurés d`oxyde de tungstène macroporeux contenant des nanoparticules d`or ont été préparés en vue d`une étude de leurs propriétés électrochromes. Afin d`obtenir un matériau macroporeux, un gabarit de microsphères de polystyrène a été infiltré d`une solution d`acide peroxitungstique et ensuite, enlevé par un traitement thermique adéquat. Les nanoparticules d`Au ont été introduites dans le gabarit soit par le processus d`auto-assemblage avec les microsphères, soit par étalement sur la surface du film. Les voltammogrammes indiquent la présence d’un nombre depics cathodiques, mais aussi anodiques, en raison des sites additionnels d`intercalation des ions. Dans un premier volet, la modulation optique de films dopés d’or sur la surface, s`est avérée supérieure aux propriétés de films d'oxyde de tungstène sol-gel sans or, ainsi qu’à celles des films dopés avec les nanoparticules d'or dans le gabarit. Les coefficients de diffusion chimiques déterminés par la méthode de la voltammétrie cyclique et la spectroscopie d'impédance électrique ont montré une diffusion rapide du proton à travers le film poreux par rapport à un film compact. Le modèle construit à partir des mesures d'impédance électrique implique un taux de transfert de charge élevé à l'interface du film d'oxyde tungstène poreux et de l`électrolyte. La contribution possible de la résonance de plasmon des particules d’or à l`intensification de la modulation optique est envisagée.

Incorporer des charges dans les polymères permet d’améliorer les propriétés des produits finis et d’élargir le domaine d’application des matières plastiques. En plus d’être économique, certaines charges peuvent contribuer au développement de nouveaux matériaux pour répondre à des applications spécifiques. Les charges mises en jeu dans ce travail appartiennent à la classe des nanocharges. Les particules constituant ce type de charge ont des dimensions de l’ordre de quelques centaines de nanomètre. Une fois dispersées dans un polymère, ces Nanocharges peuvent développer une interface bien supérieure aux charges classiques, avec une très faible quantité. Cette interface contrôle l’interaction entre la matrice et la charge et gouvernant les propriétés macroscopiques du matériau final. Dans ce travail, plusieurs types d’argiles lamellaires ont été utilisés. La difficulté principale pour réaliser des nanocomposites consiste à séparer les feuillets d’argile. Le but de ce travail est d’expliquer et de mettre en évidence les problématiques liées à la mise en œuvre de ce type de matériaux. Plusieurs techniques de caractérisation (DRX, TGA) ont été utilisées pour corréler les propriétés intrinsèques de ces nanocharges une fois incorporées dans une matrice polymère, aux morphologies structurales des nanoparticules de départ. Des propriétés barrières (perméabilité à l’eau, résistance à l’oxydation) ont été mesurées pour évaluer le degré d’efficacité des nanoparticules.

Les nanoperles de carbone (NPC), particules nanométriques de forme sphérique, se présentent sous forme de mousse spongieuse constituée de chapelets de perles entrelacées.Ces perles pleines, de diamètre moyen de 100 nm, sont constituées de couches concentriques de carbone amorphe. Leur production se fait par dépôt chimique d'un gaz en phase vapeur (CVD), à pression atmosphérique, dans un four porté à haute température, et à l’aide d’un catalyseur métallique.

Ces particules peuvent être utilisées comme cathode d’émission de sources rayons X pour la radiothérapie ou l’imagerie rayons X. Mélangées aux polymères, de par leur propriétés physiques intéressantes, elles peuvent jouer un rôle important dans l’élaboration de nouveaux matériaux composites. Utilisées comme particules de renfort , elle peuvent améliorer les propriétés (mécaniques, optiques, électriques) de nouveaux matériaux innovants.

Dans cette présentation on parlera, tout d’abord le montage et la caractérisation du premier prototype de générateur rayons X à base de cathodes froides en nanoperles de carbone, ensuite le montage d’un nouveau réacteur de production massive et en continue de ces NPC. Les caractéristiques spécifiques des nanocomposites avec les renforts (filler) de NPC, sont intimement liées à la structure nanométrique et sphérique de nos NPC pur mais également de leur homogénéité en dimension supérieure à 94%; Ce qui permet de minimiser le coût de fabrication dans l'optique d'une industrialisation.

La déposition par laser pulsé (DLP) est une méthode adéquate pour la fabrication de couches minces de carbone. Nous montrons qu’il est possible de fabriquer ce matériau avec des propriétés contrôlées selon les conditions de déposition. Ce matériau est attrayant pour une foule d’application dont le carbone adamantin pour la résistance à l’usure. Notre système DLP est composé d’un laser de haute puissance, dont le faisceau est focalisé à l’intérieur d’une chambre à vide sur une cible de graphite. Le panache de particules éjectées est recueilli sur un substrat. Pour chaque dépôt, on change la longueur d’onde (1064, 355, 532, 266nm), la durée de l’impulsion (200-1200 ps à 1064nm), la taille du faisceau focalisé ou l’énergie pour avoir les propriétés électrique, optique et mécanique désirées. La caractérisation à l’ellipsomètre permet de déterminer les parties réelle et imaginaire de l’indice de réfraction et l’épaisseur. Des mesures avec le système quatre pointes combinées à l’information sur l’épaisseur donnent la résistivité électrique. Une analyse au microscope à force atomique est nécessaire pour connaitre la densité et la rugosité. Ensuite, la spectroscopie Raman permet de déterminer les types de liaisons et la nature du matériau. Ceci va nous donner les conditions de dépôt pour avoir des couches minces de carbone avec des propriétés contrôlées. On cherchera une corrélation entre les propriétés optiques, électriques et mécaniques.

Les sequioxydes (Y₂O₃, Lu₂O₃, etc) transparents occupent une place importante comme matrices pour les terres rares utilisées pour les lasers de haute puissance, à cause de leur propriétés thermomécaniques attrayates, leur transparence dans le domaine d'émission des ions dopés et les propriétés spectroscopiques de ces derniers. Cependant, ces matériaux sont difficiles à synthétiser par des techniques traditionnelles de fabrication de monocristaux à partir de la phase liquide, à cause de leur point de fusion élevé (Tf>2400^oC). Ainsi, leur synthèse à basse température par le procédé céramique à partir de poudres nanoscopiques est apparue comme une alternative. Pour notre part, nous avons fabriqué des couches minces de Y₂O₃ dopées à l'ytterbium trivalent en utilisant le procédé de déposition par laser pulsé (DLP). Un matériau sous forme de couche mince est adéquat pour les lasers de haute puissance ou encore pour les lasers en guide d'onde. Une cible métallique, qui est un mélange d'yttrium et d'ytterbium, est pulvérisée par un laser pulsé dans une atmosphère d'oxygène à pression contrôlée. Deux géométries différentes ont été étudiées, à savoir la DLP conventionnelle et une déposition où les produits d'ablation sont entraînés par de l'oxygène envoyé au perpendiculairement au panache de particules vaporisées. La structure cristalline, la composition, la microstructure, de même que les propriétés de luminescence des échantillons produits seront discutées.

Les nano étoiles ont été préparées par une nouvelle méthode, en utilisant l’acide ascorbique comme réducteur et les ions d’argent pour contrôler la taille des étoiles. Cette méthode ne comporte aucun agent actif de surface. En variant les conditions de la réaction, la taille des étoiles, ainsi que la longueur de leurs pointes et, en conséquence, leurs propriétés optiques, peuvent être contrôlées avec précision. Le nanocomposite Au nano étoile-PDMS a été obtenu en introduisant les étoiles dans le réseau d’un polymère siloxanique (PDMS) par une méthode physique. Les images obtenues par la microscopie électronique ont montré que, tandis qu’en solution les nano étoiles ne sont pas assemblées, à l’intérieur du polymère, elles forment des agrégats complexes, contenant de multiples étoiles. Les propriétés optiques des différentes étoiles en solution, ainsi qu’assemblées en PDMS ont été déterminées. Leurs spectres montrent la présence des plusieurs bandes d’absorption en visible, ainsi qu’en proche infrarouge. Les positions des pics dépendent fortement des conditions de synthèse des nano étoiles. Celles-ci sont très sensibles à l’environnement, ce qui permet d’envisager l’utilisation du nanocomposite en tant que capteur et biocapteur.

La pénétration des ions chlorures est la cause physico-chimique essentielle qui réduit la durée de service des ouvrages en béton armé par corrosion des armatures. Elle dépend principalement des caractéristiques des matériaux et des conditions environnementales. Comme les dommages résultants de ce phénomène sont très importants financièrement, il parait essentiel de déterminer l’influence de la corrosion des armatures sur la résistance mécanique des élèments en béton armé soumis à un milieu agressif tel que la présence de chlorures . A ce titre, la détermination du profil des concentrations en ions chlorures à l’intérieur de la matrice cimentaire est d’une importance majeure car elle permet d’évaluer le temps requis par les chlorures pour atteindre les armatures en quantité suffisante pour dépassiver l’acier.

L'objectif de ce travail est de déterminer expérimentalement l’influence de la corrosion des armatures engendrée par la pénétration des chlorures sur la résistance mécanique des bétons en utilisant les ondes ultrasoniques. Des dalettes en béton armé sont alors préparées, la corrosion des armatures est engendrée par des cycles immersion-séchage de ces éléments dans l’eau de mer. Par la suite, des essais à l’ultrason sont menés sur ces dallettes à des âges différents. Ces essais à l’ultrason nous permettent par des transformations mathématiques de déterminer la résistance mécanique du béton de ces dallettes.

Les méthodes physico-chimiques sont connues pour répondent aux exigences de l’industrie à contrôler les processus de fabrication depuis l’extraction de la matière première jusqu’au produit fini.

Dans l'industrie de fabrication des ciments, la teneur en alcalis dans la matière première a une influence majeure sur le fonctionnement des équipements pendant la cuisson. En effet, un excès de 1% peut être à l'origine de l'endommager des réacteurs par formation de boulets au cours de la cuisson. D'ou le besoin d'une grande précision dans l'évaluation des taux d'alcalis dans les composants de la farine crue.

Le présent travail est une étude comparative de l’Absorption Atomique et Fluorescence X pour le dosage des éléments mineurs : Na, Mg et K dans la matière première de l’industrie des ciments (argile, calcaire et farine crue).

Les résultats des mesures montrent que les deux méthodes sont complémentaires pour le controle de la composition des produits de fabrication des ciments, la fluorescence X est une méthode préliminaire, qualitative, et quantitative essentiellement des éléments majeurs alors que l’absorption atomique est une méthode quantitative des éléments traces.

Certains procédés industriels fonctionnent de manière répétitive produisant une pièce après l’autre. Dans le cas du thermoformage, la qualité de la pièce de plastique moulée dépend du profil de température à sa surface. L’ajustement des consignes de température des éléments chauffants se fait par essai et erreur, entraînant le gaspillage de feuilles de plastiques.

La « commande par apprentissage itératif » (CAI) permet d’automatiser ce processus d’ajustement. Le profil de température à la surface de la feuille est mesuré en fin du cycle de production et l’écart entre ce profil et celui qui est désiré permet de recalculer de nouvelles consignes de température.

Il est proposé d’utiliser une CAI, conçue à partir de l’inverse du modèle flou du procédé. Le système d’inférence utilisé pour la modélisation floue du procédé est le Takagi Sugeno Kwan d’ordre un. Le modèle flou est obtenu à partir de mesures faites sur le procédé, les règles étant obtenues en utilisant une interpolation par krigeage. Ce modèle flou est inversé et combiné avec un filtre exponentiel pour obtenir la CAI.

Les résultats montrent que cette approche de commande permet une convergence rapide du profil de température mesuré vers le profil désiré, car l’inverse du modèle flou du procédé contenu dans le CAI permet d’obtenir un estimé des consignes de température relativement près des consignes permettant d’obtenir le bon profil de température. Le filtre exponentiel corrige les imperfections du modèle flou.

L’excès d’eau dans la confection des bétons sur les chantiers Algériens est une pratique courante pour améliorer sa maniabilité et son mise en œuvre. Cette manière de faire a des conséquences indésirables sur les propriétés mécaniques du béton durci, ainsi que sur sa durabilité. Notre recherche consiste à valoriser les ciments locaux on étudiant l’influence du rapport eau sur le ciment sur les performances mécaniques et la perméabilité aux ions chlorure. Pour cette raison nous avons utilisé deux ciments CPJ 42,5 (Chlef, M’Sila), un super-plastifiant (produit de Granitex) a été introduit pour étudier l’influence des adjuvants sur les indicateurs de durabilité. Les résultats confirment que les bétons avec un rapport E/C réduit et un ajout d’un super-plastifiant disposent de meilleures performances mécaniques et d’une imperméabilité élevée vis-à-vis des ions chlore.L''ajout de super plastifiant permet de répondre aux conditions de maniabilité à l'état frais et en améliorant la resistance mécanique et les indicateurs de durabilité du béton à l'état durci.

Lors du séisme de Boumerdes de mai 2003, toutes les structures non effondrées ont été renforcées. L’absence de règlement national dans la matière et l’urgence de l’opération ont conduit les ingénieurs a opté pour des solutions non économiques et peu opérationnelles. L’évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtis existant est une tâche importante et difficile avec des conséquences politiques et économiques majeures. La mise en conformité sismique des structures de bâtiments en béton armé qui représentent une part importante du patrimoine immobilier algérien est une problématique qui doit être prise en charge dans le temps par l’ensemble des intervenants dans l’acte de construire, afin de ramener le risque sismique à une valeur acceptable. La présente communication est une approche d’estimation de l’importance des paramètres à introduire dans une démarche d’évaluation de la vulnérabilité sismique d’un type de construction de structure de caractéristiques géométriques et mécaniques prédéfinies.Une méthode de calcul basée sur un calcul statique non linéaire en poussée progressive (pushover) a été utilisée pour l’évaluation de la courbe de capacité sismique de la structure. Cette approche est tirée des résultats des expertises réalisées sur le comportement réel de structures endommagées par le séisme de Boumerdes 2003.Les résultats de l’analyse ont révélé les déficiences sismiques dans la conception et la qualité deréalisation du béton et les dispositions constructives

Nous présentons dans cette étude un élément fini tridimensionnel de type solide-coque dédié à l’analyse linéaire des coques isotropes et composites. Cet élément utilise uniquement des degrés de liberté de déplacements (3 par nœuds). Une attention particulière est portée aux modifications à apporter afin d’éviter différents blocages numériques. Des investigations numériques ont été conduites afin de tester l’acuité de notre modèle en l’évaluant sur un ensemble de cas tests. La comparaison avec le code commercial ABAQUS montre que notre modèle reproduit efficacement le comportement des structures coques stratifiées et donne ainsi de bon résultats. Mots clés : élément fini solide-coque, coque composite

Les différents niveaux de broyage, la durée de l’entreposage et l’atteinte d’un taux d’humidité optimal de la biomasse forestière sont des aspects peu documentés qui suscitent beaucoup de questions dans les entreprises intéressées à transformer la biomasse, ou des institutions qui souhaiteraient s’en servir pour chauffer les bâtiments. L’objectif de cette étude consistait à identifier les meilleures techniques de conditionnement à l’air libre de la biomasse forestière destinée au chauffage et à recueillir des données relatives à la dégradation de la biomasse forestière selon divers traitements. Cent tonnes de biomasse forestière ont été utilisées pour le montage des dix empilements de copeaux et des fibres avec ou sans bâches. Le dispositif expérimental comprenait l’installation d’un mini circuit électronique intégrant un automate, le MTV-60. Ce système automatisé d’acquisition des données permettait de suivre en temps réel à l’intérieur des empilements, les variations de température et d’humidité. Les résultats obtenus contribuent à documenter le processus de séchage en constituant une imposante base de données qui permet, de visualiser en 3 dimensions la distribution de la chaleur et de l’humidité à l’intérieur de chacun des empilements. Ces données révèlent également que 70 à 75% de l’humidité de la biomasse a été réduite à environ 14 %. Les empilements sous bâches ont dégagés plus de chaleur que les empilements sans bâches.